Устройство измерения частоты сигналов ядерного квадрупольного резонанса

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЬСТВ АВТОРСКОМ,(56)1. АвВ 518713,тельство24/00, 19 т 68/18-25 . выходу усилителя высокой частоты .82 последовательно соединенные уси- .83. Вюл, Р 38 .,; литель-ограничитель, фазовый детек- .Гукун, Я. И. Кречковский, . тор, управляемый ключ, подключенный ера и И. С. Йанькив . ". входом управления к второму выходу обычский государственный педа- импульсного программного блока, фильтр й институт им. И; франко ,.: низких частот, управляемый генератор.44(088.8) , .: и частотомер, при этом второй входфазового детектора подключен к втоТарское свидетельство СССР . рому. выходу управляемого генератора, кл. 6 01 Х 24/08, 1974.: а встречно"последовательно соединенные блок АПЧ и гетеродин подключены2. Авторское свиде СССРмежду генератором импульсов высокбй 9 798571, кл, 6 01 М 79 . : частоты и усилителем высокой часто- (прототип).., ты, о т ли ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения .точности измерений, (54) (57) УСТРОИСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСЖ- в него введены дополнительные фазовый. Я ТЫ. СИГНАЛОВ ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО ;детеКтор и управляемый ключ, причем РЕЗОНАНСА; содержацее последовательно . дополнительныйфазовый детектор подсоединенные импульсный программный :, ключен первым входом к третьему выблок, генератор импульсов высокой час .ходу управляемого генератора, вто- С тоты, индуктор, супергетеродинный .: рым входом - к выходу генератора преобразователь-усилитель., сЬстоящии . импульсов высокой частоты, а вы- я йз блока автоматической подстройки .; ходом - к входу дополнительного упчастбты (АПЧ), "гетеродина и усили- . . равляемого ключа, подключенного вхо-, теля высокой частоты со смесителем, дом управления к третьему выходу им-, усилитель промежуточной частоты, девпульсного программного блока и выхотектор, видеоусилитель и блок ре-дом - к генератору импульсов высокой гистрации,а также подключенные к частоты.Изобретение относится к радио- спектроскопии и предназнач но для исследования физико-химическихсвойств твердого тела методом ядерного квадрупольного резонанса ЯКР) по наблюдаемым сигналам ядерной индукции и спинового эха, возникающих в веществе в результате воздействия на исследуемый образец радиочастотных импульсов.Известно устройство для измерения 10 частоты сигналов ЯКР,. содержащее последовательно соединенные импульсный автогенератор, управляемый от бло" ка программ,.индуктор с исследуемым образцом, приемник сигналов, схему 15 сравнения частот и выделения разност-, ной частоты, подключенной вторым вхо дом к генератору известной частоты, и измеритель периода разностной частоты 1 .20Однако зто устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерений,. так как в нем частота сиг налов ЯКР определяется методом нулевых биений и для случая некогерентного стробирования зондирующими импульсами разностной частоты резонанс- ного и вспомогательного генераторов, приводящего к изменению формы сигна; лов ядерной индукции или спинового эха, составляет 0,1 ширины линии поглоще- З 0 ния исследуемого вещества, что недостаточно для измерения частоты сигналов ЯКР.Наиболее близким к изобретению 35 является устройство измерения часто" ты сигналов ЯКР, содержащее последовательно соединенные импульсный про-. граммный блок, генератор импульсов высокой частоты,индуктор, супер гетеродинный преобразователь-усилит тель, состоящий из блока автоматической подстройки частот АПЧ , гете- родина.и усилителя высокой частоты со смесителем, усилитель промежуточной частоты, детектор, видеоусилитель и блок регистрации, а. также последовательно соединенные усилитль-ограничитель, фазовый детектор, управляемый ключ, подключенный входом управления к второму выходу импульсного программного блока, фильтр низких частот, управляемый генератор и частотомер, при этом второй вход фазового детектора .под- . ключен к второму выходу управляемого генератора, а встречно-последовательно соединенные блок АПЧ и гете- родин подключены между генератором импульсов высокой частоты и усилителем высокой частоты. В известном 60 устройстве сигнал ЯКР с выхода усилителя высокой частоты через последовательно соединенный усилитель- ограничитель поступает на один из входов Фазового детектора, а на дру" 65 гой вход подается напряжение управляемого генератора, изменяющаяся величина которого определяется разницей фаэ Фазового детектора. Частота управляемого генератора измеряется элек" тронно-счетным частотомером 2.Недостаток данного устройства состоит в том, что делитель сигналов ядерной индукции и спинового зха определяется относительным располо" жением центральной компоненты частотного спектра возбуждающего импульса и центра линии ЯКР, приводящим к их уменьшению при несовпадении, что ограничивает время захвата частоты системой автододстройки частоты, а следовательно, и точность ее измерения.Цель изобретения - повышение точ-. ности измерения частоты сигналов ЯКР.Поставленная цель, достигается тем, что в устройство измерения частоты сигналов ЯКР, содержащее последовательно соединенные импульсный программный блок, генератор импульсов высокой частоты, индуктор, супергетеродинный преобразователь-усилитель, состоящий из блока АПЧ, гетеро- дина и усилителя высокой частоты со смесителем, усилитель промежуточной частоты, детектор, видеоусилитель и блок регистрации, а также подключенные к выходу усилителя высокой частоты последовательно .соединенные усилитель-ограничитель, .Фазовый детектор, управляемый ключ, подключенный входом управления к второму вы" ходу импульсного программного блока, фильтр низких частот, управляемый генератор и частотомер, при этом второй вход фазового детектора под- . ключен к второму выходу управляемого генератора, а встречно-последовательно соединенные блок АПЧ и гетерОДин подключены между генератором импульсов высокой частота и усилителем высокой частоты, введены дополнительные фазовый детектор и управляемый ключ, причем дополнительный Фазовый детектор подключен первым входом; к третьему выходу управляемого генератора, вторым входом - к выходу генератора импульсов высокой частоты, а выходом - к входу дополнительного управляемого ключа,.подключен" ного входом управления к третьему выходу импульсного программного блока и выходом - к генератору импуль-, сов высокой частоты.На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.Устройство содержит генератор 1 ищпульсов высокой частоты, импульсный программный блок 2, индуктор 3 супергетеродинный преобразовательусилитель, состоящий из гетеродина 4, усилителя 5 высокой частоты со смесителем, блок АПЧ б, усилительФ10483837 промежуточной частоты, детектор Фурье-компоненты в диапазоне частот 8, видеоусилитель 9, усилитель-огра/цгде 1 ц - длительность импуль" ничитель 10, фазовый детектор 11, са. Поэтому короткий высокочастотный управляемый генератор 12, управляе- .импульс эквивалентен одновременному мый ключ 13, Фильтр 14 низких частот, приложению к спиновой системе набора частотомер 15, блок 16 регистрации, 5" радиочастот, лежащих в диапазоне дополнительный Фазовый детектор 17, Я + 1 Я, где 9 - радиочастота заполнедополнительный управляемый ключ 18, ния импульса. В случае использованияустройство работает слещдощкм об- .в качестве рабочего вещества образ- разом. ца из КС 1 ОЭ, в котором частота ЯКРВысокочастотные колебания генера состаВляет величину порядка 28 МГц, тора 1 импульсов высокой частоты, , ширина линии поглощения .0,6-1 кГц, подключенного к первому выходу импульс- при длительности импульса 10-30 мкс ного программного блока 2, возбуждают спектр частот, приложенный к квадру спиновую систЕму рабочего вещества,польным ядрам вещества, составляет помещенного в индукторе 8.Приемник 15 величину порядка 280,1 МГц Условию Супергетеродинного типа, содержащий максимального возбуждения спиновой гетеродин 4, усилитель 5 высокой системы вещества, соответствующей частоты со смесителем и блок АПЧ 6, максимальной длительности сигналов принимает сигналы ядерной индукции ядернойиндукции и спинового эха, и спин-эха, усиливаетих усилителем о -отвечает положение совмещения цент промежуточной частоты, детектирует ральных линий спектров поглощения с помощью детектора 8 и с выхода ви- вещества и его возбуждения. деоусилителя 9, подает на вход блока16 регистрации. Сигналы ядерной индук- При работе устройства измерения йии и спин-эха с выкода усилителя 5 25 частоты сигналов ЯКР в режиме авто- высокойчастоты со смесителем посту- матического отслеживания центральпают на вход усилителя-ограничителя ной компоненты спектра частот возбуж 10, преобразованные импульсы кото-. дения рабочего вещества высокочасрого воздействуют,иа один из входов тотное напряжение управляемого гене- фазового детектора 11. На другой ратора 12 воздействует на один из вход через последовательно соединен- входов дополнительного фазового деные управляемый. ключ 13 и фильтр 14 тектора 17, на второй вход которого низких частот подается напряжение подается напряжение генератора 1 имуправляемого генератора 12, изменяю- пульсов высокой частоты. Выходное щаяся величина которого определяетсянапряжение этого детектора, опредеразницей Фаэ входных напряжений фа- З 5 ляемое разностью фаз его выходных зовогодетектора 11. При окончаниинапряжений, поступает на вход дополпроцесса захвата частота выходных нительного .управляемого ключа 18, колебаний управляемого генератора . подключенного входом управления к 12 остается постоянной и измеряется третьему выходу импульсного програмс помощью электронно-счетного часто много блока 2. При этом происходит томера 15 Для дальнейшего улучшения подстройка частоты генератора 1 имточностных свойств устройства, огра" пульсов высокой частоты к частоте иичиваемых временем захвата частоты :.управляемого генератора 12. управляемого генератора 12, необхо- Предлагаемое усредлагаемое устройство по сравдимо осуществить автоматическое сов. нению с известным обеспечивает в ремещеиие центральных компонент частоти жиме автоматического совмещения часихных спектров сигнала ЯКР и зондирую"тотных спектров импульсов возб жд - щ импульсов, возбуждающих рабо"ния и линии поглощения яКР повышение чее вещество. Огибаю ая зонающая зондирурего . точности измерения частоты сигналов высокочастотного импульса содержит ЯКР на 20-30.