Устройство возбуждения сигналов ядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле

(19) (11 УФОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН сесою ного стит огоразв.И,и невич 088.8)67035,2.ьство24/00,СР972 ЕН 1 Я СИГНАЛОВ ОНАНСА В СЛАГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РБОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ 11 4 С 01 И 24/08 С 01 7 3/32(57) Изобретение относится к оядерно-магнитных исследований, аименно к технике изучения свойствгорных пород и жидкостей методом ядерного магнитного резонанса в слабоммагнитном поле. Целью изобретенияявляется повышение экспрессности исследованияДля этого в устройствовведены ключ 4, схема сравнения 9 иблок управления 10, С помощью вычислительного блока 8 и схемы сравнения9 происходит сравнение фазы сигнала.в различные моменты времени, чтопозволяет уменьшить время полного измерения. Синхронизация работы устройства осуществляется блоком управления 10. 6 ил.1 129359Изобретение относится к техникеядерно-магнитных исследований, аименно к технике изучения свойствгорных пород и жидкостей, методомядерного магнитного резонанса (ЯМР)в слабом поле,Цель изобретения - повышение экспрессности исследований,Иа фиг,1 изображена блок-схемапредлагаемого устройства; на фиг,2 - 105 - временные диаграммы импульсов,"на фиг. 6 - положения векторов напряженности поляризующего и радиочас"тотного полей и вектора ядерной намагниченности в различные моментывремени.Устройство возбуждения сигналовЯМР в слабом магнитном поле содержитисточник поляризующего поля, выполненный в виде поляризующей катушки1 соленоидального типа, соединеннойс выходом управляющего источника 2тока поляризации, приемный контур,выполненный в виде катушки 3 седлообразного (при использовании устрой 25ства для изучения образцов пород иФлюидов) или рамочного типа (при использовании устройства в составе аппаратуры ядерного магнитного каротажа) ключ 4, генератор 5 радиочастотных импульсов, приемник 6 сигналов свободной прЕцессии, измеритель7 разности фаэ, вычислительный блок8, схему 9 сравнения и блок 10 управления, 35Устройство возбуждения сигналовЯМР работает следующим образом.По команде блока 10 управленияот управляемого источника 2 тока через поляриэующую катушку 1 в течение интервала времени(фиг,2)протекает ток поляризации 1 который создает поляризующее поле Н,вектор напряженности которого совпадает с направлением вектора напряженности магнитного поля Земли Н(фиг.б), Длительность импульса поляризации устанавливается достаточнобольшой по сравнению с временем продольной релаксации Т , эа который 501происходит поляризация ядер образнаили исследуемой среды,Соответственно, если начальная фаза сигнала свободной прецессии, наблюдаемого на выходе приемника сигнала, составляет Ц , то вследствие расстройки, разность фаэ, изменренная в моменты времени 6 и относительно йачала прецессии будет соответственно составлять Одновременно с началом выключения поляризующего поля по команде блока управления ключ 4 соединяет катушку приемного контура с выходом генератора 5, при этом перпендикулярно выключаемому поляризующему полю Н прикладывается радиочастотиное поле Нрр (фиг,З). В системе координат, вращающейся с частотой И вокруг поля Земли (Ы - частота генератора), на вектор ядерной намагниченности М действует суммарное поле, компонентами которого являются: по-ч -Ф ляризующее поле Н, поле Земли Н фиктивное поле Н, направленное против поля Но, наличие которого обусловлено переходом во вращающуюся систему координат, и поле Н. В нача-. ле выключения вектор М направлен по направлению поля Н. По мере выключения поля Но вектор М следит эа направлением суммарного поля и после полного выключения Н о оказывается ориентированным по направлению поля Э -4 ЪН+ Н - Н , т,е. практически по направлению поля Н , так как частота Я устанавливается близкой к частоте прецессии в поле земли ц ио Н = -И . Вектор М переходит при9 оэтом в йоложенке М(С ), указанноена фиг,6,М-ФПосле выключения поля Н , осуществляемого по команде блока управления в момент времени йз (фиг.3),наблюдается свободная прецессия век-Фтора ядерной намагниченности МВследствие наличия некоторой расстройки между частотой прецессии: ичастотой генератора, вектор М, рассматриваемый в той же системе координат (фиг,б), отклоняется от первоначального положения на угол с , определяемый соотношением Ч - Чо+ (Й о 1Чг Чоф о 1 25 10 Ч г Чг 1л2 1 которое представляет собой начальную фазу сигналав момент начала пре 15 цессии, т.е. когда вектор М направлен по направлению оси ОХ (ненулевоезначение начальной фазы обусловленоналичием инерционных цепей в измерительном тракте),гоВ момент 14, когда измеряемое значение разности фаз сравнивается свычисленным значением Д , схемасравнения формирует сигнал, поступаюг 5щий на информационный вход блока управления, который, в свою очередь,Формирует сигнал включения радиочастотного поля (фиг.3), а с некоторойзадержкой, равной 3-4 периодам частоты генератора (1 5-2 мс), включаетток поляризации (фиг.2). Благодарятому, что радиочастотное поле с час"тотой я включается в момент, когдавектор М ориентирован по направлению поля Н , обеспечивается захватвектора М , который фазируется (удерУстройство возбуждения сигналовядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле, содержащее гене-.ратор радиочастотных импульсов, приемный контур, источник поляризующего магнитного поля, приемник сигналов, измеритель разности фаз, подключенный первым входом к .выходу генератора радиочастотных импульсов, вычис. -лительный блок, подключенный к выходу измерителя разности фаэ, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения зкспрессности исследований, в него дополнительно введены ключ, схема сравнения и блок управления, источник поляризующего магнитного поля выполнен в виде поляризующей катушки с управляещим источником тока, причем приемный контур подключен к входам приемника сигналов и выходам ключа, второй вход измерителя разности фаз подключен к выходу приемника сигналов, схема сравнения подключена первым входом к выходу вычислительного блока, вторым входом - к выходу измерителя разности фаз и.выходам - к входу блока управления, подключенного выходами к управляющим входам ключа и источника тока, а ключ подключен входом к второму выходу генератора радиочастотных импульсов. Значения ц и с в виде напряжений в моменты времени Г, и с с выхода измерителя 7 разности фаз пос./тупают на вход вычислительного блока 8, где они записываются и подверга- ются следующей обработке: вычисляется значение, пропорциональное величине, равной живается) полем Нв направленииоси ОХ до момента включения поляризующего поля (фиг.б), При включенииполяризующего поля вектор М начинает поворачиваться вокруг оси ОУ,следя за направлением суммарного 45поля К + Н , Поскольку напряженность поляриэующего поля намногобольше напряженности радиочастотногополя, то после достижения током поляризации своего установившегосязначения вектор М оказывается ориентированным практически по направлению поля Е, после чего поле Нвыключают,После поступления сигнала с вьгхода схемы сравнения блок управленияформирует последовательность импульсов управления источником поляризующего поля (фиг,2), длительностькаждого из которых равна Т, Приэтом начальные амплитуды сигналов,наблюдаемых в паузах между импульсами синхронной поляризации, не болеечем на 207 меньше предельного значения, соответствующего достижениюравновесной намагниченности приетДля регистрации сигналов свободной прецессии достаточно временинаблюдения порядка (,30-50 мс), такчто длительность паузыможет бытьзадана равной 100 мс, при этом, какследует из предыдущего примера длительность интервала синхронной поляризации й может составлять 400 мс,суммарное время цикла при этом равно500 мс, что значительно меньше времени наблюдения сигналов ЯМР по известным способам,Формула изобретения1293595 ладими ровКоррек Составител Техред В.К Н, Король Реви акт Подписно Заказ 378/47ВНИИП Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектна Тираж 777И Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Р комитета СССоткрытийушская наб.,