Радиоспектрометр ядерного магнитного резонанса

ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ополннтельное к авт свид.ву 004.03.76 (2) 2331861/18-25 22) Заявл(5) М. Кл,01 К 27/7 с присоединение (23) Приоритетявки ГееуааратвенныЯ немнтет Сеавтв Инннетрев СССР не делам нэебретеннЯ п аткритнЯ.07 (088.8) 5) Дата публикования описания 28.03 2) Авторы изобретен В. Морковин и А. В, Белов, Ю. Л. Клейм 7) Заявитель Ордена Трудового Красного Знамени специальное конструкторскоебюро аналитическогоприборостроения АН СССР РАДИОСПЕКТРОМЕТР ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА тся к области радио- магнитного резонан регистрация спектров ометрах ЯМР осущест-к осе при развертке нитного поля, Для именяются весьма синтезаторы частос перестройкой час- я Известен также радиоспектрочетр ядерного магнитного резонанса2 , содержащий магнит с датчиком сигналов . 1 ЯМР, систему регистрации с вхо. ящими в нее устройством управления и разверток, управляемым генератором и частотомером и систему стабилизации резонансных условий с задающим генератором и генератором час тоты модуляции.При регистрации спектров частота управляемого генератора перестраивается и развертывается устройством уп и р вертки и измеряется частото обретения является егистрации спектро Целью настоящего расширение диапазона и повышение линейност Цель достигается мый радиоспектромет щий усилитель, форми сигналов, триггеры ии разверток.м, что в предлагаевведены интегрируюватели импульсныхформирователь компенравлениямере м. аз 25 Изобретение относи спектроскопии ядерного са (ЯМР). В настоящее время во многих радиоспектр вляется на боковой по частоты модуляции ма частотной развертки и сложные управЛяемые ты или автогенераторь тоты напряжением 11Диапазон оегистрируемых спектров ограничен, так как повышение частоты управлямого генератора приводит при постояннойотносительной нестабильности частоты к пропорциональному увеличению абсолютной нестабильности этой частоты и соответствующему изменению положения линий спектра,Увеличивается также нелинейность разверткитобусловленная влиянием монтажных емкостей и конечным временем задержки коммутирующих устройств генератора,Использование обеих боковых полос модуляции также ограничивает повышение частоты модуляции из за необходимости ,введь=ния большого градиента поля между измерительным образцом и образцом стабилизации резонансных условий по внешнему эталону.сируюших сигналов, при этом выход устройства управления и раэверток соединен спервым входом интегрирующего усилителя,выход интегрирующего усилителя соединенс входом управляемого генератора, выходуправляемого генератора через первый формирователь импульсных сигналов соединенс первым входом первого триггера, выходзадающего генератора через второй формирователь импульсных сигналов соединен совторым входом первого триггера и с первымвходом формирсвателя компенсирующих снгнвлов, выход первого триггера соединен совторым входом формирователя компенсирующих сигналов, выход которого соединен совторым входом интегрирующего усилителя,выход генератора частоты мбдуляции соединен через третий формирователь импульсныхсигналов с первым входом второго триггера, втооой вход которого соединен с выхо-, рдом первого формирователя импульсных сигналов, а его выход с входом частотомера,На фиг. 1 предствЬлена блок-схема предлагаемого радиоспектрометрв ЯМР, нвфиг. 2 - зависимость напряжений от времени,Радиоспектрометр ЯМР содержит магнит1 с датчиками 2 сигналов ЯМР, систему3 регистрации с входяшими в нее устройством 4 управления и разверток, управляемымдгенератором 5 и частотомером 6, систему7 стабилизации резонансных условий с задаюцим генератором 8 и генератором 9частоты модуляции, интегрирующий усилитель 1(, первый 11 и второй 12 формирователи импульсных сигналов, первый триг"гер 13, формирователь14 компенсирующих сигналов, третий формирователь 15 импульсных сигналов, второй триггер 16, четвертый формирователь 17 импульсных сигналов, триггер 18 со стабилизатором амплитуды импульсов,Управляющие напряжения или токи отустройства 4 подаются через интегрирующий усилитель 10 на управляемый генера- Мтор 5.На фиг, 2 приведены диаграммы зависимости напряжений 3 от времени 1 эаинтервал времени Г = 1 мс. В качествепримера выбраны частота на выходе перво- Яго формирователи 11 Г 1=14 кГц и частотана выходе второго формирователя 12 Г=10 кГц. Выходное напряжение задающегогенератора 8 в формирователе 12 преобразуется в последовательность импульсов М19. Из выходного напряжения управляемогогенератора 5 в формирователе 1 1 образуется последовательность импульсов 20. Прииспользовании высокочастотных генераторов 5 и 8 в формирователях 11 и 12 мо О гут быть использованы делители частоты. Последовательности импульсов 19 и 20 подаются нв входы первого триггера 13. Напряжение 21 на его выходе в момент действия положительного импульса 19 принимает значение, равное мгновенному значению напряжения диаграммы 20. Частота импульсов 21 равна абсолютному энвчЕнию разности частот входных импульс 19 и 20, в данном примере равному 4 кГц, Импульсы с разно"тной частотой 1 Р - Г на выходе триггера 13 можно получать также при другом варианте соединений, если формирователь 11 соединить с задающим генератором 8 и формировать последовательность импульсов в виде мевндра с частотой Р о , в формирователь 12 соединить с управляемым генератором 5 и получить короткие импульсы с частотой Р . Последовательцость импульсов 2 1 в формирователе 14 преобразуется в последовательность импульсов 23 или 25, длительность которых кратна периоду частоты Ро, следующим образом: в формирователе 17 образуется последовательность импульсов 22, начало которых совпадает с одним из фронтов импульсов 21, а длительность меньше длительности периода частоты Р О, эта последовательность подается на вход триггера 18. Импульсы 19 подаются нв другой вход триггере 18 На выходе триггера образуется последовательность импульсов 23 . Если в формирователе 17 получить импульсы 24 с длительностью, большей одного но меньшей двух периодов частоты Ро, то на выходе триггера 18 образуется последовательность положительных импульсов 25, длительность которых равна двум периодам частоты Ро . Последовательность импульсов 23 или 25 стабилизируется по амплитуде и подается на интегрирующий .усилитель 10 для компенсации управляющих сигналов устройства 4. Среднее значение компенсирующих сигналов 23 и 25 пропорционально рюности частот импульсов на выходе формирователей 1 1 и 12 и обратно пропорционально частоте задающего генератора 8, Условие равенства суммы управляющих сигналов и сигнала компенсации обеспечивается.при определенных соотношениях частот T и Ро, Изменения управляющих сигналов или частоть 1 задающего генератора 8 вызывают пропорциональную перестройку частоты уЩвв-.ляемого генератора 5. При работе радиоспектрометрв в результате сравнения в интегрирующем усилителе 10, компенсирующвц управляющие сигналы стабилизирует;я частота управляемого генератора 5, уста нввливается в широком диапазоне линейная зависимость этой частоты от изменения уп 602843равляющих напряжений, а также обеспечивается подстройка этой же частоты по опорной частоте задающего генератора 8. Последнее обстоятельство особенно важно в случае, если задающий генератор управляется в системе стабилизации резонасных условий, При регистрации протонных спектров и стабилизации резонансных условий по внутреннему эталонному соединению (тетраметилсипану ипи бензопу) используется 1 р одна из боковых полос модуляции от генераторов 5 и 9 (например, только верхняя Полоса), при этом развертка частоты- управляемого генератора 5 может осуществ. поиться в обе стороны относительно частоты р генератора 9, В случае использования для стабилизации резонансных условий линии тетраметилсилана частота генератора 5 развертывается в области спектра выше частоты генератора 9, а при стабилизации по бензо- у лу - ниже частоты генератора 9. Положение линий спектра и химические сдвиги ядер принято измерять относительно линии эталонного соединения путем измерения резонансных частот линий электронносчетным час тотомером и вычисления разности частот, В предлагаемом радиоспектрометре положение резонансныхлиний относительно линии эталонного соединения определяетсп путем непосредственного измерения частотомером раэностной частоты. Для этого напряжение генератора 9 в формирователе 15 преобразуется в последовательность импульсов, аналогичных по. форме: 1 импульсам 19. Погследовательность импульсов на выходе тригч 35 гера 1 6 аналогична по форме импульсам 21, час- тота импульсов получается равной разности частот генераторов 5 и 9,3 тачастота, измеренная частотомером 6, характеризует положение линий с пектра относительно линий эталонного с оединения.Введенные в радиоспектрометр новые функциональные узлы обеспечивают использование частоты задающего генератора для получения разностной частоты и формирова- Ф ния компенсирующих сигналов, таким образом повышается степень стабилизации частоты и улучшается линейность управпения, что создает возможность расширить диапазон. записи спектров .путем повышения началь-.,40 ной и конечной частоты развертки. Радиоспектрометр приобретает возможность обеспечить развертку в,обе стороны относительно резонансной частоты внутреннего эталонного соединения. Оператор может про-Зб извести по частотомеру непосредственный отсЧет положения линий исследуемого спектра относительно ли"ии эталонного соединения; Эти новые качества позволяют оперативно использовать радиоспектрометр для регистрации иисследования спектров соединений, содержащих не только протоны, но и ядра Фтора, фосфора и другие.Изобретение реализовано при изготовлении макета рациоспектрометра высокого разрешения РЯ 2309.формула изобретенияРадиоспектрометр ядерного магнитного резонанса, содержащий магнит с датчиком сигналов ядерного магнитного резонанса, систему регистрации с входящими в нее устройством управления и разверток, управляемым генератором и частотомером и си-" стему стабилизации резонансных условий с задающим генератором йгенераторомчастоты модуляции,отличающийся тем, что,сцепью расожирения диапазона регистрации спектров и повышения линейности разверток, в него введены интегрирующий усилитель, формирователи импульсных сигналов, триггеры и формирователь компенсирующих сигналов, при этом выход устройства управпения и разверток соединен с первым входом интегрирующего усилителя, выход интегрирующего усилителя соединен с входом управляемого генератора, выход управляемого генергторв через первый формирователь импульсных сигналов соединен с первым входом первого триггера, выход задающего генератора через второй формирователь импульсных сь. - налов соединен со вторым входом первого триггера и с первым входом формирователя компенсирующих сигналов, выход первого триггера соединен со вторым входом формирователя компенсирующих сигналов, выход которого соединен с" вторым входом интегрирующего усилителя, выход генератора час. - тоты модуляции соединен через третий формирователь импульсных сигналов с первым входом второго триггера, второй вход которого соединен с выходом первого формирователя импульсных сигналов, а его выход с входом частотомера.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе;1. Авторское свидетепьство СССР Ио 518714, кл. С 01 М 27/78, 1975.2, Авторское свидетельство СССР % 396616, кд. ( 01 И 27)78. 1972..,Яцемирская в ССС иал ППП "Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 1839/39 Тираж 1112 ЦНИИПИ Государственного коми по делам изоб 113035, Москва, Ж,, Подписноетета Совета Министетений и открытийРаушская набд, 4