Способ определения величины импульсного градиента магнитного поля

,3:.нпй.бй кс н с:;з: я О П С"ЮЙИ- Е изовеитиния Своз СоветскихСоциал исти несааРеспублик ц 693235 К АВТОРСКОМУ СВИДЗТИЛЬСТВУ(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 14.03.77 (21) 2462021/18- с присоединением заявки2464654/18-25 (23) Приоритет -Кл01 1 х 1 27/7 юсударстаеннвй квинтет СССР по делам нэюаретвннй и открытнй3) УДК 539,143. .43 (088.8) бликовано 25.10.79. Бюллетень39а опубликования описания 03.11.79 2) Авторы изобретен кирда, А Н ежко и Г занчеев имено Казанский ордена Трудового Красного Знамени сударственный университет им. В. И. Ульянова-Ленина1) Заявитель 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ИМПУЛЬСНОГО ГРАДИЕНТА МАГНИТНОГО ПОЛЯится к области ЯМР- азначено для опреде самодиффузии с исного градиента магмпульм 12 . ополож- тчдное ределяия граы) при радиенляет опредееличины толььшим ампли) вследствие ремени появе и действуюадиента, возодной индукрого составозво яив ебол Гс/см ичин о гр своб котокак комп итно счет существуюенсации имго поля посих противоо действуюрадиента не еличины, ина),оой Изобретение относспектроскопии и преднления коэффициентовпользованием импульснитного поля,Известны способы, при которых величина градиента определяется по известному коэффициенту самодиффузии 1 .Недостатком этих способов является проблема нахождения подходящего вещества в качестве эталона и трудность определения действующего значения для непрямоугольных импульсов градиента, так как аналитические выражения, из которых по известному коэффициенту самодиффузии можно определить действующее значение импульсного градиента, справедливы, в основном, только для прямоугольных импульсов градиента.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ определения величины импульсного градиента магнитного поля, заключающийся в том, что на образец, помещенный в магнитное поле с заданным значением постоянного во времени градиентам магнитного поля, воздействуют сначала 90-м радиочастотным сом, а затем импульсным градиент Направление этого градиента против но постоянному градиенту. Ампл значение импульсного градиента оп ют по изменению времени появляен диентного эха (отклика спин-систем изменении длительности импульса г та,Однако, этот способ плять действующие значенико коротких импульсов с нтудным значением ( 400того, что градиентное эхо,1 ления которого судят о велщем значении импульсногникает в пределах спадации (ССИ), длительностьляет (10 - 20) 10 с. Такщий способ основан напульсного градиента магнтоянным градиентом (заположной направленностщее значение импульснодолжно превышать некото3че наблюдение градиентного эха окажется невозможным. По этой причине амплитудные значения исследуемых импульсных градиентов имеют свои пределы вследствие конечной длительности импульсов градиейта.5Целью изобретения является увеличение верхнего предела измерения амплитудного и действующего значения импульсного градиента магнитного поля.Поставленная цель достигается тем, что на спин-систему дополнительно воздействуют 180-м радиочастотным импульсом, затем импульсом градиента магнитного поля, фиксируют время появления сигнала спинового эха, по которому судят об искомой величине.Для определения действующего значения импульсного градиента магнитного поля дополнительный импульс градиента магнитного поля задается прямоугольной формы, а действующее значение 5 определяется по формуле:2 Ю5:66+р ьгде б - амплитудное значение дополнительго импульса градиента магнитного поля;о - его длительность;д - амплитуда постоянного градиента2магнитного поля;Ьт - смещение сигнала спинового эхапо отношению к сигналу спинового эха, возникающему в отсутствие градиентных импульсов. 36Для определения амплитудного значения градиента магнитного поля последовательность воздействий на спин-систему радиочастотными импульсами и импульсными градиентами магнитного поля повторяют при отличной от первоначальной длительности З исследуемого импульса градиента и по изменению времени появления сигнала спинового эха определяют амплитудное значение.Кроме того, с целью упрощения способа в качестве дополнительного импульса градиента магнитного поля используют исследуемый импульс градиента, причем последовательность воздействий на спин-систему повторяется при отличной от первоначальной длительности одного из импульсов градиента магнитного поля, 45Таким образом, в настоящем способе компенсация исследуемого импульсного градиента производится не постоянным градиентом магнитного поля, а импульсным градиентом, следующим за 180-м радиочастотным импульсом.Амплитудное значение этого импульсного градиента может на 2 порядка и более превышать максимальное значение постоянного градиента (20 Гс/см), а длительность его может в несколько раз превышать дли- л тельность ССИ, что обеспечивает увеличение верхнего предела измерения. На фиг. 1 приведена ехема последовательности воздействий на образец при определении величины импульсного градиента магнитного поля; на фиг. 2 - схема действующего значения импульсного градиента магнитного поля. Схемы содержат постоянный градиент 1 магнитного поля; 90-й радиочастотный импульс 2; исследуемый импульсный градиент 3; 180-й радиочастотный импульс 4; импульсный градиент 5 той же амплитуды, что и исследуемый; сигнал 6 спиноцрго эха при одинаковых длидельностях импульсов градиента идентичные импульсы градиента; сигнал 7 спинового эха для случая, когда длительность второго импульса градиента больше длительности исследуемого; сигнал 8 спинового эха в магнитном поле естественной неоднородности; спад 9 свободной индукции в том же магнитном поле; исследуемый прямоугольный импульс 10 градиента (фиг. 2); прямоугольный импульс 11 градиента; сигнал 12 спинового эха при одинаковых действующих значениях импульсных градиентов; сигнал 13 спинового эха для случая, когда действующее значение исследуемого импульсного градиента больше чем у прямоугольного; сигнал 14 епинового эха в магнитном поле только с естественной однородностью. Процесс определения амплитудного значения импульсного градиента заключается в следующем. Образец, представляющий спин-систему, помещают в постоянное магнитное поле с заданным значением до постоянного градиента 1, затем подают на образец 90-й радиочастотный импульс 2, после чего воздействуют исследуемым импульсным градиентом 3, направление которого, в отличии от прототипа, может совпадать с направлением нсстоянного гралмещта, либо быгь противоположным. Затем ва образец в момент времени г двьолицтевьво во зле йс гв уют 18 О-м р адщочаст агам импульсом 4 и импульсным градиентом 5 идентичным 3, После такого воздействия наблюдают сигнал 6 спинового Эха (отклика спин- системы), который возникает в момент воемени 2 г, так как действующие значения импульсных градиентов 3 и 5 совпадают. Затем повторяют эту последовательность воздействия при отличной от первоначальной длительности одного из импульсов градиента, что приводит к смещению времени появления сигнала спинового эха. Так, если длительность второго импульса градиента увеличить на Ао, то сигнал 7 спинового эха возникает в момент времени 2 г - ЬГ. Разница в длительностях импульсов градиента Ь 8 и сдвиг сигнала спинового эха ЬС связаны соотношениемЯегде б - амплитудное значение исследуемого импульсного градиента. Отсюда нахо6932355дят амплитудное значение импульсного гра- диента Формула изобретения Яе Ь 1;д 5При определении действующего значения импульсного градиента магнитного поля используется последовательность воздействий, приведенная на фиг. 2.Процесс определения действующего значения импульсного градиента заключается в следующем. Образец помещают в магнитное поле с заданным значением д постоянного градиента 1, затем воздействуют на образец 90-м радиочастотным импульсом 2 и исследуемым импульсным градиентом 10 непрямоугольной формы. После этого на образец в момент времени т воздействуют 180-м радиочастотным импульсом 4 и прямоугольным импульсом 11 градиента, Подбором длительности и амплитуды прямоугольного импульса градиента добиваются появления сигнала спинового эха (отклика спин-системы). Причем, при совпадении действующих значений обоих импульсных градиентов происходит их полная компенсация и сигнал 12 спинового эха возникает в момент времени 2 т. В общем случае, когда имеется небольшое различие в действующих значениях импульсных градиентов, компенсация будет неполной и время возникновения эха будет отличным от 2 г. В частности, если исследуемый импульсный градиент имеет большее действующее значение, по сравнению с прямоугольным, то сигнал 13 спинового эха появится в момент времени 2 г +Ь т, В этом случае действующее значение Я непрямоугольного импульса градиента определяют по формуле8=С 1 Е+д, Лс,где о - длительность прямоугольного импульса градиента;6 - его амплитуда, которая может бытьопределена одни м из существующих способов.Если действующее значение исследуемого импульсного градиента окажется меньше на ту же величину действующего значения прямоугольного импульса градиента, то сигнал спинового эха появится в момент 2 г - Дф Тогда действуюшее значение непрямоугольного импульса градиента определяют по формуле-=б 5 - д.Лг,Времена релаксации поперечной намагниченности спин-систем, которые могут быть использованы в предлагаемом способе в качестве образца, позволяют обычно устанавливать расстояние ф (по времени) между 90-м и 180-м радиочастотным импульсами порядка (10 - 20)10с. Как видно на фиг. 2, длительность прямоугольного импульса градиента может иметь величину того же порядка. Тогда, даже при амплитудном значении его равном только 400 Гс/см1 О 1 Ю ге гю зо эз 46 45 бнастоящий способ обеспечивает достаточно точное определение действующих значений исследуемого импульсного градиента сложной формы до величин порядка 4 - 8 что по крайней мере на один десятичный порядок превышает значения доступные для известного способа.Использование предлагаемого способа позволяет определять амплитудные значения импульсных градиентов магнитного поля до величины порядка тысяч Гс/см, что значительно расширит возможности метода ядерного магнитного резонанса применительно к изучению самодиффузии в вязких системах. 1, Способ определения величины импульсного градиента магнитного поля, заключающийся в том, что на образец, помещенный в магнитное поле с заданным значением постоянного во времени градиентам матнитного поля, воздействуют сначала 90-м радиочастотным импульсом, а затем импульсным градиентом, отличающийся тем, что, с целью увеличения верхнего предела измерения амплитудного и действующего значений градиента, на спин-систему дополнительно воздействуют 180-ным радиочастотным импульсом, затем импульсом градиента магнитного поля, фиксируют время появления спинового эха, по которому судят о значении искомой величины.2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для определения действующего значения импульсного градиента магнитного поля дополнительный импульс градиента магнитного поля задается прямоугольной формы, а действующее значение определяется по формуле: 8= 6+у, дгде б - амплитудное значение дополнительного импульса градиента магнитного поля;о - его длительность;д - амплитуда постоянного градиентамагнитного поля;ЬФ - смещение сигнала спи нового эхапо отношению к сигналу спинового эха, возникающему в отсутствие градиентных, импульсов.3. Способ по п, 1, отличающийся тем, что для определения амплитудного значения градиента магнитного поля последовательность воздействий на спин-систему радиочастотными импульсами и импульсными градиентами магнитного поля повторяют при отличной от первоначальной длительности исследуемого импульса градиента и по изменению времени появления сигнала спинового эха определяют амплитудное значение.Кфрг 6 Ф 3 у. ,4. Способ по пп, 1, 3, отличающийся тельности одного из импульсов градиентатем, что, с целью упрошения способа, в ка- магнитного поля.честве дополнительного импульса градиен- Источники информации,та, магнитного поля используют исследуе- принятые во внимание при экспертиземый импульс градиента, причем последова, Роуз. 1.е 11. 1965, 18, 256.тельность воздействия на спин-систему повто 2. Авторское свидетельство СССРряется при отличной от первоначальной дли-544901, кл. б 01 Х 27/78, 1975 (прототип).5 180 90 О Составитель В. ФилиТехред О. ДуговаяТираж 1073дарственного комитетизобретений и открыЖ - 36, Раушская ннт, г. Ужгород, ул. повКорректор Е.ПодписноеСССРтий едактор О. Колес аказ 067/14 цни