Устройство для измерения параметров ядерной магнитной релаксации

юк, Б, Е, Рыцар алько еханическнй институт АН Украинской ССР фи 73) Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОЯДЕРНОЙ МАГНИТНОЙ РЕЛАКСАЦИИ Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измере-. ния параметров спин-спиновой и спин- решеточной релаксации импульсными методами ядерного магнитного резонанса (ЯМР), и может быть использовано для излучения физико-химических свойств веществ, например, для излучения природы адсорбционных взаимодействий в системе твердое тело-жидкость, а также для измерения влажности и масличности различных материалов,Известно устройство для оппараметров ядерной магнитнойсодержащее релаксометр, связаним осциллограф, с помощью коопределение искомых .параметроводится при последующей ручноке после регистрации сигналовэха 1.Однако такое определениров релаксации является довтельной и неточной процедур еделенн елакса нный сторогов произй обработспиновог е параметольно длиой. 72) АвтоРы П М изобретения Наиболее близким техническим решением является устройство для измерения параметров ядерной магнитной релаксации, содержащее импульсный релаксо-метр, один выход и вход которого под-ключены соответственно к одному иэ входов и выходу двухлучевого осдиллогррфа,,измеритель временных интервалов нвольтметр 21.С помощью указанного устройствавремя спнн-спиновой релаксации определяют визуально по наклону прямой, полученной в оезультате логарифмического .амплитудно-временного преобразованияизмеряемых сигналоь спннового эха, аначальную амплитуду огибающей спинспиновой релаксации, а также времяспин-решеточной релаксации вычисляютпо формулам нлн же находят из графи,ка, построенного по числовым даннымрегистрируемых амплитуд сигналов спинового эха, что требует большой затраты времени и средств на обработку результатов измерения,3 6932Целью изобретения является повыше-,ние экспрессности измерений путемуменьшения затрат времени на обработку результатов измерений,Поставленная цель достигается тем,что в известное устройство, содержащееимпульсный релаксометр, один выход и;вход которого подключены соответственнок одному из входов и выходу двухлучевогоосциллографа, измеритель временных ин-10,тервалов и вольтметр, введены схемазадержки, управляемый генератор импуль,сов, распределитель импульсов, коммутатор и управляемый источник опорных напряжений, причем второй выход импульского релаксометра и один из выходовраспрбдель.еля импульсов через схемузадержки соединены со входом управляемогогенератора импульсов, выход которого подключен к измерителю временных 20интервалов, и через распределитель импульсов и коммутатор - ко второму входу двухлучевого осциллографа, при этомдругие входы коммутатора соединены ссоответствующими выходами управляемого 25источника опорных напряжений, один извыходов которого подключен к вольтметРУНа чертеже приведена блок-схемапредложенного устройства, содержащая З 0, импульсный релаксометр 1, схему задерж: ки 2, управляемый генератор импульсов3, распределитель импульсов 4, коммутатор 5, двухлучевой осциллограф 6управляемый источник опорных напряжений 7, вольтметр 8 и измеритель временйых интервалов 9.Принпип работы предложенного устрой,ства основан на сравнении огибающей(экспоненциально спадающих или нараста 40ющих) амплитуд сигналов спинового эхаЯМР, релаксационные параметры которой1неизвестны, с огибающей импульсов опорных напряжений.45 Устройство работает следующим образом.Запускающий импульс с выхода двух- лучевого осциллографа 6 включает программатор импульсного релаксометра 1.оПервыйимпульс серии ( например, 9 О импульс) пройдя схему задержки 2, запускает управляемый генератор импуль. сов 3, который вырабатывает импульсыс регулируемым периодом следованияСо, Импульсы, поступившие на вход распределителя импульсов 4, появляются на вы ходах последнего для управления соответ 40 41 ствующими каналами коммутатора 5. Импульс переполнения, появившийся на одномиэ выходов распределителя импульсов 4,поступает на другой вход схемы задержки 2 для отключения управляемого генератора импульсов 3, С помощью управляемого источника опорных напряжений7 создаются уровни постоянных напряжений, каждый из которых приложен к соответствующему входу коммутатора 5. Взависимости от того,;какой релаксационный процесс подлежит измерению, навыходах управляемого источника опорныхнапряжений 7 создаются такие уровни напряжения, что врезультате стробирования их импульсами распределителя 4,навыходе коммутатора 5 появится последовательность экспоненциально спадающихили нарастающих импульсов,Например, при измерении параметровспин-спиновой релаксации указанные уровни напряжений равны Ц 11=Ц хР- (иК,и:1,2,Ъ,К, (1)Мгде К = - о - постоянная величина- период следования импульосов управляющего генератора импульсов 3,Т - постоянная времени огибающей амплитуд импульсовна выходе коммутатора 5;Оо - Регулируемое напряжениепитания управляемого источника опорных напряжений 7;Ц - общее число импульсов.При измерении параметров спин-Решеточной релаксации ровни опорных напряжений равныО,: -ц (2)Таким образом, на экране двухлучевого осциллографа 6 будут наблюдатьсяодновременно два переходных процесса,а именно; вышеупомянутая последовательность импульсов вида (1) или (2) в зависимости от излучаемого релаксационногопроцесса (с выхода коммутатора 5) ипоследовательность стробированных сигналов спинового эха с выхода приемникаимпульсного релаксометра 1,Отметим, что наблюдаемые кривыеспин-спиновой релаксации многих веществне являются чисто экспоненциальными,а представляют собой суперпозицию двухили более экспонент. Однако, важную дляпрактики информацию несет составляющаяс наибольшим временем спин-синцовойГ 6932 релаксации Т (например, при измерении влажности, масличности и т, п.), Поэто му, при измерении параметров спин-спи= новой релаксации, времени Г и начальной амплитуды Ао с помощью схбмы задержки 2 устанавливают такое время у включения управляемого генератора импульсов 3, при котором момент появления первого импульса 04 последовательности опорных напряжений совпадал с мо ментом появления сигнала спинового эха от информативной составляющей. Затем, изменяя уровень напряжения питания (Оо= 04) УпРавлЯемого источника опоРных напряжений 7, добиваются совпадения . 15 амплитуд указанных двух сигналов, после чего, путем регулирования периода следования 4, импульсов управляемого генератора импульсов 3, совмещают огибающие наблюдаемых процессов, При этом 20 время сник-спиновой релаксации изучаемого процесса Т : с К будет зафиксировано измерителем временных интервалов 9, При измерении начальной амплитуды До огибающей сигналов спинового эха25 устанавливают время задержки, равное нулю, что соответствует началу процесса, и, путем изменения уровня напряжения питания Ц управляемого источника опорных напряжений 7, снова добиваются30 совмещения наблюдаемых процессов, С помощью вольтметра 8 регистрируют величину уровня напряжения питания О -" 0 которая теперь равна величине начальной амплитуды А информативной составляюЗ 5ощей. При изучении спин-решеточной релаксации важным параметром является харак40теристическое время Т, Измерение времени спин-решеточной релаксации Т 4 спомощью предложенногоустройства осуществляется следующим образом, Используя, например, последовательность 90 оо 45-90 - Г импульсов, вырабатываемую программатором импульсного релаксометра 1, на экране двухлучевого осциллографа 6 наблюдают два аналогичных переходных процесса вида (2), засинхрониэированных в начальный момент вре-:мени 1 =О. Вначале, увеличивая интервалвремени Г и следя на последней амплитудой индуцированного сигнала, добивают- .ся того, чтобы с ростом Г амплитуда сигнала не увеличивалась,Величина этой амплитуды будет соот- .ветствовать предельному значению А ин 406дуцированного сигнала. Затем, регулируя уровень напряжения питания Ор управляемого истбчним оп 45 рмых напряжений 7, добиваются равенства Оо"- Д и, путем изменения величинй периода следования. импульсов управляемого генератора импульсов 3 совмещают огибающие наблюдаемых процессов. Время спин-решеточной релаксации Тизучаемого процесса будет зафиксировано измерителем времен-. ных интервалов 9. Использование предложенного устройства измерения параметров .ядерной магнитной релаксации обеспечивает по сравнению с известными устройствами следующие преимущества:возможность значительного уменьшения затрат времени на обработку результатбв измерения параметров как спин-спиновой, так и спин-решеточной релаксации без применения каких- либо вычислений; повьпдение точности измерения искомых параметров релаксации, поскольку в данном устройстве положен компенсационный метод измерения,формула изобретения Устройство для измерения параметров ядерной магнитной релаксации, содержащее импульсный релаксометр, один выход и вход которого подключены, соответственно, к одному иэ входов и выходу двух- лучевого осциллографа, измеритель временных интервалов и вольтметр, о т - л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экспрессности измерений путем уменьшения затрат времени на обработку результатов измерений, в него введены управляемый генератор импульсов, схема задержки, распределитель импульсов, коммутатор и управляемый источник опорных напряжений, причем второй выход импульсного релаксометра и один иэ выходов распределителя импульсов через схему задержки соединены со входом управляемого генератора импульсов, выход которого подключен к измерителю временных Интервалов и через распределитель импульсов и комму- татор- ко второму входу двухлучевого осциллографа, при этом другие входы коммутатора соединены с соответствующими выходами управляемого источника опорных напряжений, один из выходов которого подключен к вольтметру.витель В. филипповхредН. КовалеваКорректор Ю. Макаренко Нестерова Редакт Тираж 1073 ПоГосударственного комитета ССизобретений и открытийЖ, Раушская наб., д, 4 68/15ЦНИИПИпо дела35, Москв Зака сное 123 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Ф,к4ЖР, ф ф/Ф; 3.,.с с 4, сф ф, фуб 96240 8Источники информации,2. Мазитов Р. КИонов В. И. Аппапринятые во внимание при экспертизература для измерения времен ядерной1. Авторское свидетельство СССР релаксации "ПТЭ", 1965, Й 3, 142 -