CS197764B1 - Snímač signálu jaderné magnetické resonance - Google Patents

Description

Vynález se týká snímače signálu jaderné magnetické resonance autodynní metodou pro měření a stabilizaci magnetické indukce metodou jaderné nukleární magnetické resonance, snímače signálu jaderné mágnetické resonance pracující na různých principech snímání signálu jaderné magnetické resonance, a to podle účelu použití. V literatuře jsou popisovány snímače pracující ha principu Blochovy, můstkové a Rolinovy metody. Pro měření magnetické indukce v širokých rozsazích měřených hodnot však převládá metoda s autodynním snímačem. Základem této metody je oscilátor s laděným LC obvodem, kde v jádře cívky je umístěna látka, na níž vzniká signál jaderné magnetické resonance. K získání tohoto signálu jsou na oscilátor, pracující jako snímač hladiny, zvláštní požadavky, které odlišují tyto oscilátory od oscilátorů v elektronice běžně používaných. V literatuře jsou tyto snímače jaderné resonance nazývány mezními oscilátory. Vychází obvykle z Colpitsova nebo Clappova oscilátoru a liší se především připojením aktivního členu k laděnému obvodu, linearisací aktivního členu, a způsobem ladění. Jsou popisovány pod názvy Robinson, Van der Pol, Pound and Knight, Hopkin, atd.

Nevýhodou výše uvedených metod snímání jaderného signálu s výjimkou autodynní metody je velice obtížná realisovatelnost přelaďování obvodů, a proto prakticky pro širokorozsahové sníměče nepřicházejí v úvahu. Autodynní snímače popisované v literatuře se mohou většinou používat jen v laboratorních vzorcích pro složitost ovládání s kvalifikovanou chaluhou.

197 764

197 784

Důkazem toho je, že na světě je pouze několik firem, která komerčně tyto přístroje vyrábějí. Pokud je známo zapojení snímačů těchto firem, pak používají autodynní snímače, v niohž je použito součástí a vysoce kvalitními parametry a náročná technologie, což se plně odráží v ceně těchto přístrojů. Zapojení snímačů odpovídá jmonovaným zapojením mezních oscilátorů. Pokud tyto oscilátory používají odporovou vazbu na laděný obvod snižuje se výtěžnost jaderného signálu a je nutno použít aktivní prvky s vysokými mezními kmitočty pro udržení fázových podmínek v obvodu při přelaňování. Při použití jiných druhů vazeb ve jmenovaných typech snímačů lze těžko udržet pří přelaďování optimální fázové podmínky potřebné pro získání signálu jaderné resonance.

Mnohé z těohto nevýhod odstraňuje snímač signálu jaderné resonance podle vynálezu, jehož podstat spočívá v tom, že výstup obvodu s řízeným ziskem je napojen na vstup integrátoru střídavého napětí, jehož výstup je přes vazební kondensátor napojen na vstup paralelního laděného obvodu, přičemž všechny pracovní body obvodů snímače včetně integrátoru jsou nastaveny pro funkoi v lineárním režimu.

Výhoda snímače jaderné resonance podle vynálezu spočívá v tom, že·zapojení snímače je realizováno podle teoretického rozboru s použitím integrátoru střídavého napětí a kapacitní vazby na laděný obvod. Tím je dosaženo téměř optimálních fázových podmínek ve snímači v celém měřicím pásmu i bez použití aktivních prvků s mimořádně vysokými frekvenčními pařemstry. Dalším důsledkem tohoto zapojení je možnost praoovat s nízkou úrovní amplitudy vysokofrekvenčního napětí na aktivních prvcích obvodů a tím dochází k minimálnímu nelineárnímu zkreslení. Pokud vzniká nepodstatné nelineární zkreslení, je ještě potlačeno integrátorem tak, že vyšší harmonické nepronikají na laděný obvod. Tím jsóu vytvořeny podmínky pro získání kvalitního signálu jaderné magnetické resonance. Rovněž zisk potřebný k udržení oscilace je malý, to umožňuje použít slabou vazbu mezi laděným obvodem a aktivními obvody, které pak minimálně ovlivňují laděný obvod. Při realisaoi snímače jé možno použít běžných prvků, s výhodou integrovaných obvodů a tím zmenšit rozměry snímače bez použití speóielníoh technologických úprav. Malý rozměr snímače je důležitým parametrem magnetometrů.

Příklad snímače podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkrese, který představuje blokové schéma zapojení snímače. Na obrázku je paralelní laděný obvod 1,. tvořený ladícím kondenzátorem 2 a cívkou 2 a jádrem £ obsahujícím látku k získání signálu jaderné magnetické resonance, napojen přes obvod £ pro přizpůsobení impedance s velkou vstupní a malou výstupní impedancí, na obvod 6 s řízeným ziskem. Výstup obvodu £ a řízeným ziskem je napojen na vstup integrátoru 2 střídavého napětí, jehož výstup je přes vazební kondensátor 8 napojen na vstup paralelního laděného obvodu 1. Na vstup pro řízení zisku obvodu 6 je přiváděno řídící napětí. Výstupní signál je odebírán na druhém výstupu obvodu £ pro přizpůsobení impedance.

Na paralelním laděném obvodě i, tvořeném ladicím kondenzátorem 2 a cívkou 2 ^e Jádrem £ obsahujíoím látku k získání signálu jaderné magnetioké resonance, je vysokofrekvenční napětí, jehož frekvence se nastavuje pomocí ladícího kondenzátoru 2 tak, aby byla ., .. \ Λ 197 764 splněna podmínka pro vznik signálu jaderné magnetické rezonance. Vzniklý signál jaderné magnetické resonance se pak projeví jakp amplitudové modulace vf napětí na paralelním laděném obvodě 1. Toto vf napětí je vedeno na obvod £ pro přizpůsobení impedance, který zajišíuje aby obvod 1 byl co nejméně ovlivňován dalšími obvody. Z obvodu 2 3^e vf signál veden do obvodu 6 s řízeným ziskem. Řízením zisku vnějším řídícím napětím se nastavuje amplituda vf napětí na obvodě 1 na hodnotu potřebnou pro získání optimálního signálu jaderné magnetické resonance. Z obvodu 6 ýe vf signál veden na integrátor 2 střídavého napětí a přes'vazební kondensátor 8 zpět na laděný obvod 1., Integrátor 2 ^a vazební kondensátor 8 zajišťují správné fázové podmínky pro vz.nik vf napětí na laděném obvodě 1. Vstup pro řízení zisku v obvodě 6 a nastavení hodnoty kapacity ladícího kondensátoru 2, s výhodou lze použít varikapy, umožňují jak ruční nastavení signálu jaderné magnetické resonance tak i zařazení snímače do automatisováných zařízetní. Výstup vf signálu lze vyvést pro další zpracování s výhodou z drahého výstupu obvodu 2 β nízkou impedancí.

Snímače signálu jaderné magnetické resonance bylo s výhodou použito v měřičích magnetické indukce, stabilizátorech magnetické indukce v mezerách elektromagnetů a k přesnému značkování hodnot magnetické indukce v pomalu se měnících magnetických polích. Snímač může být rovněž použit v Q-metiických metodách měření, kde změnu činitele jakosti cívky nebo kondenzátoru vyvolávají měřené elektrické nebo i neelektrické veličiny. Rovněž může být použit jako základní oscilátorss dobrou frekvenční stabilitou a nízkým nelineárním zkreslením.

Claims (1)

1. Snímač signálu jaderné (nukleární) magnetické resonance autodynní metodou s paralelně laděným obvodem, tvořeným ladícím kondensátorem a cívkou s jádrem obsahujícím látku k získání signálu jademé magnetické resonance, napojeným přes obvod pro přizpůsobení impedance s velkou, vstupní a malou výstupní impedancí na obvod s řízeným ziskem připojeným na externí zdroj řídícího napětí, přičemž alespoň jeden z obvodů snímače je opatřen výstupem výstupního signálu snímače, vyznačený tím, že výstup obvodu £6) s řízeným ziskem je napojen na vstup integrátoru (7) střídavého napětí, jehož výstup je přes vazební kondenzátor (8) napojen na vstup paralelního laděného obvodu (1), přičemž všechny pracovní body obvodů snímače včetně integrátoru (7) jsou nastaveny pro funkci v lineárním režimu.