CS206362B1

CS206362B1 - Connection of the multinuclear spectrometer of the nuclear magnetic resonance

Info

Publication number: CS206362B1
Application number: CS778079A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Kasal; Vladimir Hasek
Original assignee: Miroslav Kasal; Vladimir Hasek
Priority date: 1979-11-14
Filing date: 1979-11-14
Publication date: 1981-06-30

Description

Vynález.se týká zapojení multinukleárního spek- j trometru nukleární magnetické rezonance, umožňujícího měření spekter libovolného jádra ležícího v kmitočtovém rozsahu syntezátoru po přičtení nebo odečtení kmitočtu základního generátoru.The invention relates to the connection of a multinuclear nuclear magnetic resonance spectrometer, enabling the measurement of the spectra of any nucleus lying in the frequency range of the synthesizer after adding or subtracting the frequency of the base generator.

Dosavadní koncepce multinukleárních spektrometrů nukleární magnetické rezonance využívají obvykle syntezátorů kmitočtu s rozsahem nad nejvyšším pracovním kmitočtem spektrometru a požadovaný rozsah je získán směšováním signálů těchto syntezátorů, popřípadě jednoho pevného kmitočtu, přičemž je využíváno rozdílového kmitočtu. Stejným způsobem je získáván i referenční signál pro první směšovač přijímače. Nevýhoda této koncepce tkví ve využití syntezátorů s rozsahem výstupních kmitočtů minimálně o oktávu vyšším, než je potřebný kmitočtový rozsah spektrometru. Tyto syntezátory jsou obvykle mnohem dražší. Další možný způsob řešení multinukleárního spektrometru nukleární magnetické rezonance je vy- I užití syntezátoru s kmitočtovým rozsahem shod- i ným s rozsahem spektrometru. Signál syntezátoru je využíván současně pro vybuzení spinového systému i jako referenční pro přijímač, který má pouze jediný směšovač. Zesílení mezifrekvenčního zesilovače se převádí do nízkofrekvenční části přijímače. Vzhledem k tomu, zeje zpracována i stejnosměrná složka detekovaného signálu, jsou nároky na stabilitu zesílení nízkofrekvenční části přijímače značné. Další problém této koncepce souvisí s kvadraturo! detekcí signálu nukleární magnetické rezonance. V tomto případě je třeba při přechodu z jednoho kmitočtu na druhý zajistit vyvážení a ortogonalitu směšovacích obvodů přijímače s vysokou přesností.The prior art concepts of nuclear magnetic resonance multinuclear spectrometers usually use frequency synthesizers with a range above the highest operating frequency of the spectrometer, and the desired range is obtained by mixing the signals of these synthesizers or one fixed frequency using the differential frequency. In the same way, the reference signal for the first receiver mixer is obtained. The disadvantage of this concept lies in the use of synthesizers with a range of output frequencies at least an octave higher than the required frequency range of the spectrometer. These synthesizers are usually much more expensive. Another possible way of solving a nuclear magnetic resonance multinuclear spectrometer is to use a synthesizer with a frequency range identical to that of the spectrometer. The synthesizer signal is used simultaneously to excite the spin system and as a reference for a receiver that has only one mixer. The gain of the IF amplifier is transferred to the low frequency part of the receiver. Since the DC component of the detected signal is also processed, the demands on the amplification stability of the low-frequency part of the receiver are considerable. Another problem of this concept is related to kvadraturo! by detecting a nuclear magnetic resonance signal. In this case, when switching from one frequency to the other, it is necessary to ensure the balance and orthogonality of the receiver mixing circuits with high accuracy.

Uvedené nevýhody a obtíže odstraňuje zapojení multinukleárního spektrometru nukleární magnetické rezonance, jehož podstatou je generátor spojený jednak s druhým směšovačem přijímače a jednak s úzkopásmovým fázovacím obvodem n výstupy spojeným s vícefázovým směšovačem, zatímco syntezátor je spojen jednak s prvním směšovačem přijímače a jednak s širokopásmovým fázovacím obvodem n výstupy spojeným s vícefázovým směšovačem, jehož výstup je spojen přes výkonový zesi[ lovač a sondu s přijímačem.These disadvantages and difficulties are eliminated by the connection of a multinuclear nuclear magnetic resonance spectrometer, which is based on a generator connected both to a second receiver mixer and a narrowband phase circuit and outputs connected to a multiphase mixer, while a synthesizer connected both to a first receiver mixer and broadband n outputs connected to a multiphase mixer whose output is connected via a power amplifier and a probe to a receiver.

Hlavní výhodou tohoto zapojení multinukleárního spektrometru nukleární magnetické rezonance je možnost využití laciných číslicových syntezátorů s rozsahem výstupních kmitočtů prakticky shod206362 ným s rozsahem spektrometru. Detekce signálů nukleární magnetické rezonance se přitom provádí na konstantním-mezifrekvenčním kmitočtu a od- i padají tudíž problémy s vyvážením a ortogonalitou í detektorů při změně pracovního kmitočtu.The main advantage of this connection of the nuclear magnetic resonance multinuclear spectrometer is the possibility of using cheap digital synthesizers with a range of output frequencies practically identical to the spectrometer range. The detection of the nuclear magnetic resonance signals is performed at a constant-frequency frequency, and thus the problems of balancing and orthogonality of the detectors when operating frequency change is eliminated.

Vynález blíže objasní přiložený výkres, kde je blokově naznačen příklad zapojení čtyřfázového systému.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention is illustrated in greater detail in the accompanying drawing, in which an example of a four-phase system is shown.

Zapojení sestává z generátoru 1, jehož signální výstup je spojen jednak s druhým směšovačem 9, který může být jednoduchý nebo v kvadratuře, přijímače 10 a jednak s fázovacím obvodem 3 s n signálovými výstupy. Syntezátor 2 je spojen jednak s prvním směšovačem 8 přijímače 10 a jednak s širokopásmovým fázovacím obvodem 4 s n výstupy. Výstupy fázo vacích obvodů 3 a 4 jsou připojeny k vícefázovému směšovači 5, jehož výstup je spojen přes výkonový zesilovač 6 a sondu 7 s přijímačem 10.The circuit consists of a generator 1, the signal output of which is connected to a second mixer 9, which can be simple or in quadrature, a receiver 10, and a phase circuit 3 with n signal outputs. The synthesizer 2 is connected to the first mixer 8 of the receiver 10 and to the broadband phase circuit 4 with n outputs. The outputs of the phasing circuits 3 and 4 are connected to a multiphase mixer 5, the output of which is connected via a power amplifier 6 and a probe 7 to a receiver 10.

Funkce zapojení za provozuje následující. Signál generátoru 1, který může pracovat na pevném kmitočtu a nebo může být v malých mezích proměnný, například syntezátor pro nastavení kmitočtového ofsetu, je přiveden na úzkopásmový fázovací obvod 3, z jehož výstupu je odebíráno n signálů pro vícefázový směšovač 5. Výstupní signál syntezátoru 2 je přiveden na fázovací obvod 4, který může být širokopásmový nebo automaticky přeladitelný v závislosti na kmitočtu syntezátoru 2. Z výstupu fázovacího obvodu 4 se přivádí n signálů do vícefázového směšovače 5. V tomto vícefázovém směšovači 5 je získán signál s pracovním kmitočtem spektrometru. Fázový rozdíl signálů na výstupech fázovačů 3 a 4 je dán:The wiring function operates as follows. The generator signal 1, which can operate at a fixed frequency or can be variable to a small extent, for example a frequency offset synthesizer, is applied to the narrowband phase circuit 3, from which n signals are taken for the multiphase mixer 5. Synthesizer 2 output signal It is connected to a phasing circuit 4, which may be broadband or automatically tunable depending on the frequency of the synthesizer 2. From the output of the phasing circuit 4, n signals are fed to the multiphase mixer 5. In this multiphase mixer 5, a signal with the operating frequency of the spectrometer is obtained. The phase difference of the signals at the outputs of phasers 3 and 4 is given by:

- 2π - . ,- 2π -. ,

Φ =— pro n = 3, 4, 5,...Φ = - for n = 3, 4, 5, ...

n '206362n '206362

Je-li n sudé číslo, lze počet fází redukovat na polovinu. Z praktických důvodů lze nejsnáze realizovat ; čtyřfázový systém. Zrcadlový signál je dostatečně potlačen díky vícefázovému způsobu směšování. I Výstupní signál vícefázového směšovače 5 je dále I ' zesílen ve výkonovém zesilovači 6 a přiveden do excitačního obvodu sondy 7. Elektrický signál odezvy jaderných spinu vzniklý ve snímací cívce sondy 7 je přiveden do přijímače 10, kde je v prvním směšovači 8 směšován s výstupním signálem syntezátoru 2. Vzniklý signál s mezifrekvenčním kmitočtem je po zesílení detekován v druhém směšovači 9 přijímače 10. Tento druhý směšovač 9 může být jednoduchý nebo kvadraturní. Detekovaný signál Se dále zpracovává obvyklým způsobem.If n is an even number, the number of phases can be reduced by half. For practical reasons, it is easiest to implement; four-phase system. The mirror signal is sufficiently suppressed due to the multiphase mixing method. The output signal of the multiphase mixer 5 is further amplified in the power amplifier 6 and fed to the excitation circuit of the probe 7. The electrical spin response signal generated in the probe coil 7 is fed to the receiver 10 where it is mixed with the output signal in the first mixer 8. The resulting intermediate frequency signal is, after amplification, detected in the second mixer 9 of the receiver 10. This second mixer 9 can be simple or quadrature. The detected signal is further processed in the usual manner.

Claims

Nuclear-magnetic resonance multinuclear spectrometer, characterized by a generator (1) connected to a second mixer (9) of the receiver (10) and to a narrow-band phasing circuit (3) n outputs connected to a multiphase mixer (5), while the synthesizer (2) is connected both to the first mixer (8) of the receiver (10) and to the broadband phase circuit (4) to the outputs connected to the multiphase mixer (5) whose output is connected via a power amplifier ( 6) and a probe (7) with a receiver (10).