DE2017139C3

DE2017139C3 - Verfahren zur Fourier-Analyse von Interferenzsignalen

Info

Publication number: DE2017139C3
Application number: DE19702017139
Authority: DE
Inventors: Toni Zuerich-Faellanden Keller (Schweiz); Guenther Dr.Rer.Nat. 7500 Karlsruhe Laukien; Werner Dr.-Ing. Zuerichfaellanden Tschopp (Schweiz)
Original assignee: Spectrospin AG
Current assignee: Spectrospin AG
Priority date: 1970-04-10
Filing date: 1970-04-10
Publication date: 1974-10-24
Also published as: DE2017139A1; DE2017139B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fourier-Analyse von bei der Spinresonanz-Spektrometrie einer Probe anfallenden, mit Hilfe von HF-Impulsen angeregten Interferenzsignalen, bei dem zur Untersuchung eines Teilbereichs des Spektrums der Probe der interessierende Spektralbereich nach Umsetzung des Interferogramms in einen Zwischenfrequenzbereich aus dem Interferogramm herausgefiltert so wird, bei dem die Lage des herausgefilterten Spektralbereichs bezüglich des gesamten von dem Interferenzsignal überdeckten Frequenzbereichs durch Variation der Überlagerungsfrequenz geändert wird, und bei dem die Frequenzen und Amplituden des herausgenlterten Spektralbereichs mittels einer Fourieranalyse rechnerisch ermittelt werden, nach Patent 1 956 331.

In der Hauptpatentanmeldung ist darauf hingewiesen, daß eine einwandfreie Mittelwertbildung zur Voraussetzung hat, daß die herausgefilterten Anteile der wiederholt angeregten Interferenzsignale jeweils wieder genau den gleichen Amplitudenverlauf als Funktion der Zeit, also die gleiche Phasenlage haben. Damit diese Bedingung bei einer Mittelwertbildung in einem Zwischenfrequenzbereich erfüllt bleibt, ist es ausreichend, wenn die Überlagerungsfrequenz jeweils ein ganzzahliges Vielfaches der Repetitionsfrequenz sind, vorausgesetzt, daß am Ende eines Anregungsimpulses die Interferenzsignale stets die gleiche Phasenlage haben. Diese Voraussetzung ist bei der Impulsanregung von Spinresonanzen stets dann erfüllt, wenn auch die Trägerfrequenz der HF-Impulse ein ganzzahliges Vielfaches der Repetitionsfrequenz ist Die sich daraus ergebende Bedingung, daß nämlich die Trägerfrequenz als auch die Überlagerungsfrequenz jeweils ein ganzzahliges Vielfaches der Repetitionsfrequenz sind, ist zwar ausreichend, jedoch nicht notwendig. Es ist vielmehr auch hinreichend, daß dann, wenn die Trägerfrequenz am Ende eines Anregungsimpulses eine beliebige Phasenlage hat, die Überlagerungsfrequenz am Ende des Anregungsimpulses in bezug auf die Trägerfrequenz eine stets gleichbleibende Phasenlage aufweist. Diese Bedingung ist immer dann erfüllt, wenn in der Repetitionsperiode T_r ein ganzzahliger Zeitunterschied η · T_r zwischen den Perioden des Trägersignals und den Perioden des Überlagerungssignals besteht. Daraus ergibt sich für die Anwendung des Verfahrens nach der Hauptpatentanmeldung bei der Spinresonanz-Spektrometrie die Bedingung für eine phasenrichtige Addition der in dem herausgefilterten, beschränkten Frequenzbereich liegenden Anteile der transformierten Interferenzsignale, daß die verwendeten Überlagerungsfrequenzen jeweils von der Trägerfrequenz der HF-Impulse einen Abstand haben müssen, der einem ganzzahligen Vielfachen der Repetitionsfrequenz gleich ist.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Hauptpatent so auszugestalten, daß bei seiner Anwendung bei der Spinresonanz-Spektrometrie eine einwandfreie Mittelwertbildung der in einen niederen Frequenzbereich transformierten Anteile gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die verwendeten Überlagerungsfrequenzen jeweils von der Trägerfrequenz der HF-Impulse einen Abstand haben, der Null oder einem ganzzahligen Vielfachen der Repetitionsfrequenz gleich ist.

liine besonders einfache Variante der Erfindung besteht darin, daß nur eine einzige Überlagerungsfrequenz verwendet wird, die gleich der Trägerfrequenz der HF-Impulse ist. Es ist leicht ersichtlich, daß in diesem Fall die eingangs behandelte Bedingung, daß am Ende eines Anregungsimpulses Trägerfrequenz und Überlagerungsfrequenz die gleiche Phasenlage haben, zwangsläufig erfüllt ist. Diese Variante der Erfindung ist besonders einfach und führt zu einem sehr einfachen Aufbau der zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeigneten Vorrichtungen. Allerdings können sich dann bei sehr breiten Spektren Schwierigkeiten hinsichtlich der Anregung der Spinresonanzen ergeben, weil die Überlagerungsfrequenz und infolgedessen auch die Trägerfrequenz stets außerhalb des Spektrums liegen muß. Daher ist in manchen Fällen doch ein Abstand zwischen der Trägerfrequenz und der Überlagerungsfrequenz vorzuziehen.

Besonders stabile Verhältnisse werden immer dann erzielt, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Repetitionsfrequenz ein ganzzahliger Bruchteil der Trägerfrequenz der HF-Impulse ist, weil dadurch gewährleistet ist, daß am Ende eines jeden Anregungsimpulses die Trägerfrequenz und mit ihr die Überlagerungsfrequenz die gleiche Phasenlage haben und Jittereffekte, die insbesondere bei niederen Meßfrequenzen durch Unterschiede in den

mpulslängen bedingt sein können, mit Sicherheit vermieden werden.

Außer durch Rauschen und die soeben erwähnten littereffekte können auch Störungen durch periodisch auftretende Signale hervorgerufen werden, die mit den bisher behandelten Maßnahmen nicht ausgeschaltet werden können, weil alle diese Maßnahmen selbst ebenfalls einen periodischen Charakter haben. Es besteht jedoch unter der Voraussetzung, daß als

die in einer festen Beziehung zur Bezugsfrequenz/,, steht und so gewählt ist, daß sie in den Bereich der Resonanzfrequenzen der sich im Luftspalt 2 befindenden und somit zu untersuchenden Probe fällt. Diese Resonanzfrequenzen/, werden mit Hilfe der Spule 30 ausgekoppelt und der noch zu behandelnden Analyse zugeführt

Mit dem Basisoszillator 9 ist außerdem der Fre-

quenzsynthetisierer 14 verbunden, der die (erste)

Überlagerungsfrequenz die Trägerfrequenz der HF- jo Uberlagerungsfrequenz /, erzeugt. Diese Überlage-ImpuUc gewählt wird, die Möglichkeit, die Repeti- rungsfrequenz wird dem Mischer 15 und außerdem tionsfrequenz stochastisch zu wählen, so daß nun dem Differenzbildner 31 zugeführt, der auch das auch periodische Störungen ausgemittelt werden Ausgangssignal mit der Frequenz/, des Frequenzkönnen, syntheüsierers 13 empfängt und ein Ausgangssignal Besonders wirksam und besonders einfach wird 15 mit der Frequenz /,, erzeugt, die dem Abstand zwi-

d d üb

schen der Trägerfrequenz /, und der ersten Überlagerungsfrequenz /, gleich ist. Die Differenzfrequenz f_d gelangt zur Teilerstufe 32, in der die Differenzfrequenz f_ä auf den Betrag

/, = Um

geteilt wird. Die Frequenz f_r wird als Impuls-Repelitionsfrequenz dem Impulsformer 17 zugeführt, der

das Ausmitteln solcher periodischer Störungen immer dann, wenn die Repetitionsfrequenz als stochastisch schwankender, ganzzahliger Bruchteil der Trägerfrequenz der HF-Impulf<; gewählt ist.

Die Erfindung wird imfolgenden*3nhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Spinresonanz-Spektrometers zur Durchführung einer ersten Variante der Erfindung, . - _TT_ - -.

Fig 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wir- »5 mit dem HF-Modulator 11 verbunden ist und die kungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1, Folgefrequenz, sowie die Form der HF-Impulse der

Fig. 3 das Blockschaltbild eines weiteren Spin- Trägerfrequenz/. U-stir..mt. Die Frequenz/, wird resonanz-Spektrometers zur Durchführung einer weiterhin dem Multiplikator 33 zugeführt, in dem zweiten Variante der Erfindung und ^{Eie mit dem} Faktor m multipliziert wird. Das Aus-

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wir- 3° gangssignal des; Muüiplikators 33 gelangt zum Difkungsweise der Vorrichtung nach Fi g. 3. ferenzbildner 34 dem auch die Trägerfrequenz /, zu-

Das in F i g. 1 dargestellte Spinresonanz-Spektro- S^{efuhrt wird und der das} Ausgangssignal meter umfaßt den Magneten 1, in dessen Luftspalt _

die auf Spinresonanzen zu untersuchenden Proben f^~ft~ ^m*r

angeordnet werden. Das Magnetfeld H₀ im Luft- 35 erzeugt, spalt 2 wird mit Hilfe der auf dem Magneten 1 angeordneten Wicklung 3 in einem festen gyromagnetischen Verhältnis zur Spinresonanz-Bezugsfrequenz/» gehalten, die mittels der Meßspule 4 einer sich im Luftspalt 2 des Magneten 1 befindenden Bezugsprobe zugeführt wird. Die MeßspuJe 4 steht mit der Detektoranordnung 5, beispielsweise einer Purcell-Brücke, in Verbindung, die ein von der Frequenz/, abhängiges Detektorsignal erzeugt und dieses Dekil üb d

g „»,,„·,

^{Das mit Hllfe der} Spule 30 ausgekoppelte Signal ^wird ^m Vorverstärker 19 und dann dem Mischer ²⁰ zugeführt, der ähnlich wie der Mischer 15 dem ^die Überlagerungsfrequenz /zugeführt wird das Überlagerungssignal f„ vom Lokaloszillator 21 er^nä'¹· . .... , _ , Die Ausgangssignale der beiden Mischer 15 und

²⁰ gelangen verstärkt zu dem weiteren Mischer22, ^{an den sich das Filter 23} anschließt Bei diesem FiI-

abhängiges Detektorsignal erzeugt und dieses De-

tektorsignal über den Empfänger 6 der Feldstabili- ^{45 ter handelt es sich} um einen Bandpaß. Das Aussationseinheit 7 zuführt, die die Wicklung 3 des gangssignal des Filters 23 wird nach Passieren des Magneten 1 mit einem solchen Strom speist daß die ZF-Verstärkers 24 dem als Mischer dienenden Pha-Spinfesonanz-Bezugsfrequenz /, der Bezugsprobe in sendetektor 25 zugeführt der als Referenzsignal von dem gewünschten gyromagnetischen Verhältnis zum ^{dem we}"^eren D'^renzbildner 34 die Differenz-Meßfeld H₀ steht. Die zur Anregung der Bezugs-⁵" '«Φ™?'. ™$^Γ™#·.^Ώ ***** ^"ff⁸" Vh , ^S probe dienende Frequenz /„ wird der Detektoranord- ^"detektor* 25 wird dem Tiefpaß 26 zugeführt, desnung 5 vom Frequenzsynthetisierer 8 zugeführt dem ^sen Ausgangssignal im Takt eines vom Impulsformer vom Basisoszillator 9 die Grundfrequenz / zugeführt ¹⁷ g^elieferten Signals in den Speicher 27 eingegeben wird. Die Verwendung des Frequenzsynthetisierers 8 ^wird· ^Die '^m ^sP^eich" ²⁷ enthaltenen Signale werden hat den Vorteil, daß die Bezugsfrequenz L weit- ^{55 vom} Fourier-Transformator 28 verarbeitet, und das

™«u-_j —κι.«—:_ j-_ v- , , "^ · Ergebnis dieser Verarbeitung wird mit Hilfe des

an den Fourier-Transformator 28 angeschlossener Schreibers 29 zur Darstellung gebracht.

Die mit Hilfe des Spinresonanz-Spektrometers _6o Bei der Messung von Spektren mit Hilfe der be· ch Fig. 1 zu untersuchende Probe befindet sich ° Unebenen Vorrichtung werden Teilmagnetisierun

gen der Probe, die zu den verschiedenen Resonanz linien gehören und die sich in dem statischen Ma gnetfeld H₀ nach Ablauf der Relaxation des System in Feldrichtung gebildet haben, von dem im HF

gehend unabhängig von der Frequenz / des Basisoszillators 9 auf die verwendete Bezugsprobe eingestellt werden kann.

Die
nach

ebenfalls im Luftspalt 2 des Magneten 1, und es werden dieser Probe mit Hilfe der Anregungsspule 10 periodische Hochfrequenz-Impulse zugeführt, die vom HF-Modulatcr 11 geliefert werden und den

VW,., „r-muuu,_au:i 11 geiieien weraen una aen _{65 Modulatorll} gebildeten, im Leistungsverstärker!. Leistungsverstärker 12 passieren bevor sie zur An- _{verstärkten un}d über die Anregungsspule 10 de regungsspule 10 gelangen. Dem HF-Modulator wird _p ^ _zugeführten HF-Impuls alle gleichzeitig un

von dem mit dem Basisoszillator 9 verbundenen Frequenzsynthetisierer 13 die Hochfrequenz/, zugeführt,

beispielsweise 90° in die zur statischen Feldrichtun,

senkrechte Ebene gedreht. Nach Ende dieses Impulses, wenn also alle Teilmagnetisierungen eine Drehung um 90° ausgeführt haben, führen diese Teilmagnetisierungen in der zur Feldrichtung senkrechten Ebene eine Präzession aus. Da die den einzelnen Teilmagnetisierungen zugeordneten Resonanzfrequenzen verschieden sind, sind auch die Präzessionsgeschwindigkeiten verschieden (s. G. Lauk i e η : »Kernmagnetische Hochfrequenzspektroskopie«, Handbuch der Physik, Bd. 38/1).

Die Präzessionsbewegungen der Spins induzieren in der Detektorspule 30 Spannungen, die eine Beobachtung der Präzessionsbewegungen ermöglichen. Diese induzierten Spannungen bilden dann ein Interferenzsignal, in dem die zu den einzelnen Resonanzlinien gehörenden Induktionsspannungen einander überlagert sind. Mit Hilfe der Vorrichtung nach Fig. 1 wird dieses Interferenzsignal mehrstufig in einen geeigneten Zwischenfrequenzbereich transformiert und dann einer Fourier-Transformation unterworfen, um die in dem Interferenzsignal enthaltenen Schwingungen zu ermitteln.

Die Zeile (σ) des Diagramms nach F i g. 2 gibt das Frequenzspektrum des vom Modulator 11 gelieferten und über die Anregungsspule 10 der Probe zugeführten HF-Impulses mit der Trägerfrequenz/, wieder. Der Strichabstand wird dabei durch die Repetitionsfrequenz /_r und die Umhüllende wird durch die Impulsform bestimmt Da die Repetitionsfrequenz j_r sehr viel kleiner i:;t als die Trägerfrequenz /„ beispielsweise nur 10 Hz im Verhältnis zu einer Trägerfrequenz in der Größenordnung von 100 MHz beträgt, ist die Intensitätsverteilung praktisch als kontinuierlich anzusehen.

In der Zeile (Jb) des Diagramms nach Fig. 2 sind die zu messenden Resonanzfrequenzen /, dargestellt, also die Linien des Spektrums. Außerdem sind die Bezugsfrequenz /₀ mit der dazugehörigen Dispersionskurvc der Purcell-Briicke S und die Überlagerungsfrequenz /, angegeben, die von der Bezugsfrequenz f₀ einen festen, aber mit Hilfe des Frequenzsynthetisierers 14 wählbaren Abstand hat. Die Konstanz des gewählten Abstandes wird durch den zur Steuerung der Frequenzsynthetisierer 8 bzw. 14 gemeinsam verwendeten Basisoszillator 9 gewährleistet.

In Zeile (c) nach F i g. 2 ist das Frequenzspektrum mit der Zwischenfrequenz /, — /, am Ausgang des Mischers 22 zusammen mit der Kennlinie des Filters 23 angegeben. Wie Fi g. 1 zeigt, erfolgt die Mischung von /, und f_x nicht unmittelbar, sondern es werden zuvor sowohl die Resonanzfrequenzen f, als auch die Überlagerungsfrequenz /, mit dem Signal }_M des Lokaloszillators 21 gemischt, so daß in den Mischern 15 bzw. 20 die Frequenzen Z₁- f_M bzw. /,—/_M gebildet werden, aus denen dann im Mischer 22 das Zwischenfrequenzsignal /,—/, entsteht. Die Bildung von Zwischenfreqtienzen aus den Signalen /, und f_T hat den besonderen Vorteil, daß die Überlagerungsfrequenz f_M nicht besonders stabilisiert zu werden braucht, weil sie im Mischer 22 wieder eliminiert wird.

Zeile (c) macht somit deutlich, daß durch ein Verändern der Überlagerungsfrequenz /, bei gleichbleibendem Filter 23 das Spektrum gegenüber dem Filter verschoben werden kann, weil durch Verändern von /, das Spektrum längs der Frequenzachse verschoben wird, wogegen die Durchlaßkurve des Filters ihren Platz unverändert beibehält Wie Zeile

(c) zeigt, ist die Überlagerungsfrequenz Z₁ so gewählt, daß sie genügend weit unterhalb der Resonanzfrequenzen /„ liegt, so daß in dem durch die Kurve 31 wiedergegebenen Durchlaßbereich des Filters 23 weder die Überlagerungsfrequenz /, noch irgendwelche Spiegelfrequenzen liegen, sondern eindeutig nur die in diesen Zwischenfrequenzbereich transformierten Resonanzlinien. Die niederfrequente Grenze des Durchlaßbereiches des Filters hat von

der Überlagern, igsfrequenz /, einen größeren Abstand als das gesimte Interferenzsignal /,..

Der aus dem Interferenzsignal mit Hilfe des Filters 23 ausgefilterte Frequenzbereich ist in Zeile (d) nach Fig. 2 zusammen mit der Uberlagerungs-

frequenz /₂ dargestellt, die gleich der Differenzfrequenz f,-mf_r ist und nahe an der Grenze des ausgefilterten Zwischenfrequenzbereiches liegt.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Mischung im Phasendetektor 25,

_ao dem die Überlagerungsfrequenz/, als Referenzsignal zugeführt wird. Das Ergebnis ist das in Zeile (e) nach Fig. 2 dargestellte Signal /„-/,-/,. Der sich an den Phasendetektor 25 anschließende Tiefpaß 26, dessen Durchlaßbereich in Zeile (e) durch die ge-

_a5 strichelte Kurve 32 wiedergegeben ist, eliminiert noch die rechts von der Hauptgruppe des ausgefilterten Frequenzbereiches liegenden Linien, so daß das in £eue (/) wiedergegebene Teilspektrum übrigbleibt, ts sei jedoch darauf hingewiesen, daß am Ausgang

d« Tiefpasses 26 nicht etwa das Spektrogramm nach ^.eile (/) erscheint, sondern vielmehr das in Zeile (g) dargestellte Interferenzsignal, das sich aus der Überlagerung der Frequenzen des ausgefilterten Frequenzbereiches nach Zeile (/) ergibt.

Bei der Spektrometrie wird die Probe mit der Repeütonsfrequenz f_r periodisch angeregt, so daß auch das Interferenzsignal nach Zeile (g) in Fig.2 periodisch erscheint. Die periodisch erscheinenden Interferenzsignale werden dem Speicher 27 zugeführt ^f V", ^^{eSem ZUr Verbe}sserung des Signal-Rausch-Verhaltnisses summiert, bevor sie der Fourier-Transformation unterworfen werden. Eine solche Summierung der sich wiederholenden Interferenzsignale rührt jedoch nur dann zu dem gewünschten Ergebnis,

I , ^InterferenzS'gnale vollständig übereinstimmen also auch hinsichtlich ihrer Phasenlage. Da die Interferenzsignale von der Trägerfrequenz /, angeregt werden haben sie eine bestimmte, stets gleichbleibende Phasenlage zur Trägerfrequenz /,. Es ist daher

SL I"⁵ 8^leichble»bende Phasenlage des Interferenz- \ ΤΤ*Ϊ^ ^{Wenn dafSr} Sorge getragen ■ f ^^gerungsfrequenz /, am Ende ' f,^HFi^{mpDlses die} 8^leiche Phasenlage in g auf die Trägerfrequenz /, hat Daraus folgt

H,³⁰ .™'„^wenn während einer Repetitionsperiode fiihrt λ- ^Τ™ρ*[^ΙβΦ«ι* gerade χ Perioden T₁ ausfuhrt, d.e Überlagerungsfrequenz/, stets (x-n) Perioden T₁ ausfuhren muß, wobei', eine beliebige und η eine ganze Zahl ist. Hieraus folgt als Gleichung

Für die Frequenzen gilt dann

fr = ft/x = /,/(jC-n).

Durch einfaches Umformen ergibt sich daraus

Es muß also die Differenz aus der Trägerfrequenz /, und der Überlagerungsfrequenz Z₁, und zwar dem Betrag nach ein ganzzahliges Vielfaches der Repetitionsfrequenz /_r sein. Diese Bedingung ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 dadurch erfüllt, daß mit Hilfe des Differenzbildners 31 die Differenz /, —/, aus der Trägerfrequenz/, und der Überlagerungsfrequenz /, gebildet und diese Frequenz in der Teilerstufe 32 durch die ganze Zahl η dividiert wird, um die Repetitionsfrequenz /_r zu bilden. Damit auch für die Überlagerungsfrequenz f., die Bedingung

erfüllt ist, wird die Repetitionsfrequenz /_r der Multiplikationsstufe 33 zugeführt, in der das Produkt m\, gebildet wird, und es wird dann dieses Produkt der Differenzstufe 34 zugeführt, in der die Differenz /, — i?i/_r gebildet wird, die dann die Überlagerungsfrequenz /₂ darstellt.

Das in F i g. 3 dargestellte Spinresonanz-Spektrometer weicht nur in Einzelheiten von dem nach Fig. 1 ab. Soweit eine Übereinstimmung in den Bauteilen besteht, sind diese Bauteile in F i g. 3 mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 1, und es wird hinsichtlich ihrer Wirkungsweise auf die Beschreibung von F i g. 1 verwiesen. Abweichend ist, daß die mit Hilfe des Basisoszillators 9 stabilisierten Frequenzen nicht mit Hilfe von Frequenzsyntheüsatoren erzeugt werden, sondern mit Hilfe der voneinander getrennten Oszillatoren 41 und 42, deren Frequenz mit Hilfe der Differenzstabilisatoren 43 bzw. 44 in einem konstanten, aber einstellbaren Abstand von der Frequenz des Basisoszillators 9 gehalten werden. So dient der Oszillator 41 mit dem zugeordneten Differenzstabilisator 43 dazu, die konstante Bezugsfrequenz/₀ zu erzeugen, während der Oszillator 42 in Verbindung mit dem zugeordneten Differenzstabilisator 44 die Trägerfrequenz /, erzeugt, die dem HF-Modulator 11 zugeführt wird.

Bei dieser Ausführungsform wird die Trägerfrequenz /, zugleich als Überlagerungsfrequenz verwendet und dem Mischer 15 zugeführt, in dem diese Frequenz ähnlich wie die Signalfrequenz /_r im Mischer 20 mit der Frequenz f_M des Lokaloszillators 21 gemischt wird. Um zu verdeut- 5» liehen, daß die Ausgangssignale der Mischer 15 und 20 verstärkt werden, bevor sie im Mischer 22 einander überlagert werden, sind hier die zusätzlichen Verstärker 45 und 46 eingezeichnet, deren Eingänge mit den Mischern 15 bzw. 20 und deren Ausgänge mit dem Mischer 22 verbunden sind. Es versteht sich, daß solche Verstärker auch bei der Ausführungsform nach Fig. 1 vorgesehen sein können. Da die Trägerfrequenz /, unmittelbar als Überlagerungsfrequenz Anwendung findet, ist das Ausgangssignal des Mischers 22 unmittelbar das von der Trägerfrequenz /, befreite Interferenzsignal, das dann nacheinander den Tiefpaß 47 und den Hochpaß 48 durchläuft, deren Grenzfrequenzen verstellbar sind, und es wird das Ausgangssignal des Hochpasses 48 dem Speicher 27 zugeführt. Weiterhin wird bei dieser Anordnung die Repetitionsfrequenz /_r für den Impulsformer 18 mit Hilfe einer Teilerstufe 49 von der Trägerfrequenz/, abgeleitet, so daß die Repetitionsfrequenz /_r ein ganzzahliger Bruchteil der Trägerfrequenz /, ist und infolgedessen die Trägerfrequenz und die Repetitionsfrequenz in Phase sind. Auf diese Weise werden besonders stabile Verhältnisse erzielt, wenn insbesondere bei niedrigen Meßfrequenzen Jittereffekte bezüglich der Konstanz der Impulslängen vermieden werden sollen. Treten dagegen periodische Störungen bei der Signalbeobachtung, also im Verstärkungszweig 19, 20. 46, 22. 47, 48, 27 auf. dann kann es. vorausgesetzt daß /, = /, ist, auch zweckmäßig sein, die Repetitionsfrequenz /_r als stochastisch schwankende Größe zu wählen, da sich dann bei der Signalmittlung in dem Speicher 27 die periodischen Störungen herausmitteln.

Es ist sogar möglich, die Repetitionsfrequenz f_r sowohl als ganzzahligen Bruchteil der Trägerfrequenz /, als auch als stochastisch schwankende Größe zu wählen, indem die Maßzahl für den ganzzahligen Bruchteil der Trägerfrequenz stochastisch gewählt wird. Es werden dann sowohl Jittereffekte als auch periodische Störungen vermieden.

Wie aus F i g. 4 ersichtlich, muß jetzt das Frequenzspektrum des vom Modulator 11 gelieferten HF-Impulses so breit sein, daß die zu messenden Resonanzfrequenzen /,. noch innerhalb des Impulsspektrums liegen, jedoch die Trägerfrequenz /, außerhalb dieser Resonanzfrequenzen /„ liegt, wie aus den Zeilen (α) und (b) des Diagramms nach F i g. 4 ersichtlich ist. Auch hier ist jedoch zur Variation des auszuwählenden Frequenzbereiches noch ein Verschieben der Trägerfrequenz /, gegenüber den Resonanzfrequenzen /,. möglich.

Zeile (c) nach F i g. 4 zeigt die Resonanzfrequenzen /, — f, nach der Überlagerung, also am Ausgang des Mischers 22, in Verbindung mit der Durchlaßkurve des Tiefpasses 47. Durch Verändern der Grenzfrequenz des Tiefpasses 47 und/oder die richtige Wahl der Trägerfrequenz /, ist erreicht worden, daß die höheren Anteile der Resonanzfrequenzen aus dem Durchlaßbereich des Tiefpasses 47 herausfallen und daher eliminiert werden.

Zeile (d) nach Fig. 4 zeigt die restlichen Resonanzfrequenzen am Ausgang des Tiefpasses 47 in Verbindung mit der Durchlaßkurve des Hochpasses 48. Auch hier ist wieder durch Einstellen der unteren Grenzfrequenz des Hochpasses und/oder der Trägerfrequenz /, dafür Sorge getragen worden, daß der Hochpaß die tieferen Resonanzfrequenzen nicht mehr übertragen kann. Das Ergebnis ist der in Zeile (e) dargestellte Anteil der Resonanzfrequenzen /„—/„ der in Form des Interferenzsignals nach Zeile (/) vorliegt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Fourier-Analyse voii bei der Spinresonanz-Spektrometrie einer Probe anfallenden, mit Hufe von HF-Impulsen angeregten Interferenzsignalen, bei dem zur Untersuchung eines Teilbereichs des Spektrums der Probe der interessierende Spektralbereich nach Umsetzung des Interferogramms in einen Zwischenfrequenzbereich aus dem Interferogramm herausgefUtert wird, bei dem die Lage des herausgefilterten Spektralbereichs bezüglich des gesamten von dem Interferenzsignal überdeckten Frequenzbereichs durch Variation der Überlagerungsfrequenz ge- is ändert wird, und bei dem die Frequenzen und Amplituden des herausgefilterten Spektralbereichs mittels einer Fourieranalyse rechnerisch ermittelt werden, nach Patent 1956 331, dadurch gekennzeichnet, daß die verwen- »» deten Überlagerungsfrequenzen (J₁, /₂) jeweils von der Trägerfrequenz (/.) der HF-Impulse einen Abstand haben, der Null oder einem ganzzahligen Vielfachen der Repetitionsfrequenz (/_r) gleich ist. »5

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur eine einzige Überlagerungsfrequenz verwendet wird, die gleich der Trägerfrequenz (J,) der HF-Impulse ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 3» gekennzeichnet, daß die Repetitionsfrequenz (/,) ein ganzzahliger Bruchteil der Trägerfrequenz (/,) der HF-Impulse ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Repetitionsfrequenz (/_r) stochastisch schwankend gewählt wird.