RU201791U1 - A HIGH-PRESSURE CELL FOR REGISTRATION OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTRA AT SUPERCRITICAL STATE PARAMETERS - Google Patents

A HIGH-PRESSURE CELL FOR REGISTRATION OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTRA AT SUPERCRITICAL STATE PARAMETERS Download PDF

Info

Publication number
RU201791U1
RU201791U1 RU2020125848U RU2020125848U RU201791U1 RU 201791 U1 RU201791 U1 RU 201791U1 RU 2020125848 U RU2020125848 U RU 2020125848U RU 2020125848 U RU2020125848 U RU 2020125848U RU 201791 U1 RU201791 U1 RU 201791U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pressure
cell
ampoule
magnetic resonance
nuclear magnetic
Prior art date
Application number
RU2020125848U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Илья Анатольевич Ходов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук
Priority to RU2020125848U priority Critical patent/RU201791U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU201791U1 publication Critical patent/RU201791U1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N24/00Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
    • G01N24/08Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using nuclear magnetic resonance

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к технологическому обеспечению ЯМР спектрометра и может быть использована на приборах различных типов, оснащенных датчиками для регистрации с внутренним диаметром 5 мм в качестве устройства для реализации экспериментов ядерного магнитного резонанса под давлением до 300 бар.Ячейка высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния, содержащая сапфировую ампулу, закрепленную в держателе ампулы, сопряженную с входным портом и коннектором при помощи резьбового соединения, при этом она содержит резьбовое отверстие диаметром 2,00-2,10 мм с конусным уплотнением для ввода капилляра высокого давления.Техническое решение позволяет контролировать колебания критической плотности растворителя при проведении эксперимента ЯМР и, как следствие, повысить соотношение сигнал/шум.Оснащение ячейки высокого давления резьбовым отверстием для ввода капилляра позволяет повысить соотношение сигнал/шум за счет повышения однородности магнитного поля в связи с контролем колебаний критической плотности растворителя.The utility model relates to the technological support of an NMR spectrometer and can be used on various types of instruments equipped with sensors for recording with an inner diameter of 5 mm as a device for carrying out nuclear magnetic resonance experiments under pressures up to 300 bar. at supercritical state parameters, containing a sapphire ampoule fixed in the ampoule holder, mated to the inlet port and the connector by means of a threaded connection, while it contains a threaded hole 2.00-2.10 mm in diameter with a conical seal for entering a high-pressure capillary. the solution allows you to control fluctuations in the critical density of the solvent during the NMR experiment and, as a result, to increase the signal-to-noise ratio. Equipping the high-pressure cell with a threaded hole for capillary inlet allows increasing the signal-to-noise ratio by increasing one magnetic field homogeneity due to the control of fluctuations in the critical density of the solvent.

Description

Полезная модель относится к технологическому обеспечению ЯМР (ядерный магнитный резонанс) спектрометра и может быть использована на приборах различных типов, оснащенных датчиками для регистрации с внутренним диаметром 5 мм в качестве устройства для реализации экспериментов ядерного магнитного резонанса под давлением до 300 бар.The utility model relates to the technological support of an NMR (nuclear magnetic resonance) spectrometer and can be used on various types of instruments equipped with sensors for registration with an inner diameter of 5 mm as a device for carrying out nuclear magnetic resonance experiments under pressure up to 300 bar.

Известна аналогичная полезная модель для проведения ЯМР экспериментов - ячейка для осуществления спектральных измерений методом спектроскопии ядерного магнитного резонанса при вращении образца вещества под магическим углом (Пат. 2472139 Российская Федерация, МПК G01N 24/08 Ячейка для осуществления спектральных измерений методом спектроскопии ядерного магнитного резонанса при вращении образца вещества под магическим углом / Колягин Ю.Г., Касьянов И.А., Иванова И.И.; №2011133931/28; заявл; 15.08.2011; опубл. 10.01.2013; Бюл. №1) Ячейка для осуществления спектральных измерений методом спектроскопии ядерного магнитного резонанса при вращении образца вещества под магическим углом, обладающая осевой симметрией, выполнена в виде двух цилиндрических стаканов с герметично закрывающимися крышками, установленных один в другом без зазора между ними, при этом внутренний стакан, содержащий образец вещества, и соответствующая ему крышка выполнены из неметаллического материала, устойчивого к агрессивным средам при рН 0-14, а внешний стакан и соответствующая ему крышка выполнены из неметаллического материала, обладающего жесткостью и температурным коэффициентом расширения, обеспечивающими сохранение формы и целостности внешней конструкции в диапазоне температур от -20°С до 250°С и давлении до 15 атм. Внутренний стакан и соответствующая ему крышка выполнены из фторпластов, химически стойких пластиков или керамики, внешний стакан и соответствующая ему крышка, выполнены из полиэфиркетона, полиамидимида, полибензимидазола или керамики, диаметр нижней части крышки внутреннего стакана, входящей в стакан, соответствует внутреннему диаметру упомянутого стакана, а диаметр верхней части крышки внутреннего стакана равен внешнему диаметру упомянутого стакана, внутренний стакан герметично соединен с крышкой с помощью пайки, внутренний стакан герметично соединен с крышкой с помощью уплотнительного кольца, размещенного в круговом пазу, выполненном в нижней части крышки, герметичное соединение внешнего стакана с его крышкой выполнено клеевым способом, преимущественно с помощью эпоксидного клея, герметичное соединение внешнего стакана с его крышкой выполнено резьбовым способом, герметичное соединение внешнего стакана с его крышкой выполнено с помощью уплотнительных колец.A similar useful model for carrying out NMR experiments is known - a cell for performing spectral measurements by nuclear magnetic resonance spectroscopy when rotating a sample of a substance at a magic angle (Pat. 2472139 Russian Federation, IPC G01N 24/08 Cell for performing spectral measurements using nuclear magnetic resonance spectroscopy during rotation sample of a substance at a magic angle / Kolyagin Yu.G., Kasyanov I.A., Ivanova I.I .; No. 2011133931/28; application; 15.08.2011; publ. 10.01.2013; bull. No. 1) Cell for the implementation of spectral measurements by nuclear magnetic resonance spectroscopy with the rotation of a sample of a substance at a magic angle, which has axial symmetry, is made in the form of two cylindrical glasses with hermetically sealed lids, installed one in the other without a gap between them, while the inner glass containing the sample of the substance and the corresponding the cover is made of a non-metallic material resistant to aggressive medium at pH 0-14, and the outer glass and the corresponding lid are made of a non-metallic material with rigidity and temperature coefficient of expansion, ensuring the preservation of the shape and integrity of the external structure in the temperature range from -20 ° C to 250 ° C and pressure up to 15 atm. The inner glass and the corresponding lid are made of fluoroplastics, chemically resistant plastics or ceramics, the outer glass and the corresponding lid are made of polyether ketone, polyamidimide, polybenzimidazole, or ceramics, the diameter of the lower part of the inner glass lid entering the glass corresponds to the inner diameter of the said glass, and the diameter of the upper part of the lid of the inner cup is equal to the outer diameter of the said cup, the inner cup is hermetically connected to the lid by soldering, the inner cup is hermetically connected to the lid by means of an O-ring placed in a circular groove made in the lower part of the lid, the sealed connection of the outer cup to its lid is made with an adhesive method, mainly with the help of epoxy glue, the hermetic connection of the outer glass to its lid is made by a threaded method, the hermetic connection of the outer glass to its lid is made using sealing rings.

Недостатками ячейки являются: ограничение по используемому давлению, что, безусловно, накладывает серьезные ограничения на разнообразие проводимых измерений. Так, например, даже сверхкритический диоксид углерода, обладающий относительно низкими критическими параметрами давления и температуры (7,38 МПа и 31°С), не может быть использован в качестве растворителя в данной ячейке. Кроме того, вращение ячейки под магическим углом, является препятствием для контроля и поддержания параметра давления в режиме реального времени, а его варьирование возможно лишь посредством изменения температуры, что весьма ненадежно ввиду отсутствия способа мониторинга давления в режиме реального времени. Заявленная в материалах патента, максимальная температура поддерживаемая в ячейке ЯМР - 250°С, является излишней, так как в большинстве коммерческих спектрометров существует температурное ограничение 90°С - 100°С. В случае же предварительного нагрева образца с последующим помещением ячейки в датчик ЯМР спектрометра и регистрацией спектров, неизбежно возникнет градиент температур, что будет являться серьезной помехой для качественной регистрации и интерпретации спектров ЯМР. Кроме того, такая ячейка предполагает наличие специального датчика регистрации спектров, который будет поддерживать механическое вращение и балансировку ячейки. Анализ материалов патента показывает, что ячейка не может отвечать современным требованиям проведения экспериментов ЯМР высокого давления, а ее использование в данной области не оправданно.The disadvantages of the cell are: limitation on the used pressure, which, of course, imposes serious restrictions on the variety of measurements performed. For example, even supercritical carbon dioxide, which has relatively low critical pressure and temperature parameters (7.38 MPa and 31 ° C), cannot be used as a solvent in a given cell. In addition, the rotation of the cell at a magic angle is an obstacle to monitoring and maintaining the pressure parameter in real time, and its variation is possible only by changing the temperature, which is very unreliable due to the lack of a way to monitor the pressure in real time. The maximum temperature maintained in the NMR cell - 250 ° C, declared in the materials of the patent, is excessive, since in most commercial spectrometers there is a temperature limit of 90 ° C - 100 ° C. In the case of preliminary heating of the sample, followed by placing the cell in the NMR spectrometer sensor and recording the spectra, a temperature gradient will inevitably arise, which will be a serious hindrance to the qualitative registration and interpretation of NMR spectra. In addition, such a cell assumes the presence of a special sensor for registration of spectra, which will maintain mechanical rotation and balancing of the cell. Analysis of the patent materials shows that the cell cannot meet the modern requirements for high-pressure NMR experiments, and its use in this area is not justified.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является ячейка высокого давления для использования в спектроскопии ЯМР запатентованная в 1996 году (US 6,362,624 B1, Apparatus and method for high pressure nmr spectroscopy / Andrew J. Wand, Mark R. Ehrhardt, Jeffrey L. Urbauer, Appl. No.: 09/428,084). Настоящая полезная модель относится к области ЯМР спектроскопии, а именно представляет собой устройство для проведения экспериментов ЯМР высокого разрешения. Это устройство особенно полезено для определения молекулярной структуры и динамики белков и белковых комплексов. Ячейка представляет собой камеру высокого давления для использования в ЯМР спектроскопии, включающую пробоотборную трубку из сапфира (сапфировая ампула) для размещения материала. Пробоотборная трубка изготовлена из материала, который может выдерживать высокое давление, подходящие материалы для пробоотборной трубки включают, но не ограничиваются, сапфиром, оксидом циркония и кварцом. В предпочтительном варианте пробирка для образцов изготовлена из сапфира, внутреннее отверстие трубки (сапфировой ампулы) имеет тот же диаметр, что и внутреннее отверстие крышки (коннектора), пробоотборная трубка (сапфировая ампула) закрыта на одном конце и имеет основной участок и фланец на открытом конце из титанового сплава, скрепленных за счет однокомпонентного эпоксидного клея. Корпус для удерживания пробоотборной трубки (держатель ампулы и входной порт) представляет собой ступенчатую цилиндрическую трубу, изготовленную из немагнитного металла с высокой прочностью на растяжение, подходящие материалы для корпуса (держателя ампулы и входного порта) включают, но не ограничиваются, нержавеющей сталью, титановыми сплавами и бериллиево-медными сплавами. Корпус (держатель ампулы и входной порт) имеет широкую верхнюю секцию (входной порт) и узкую нижнюю секцию (держатель ампулы), верхняя секция имеет внутреннюю резьбовую скважину для фиксации крышки (коннектора) для закрытия корпуса (входного порта), нижние углы секции (входного порта) имеют двухступенчатый край, на нижней ступени размещено уплотнительное кольцо производства компании «Al Xander» (Боумансвилл, Нью-Йорк), которое обеспечивает надежное уплотнение между крышкой (коннектором) и верхней секцией (входным портом), нижняя секция (держатель ампулы) имеет плоскую поверхность или манжету, которая выполняет роль уплотняющей поверхности для пробоотборной трубки (сапфировой ампулы), также шайбу (уплотнительное кольцо) установленную на манжету, обеспечивающую уплотнение между корпусом (держателем ампулы и входным портом) и пробоотборной трубкой (сапфоровой ампулой). Крышка, имеющая впускной канал (коннектор), изготовлена из того же материала, что и корпус ячейки (держатель ампулы и входной порт) и имеет резьбовое соединение с корпусом ячейки (держателем ампулы и входным портом), кроме того, ячейка содержит средства для герметизации коннектора и входного порта (уплотнитель коннектора) и средства герметизации держателя ампулы и пробоотборной трубки (уплотнители ампулы). Рабочее давление в ходе использования ячейки составляет 5000 фунтов на квадратный дюйм (345 бар).The closest analogue to the claimed utility model is a high pressure cell for use in NMR spectroscopy patented in 1996 (US 6,362,624 B1, Apparatus and method for high pressure nmr spectroscopy / Andrew J. Wand, Mark R. Ehrhardt, Jeffrey L. Urbauer, Appl . No .: 09 / 428,084). This utility model belongs to the field of NMR spectroscopy, namely, it is a device for performing high-resolution NMR experiments. This device is especially useful for determining the molecular structure and dynamics of proteins and protein complexes. The cell is a high-pressure chamber for use in NMR spectroscopy, including a sapphire sampling tube (sapphire ampoule) for material placement. The sampling tube is made of a material that can withstand high pressure, suitable materials for the sampling tube include, but are not limited to, sapphire, zirconium oxide, and quartz. In a preferred embodiment, the sample tube is made of sapphire, the inner opening of the tube (sapphire ampoule) has the same diameter as the inner opening of the cap (connector), the sampling tube (sapphire ampoule) is closed at one end and has a main section and a flange at the open end. made of titanium alloy, bonded with a one-component epoxy adhesive. Sample tube holding body (ampoule holder and inlet port) is a stepped cylindrical tube made of non-magnetic metal with high tensile strength, suitable materials for the body (ampoule holder and inlet port) include, but are not limited to, stainless steel, titanium alloys and beryllium-copper alloys. The body (ampoule holder and inlet port) has a wide upper section (inlet port) and a narrow lower section (ampoule holder), the upper section has an internal threaded borehole for fixing the cover (connector) to close the body (inlet port), the lower corners of the section (inlet port) port) have a two-stage edge, the lower stage has an O-ring manufactured by Al Xander (Bowmansville, NY), which provides a reliable seal between the lid (connector) and the upper section (inlet port), the lower section (ampoule holder) has a flat surface or collar, which serves as a sealing surface for the sampling tube (sapphire ampoule), also a washer (o-ring) installed on the collar, which provides a seal between the body (ampoule holder and inlet port) and the sampling tube (sapphire ampoule). The lid with an inlet (connector) is made of the same material as the cell body (ampoule holder and inlet port) and has a threaded connection with the cell body (ampoule holder and inlet port); in addition, the cell contains means for sealing the connector and an inlet port (connector seal) and means for sealing the ampoule holder and sample tube (ampoule seals). The operating pressure during cell use is 5000 psi (345 bar).

Недостатками ячейки является:The disadvantages of the cell are:

- Невозможность контроля давления в ячейке в режиме реального времени, что является важным условием как для экспериментов при различных параметрах состояния (температура и двление), так и при постоянных параметрах, что приводят к существенным колебаниям критической плотности растворителя и низкой однородности магнитного поля внутри ячейки.- The impossibility of monitoring the pressure in the cell in real time, which is an important condition both for experiments with different state parameters (temperature and pressure) and constant parameters, which lead to significant fluctuations in the critical density of the solvent and low uniformity of the magnetic field inside the cell.

Анализ материалов патента показывает, что использование данной ячейки является крайне неэффективным, а указанный недостаток неизбежно приводит к снижению соотношения сигнал/шум.Analysis of the patent materials shows that the use of this cell is extremely ineffective, and this drawback inevitably leads to a decrease in the signal-to-noise ratio.

Техническим результатом полезной модели является новая конструкция ячейки высокого давления, использование которой позволяет контролировать колебания критической плотности растворителя и, как следствие, повысить соотношение сигнал/шум в экспериментах по ядерному магнитному резонансу за счет повышения однородности магнитного поля.The technical result of the utility model is a new design of a high-pressure cell, the use of which makes it possible to control fluctuations in the critical density of the solvent and, as a consequence, to increase the signal-to-noise ratio in experiments on nuclear magnetic resonance by increasing the uniformity of the magnetic field.

Указанный технический результат достигается тем, что ячейка высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния, содержащая сапфировую ампулу, закрепленную в держателе ампулы, сопряженную с входным портом и коннектором при помощи резьбового соединения, согласно полезной модели, оснащена резьбовым отверстием диаметром 2,00-2,10 мм с конусным уплотнителем для ввода капилляра высокого давления.The specified technical result is achieved by the fact that a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical parameters of state, containing a sapphire ampoule fixed in the ampoule holder, coupled with the inlet port and the connector by means of a threaded connection, according to the utility model, is equipped with a threaded hole with a diameter of 2 , 00-2.10 mm with cone seal for high pressure capillary entry.

Техническое решение позволяет контролировать колебания критической плотности растворителя при проведении эксперимента ЯМР и, как следствие, повысить соотношение сигнал/шум. The technical solution makes it possible to control fluctuations in the critical density of the solvent during the NMR experiment and, as a consequence, to increase the signal-to-noise ratio.

Оснащение ячейки резьбовым отверстием диаметром 2,00-2,10 мм с конусным уплотнителем для ввода капилляра высокого давления позволило проводить эксперименты ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния с контролем величины давления в ячейке в режиме реального времени. Данное техническое решение позволяет контролировать естественное незначительное снижение или повышение давления и, как следствие, положительно влияет на минимизацию колебаний критической плотности растворителя и соотношение сигнал/шум.Equipping the cell with a threaded hole 2.00-2.10 mm in diameter with a conical seal for introducing a high-pressure capillary made it possible to conduct nuclear magnetic resonance experiments at supercritical state parameters with real-time monitoring of the pressure in the cell. This technical solution allows you to control the natural slight decrease or increase in pressure and, as a result, has a positive effect on minimizing fluctuations in the critical density of the solvent and the signal-to-noise ratio.

Таким образом, признаки полезной модели позволяет достичь заявленного технического результата.Thus, the features of a utility model can achieve the claimed technical result.

Полезная модель поясняется чертежами.The utility model is illustrated by drawings.

На фиг. 1 изображена 3D модель ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния в готовом к использованию виде.FIG. 1 shows a 3D model of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical parameters of state in a ready-to-use form.

На фиг. 2 изображена 3D модель ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния в продольном сечении.FIG. 2 shows a 3D model of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical parameters of state in a longitudinal section.

На фиг. 3 изображен чертеж входного порта, как структурного компонента ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния.FIG. 3 shows a drawing of an inlet port as a structural component of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical state parameters.

На фиг. 4 изображен чертеж входного порта, как структурного компонента ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния (вид сверху).FIG. 4 shows a drawing of the inlet port as a structural component of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical state parameters (top view).

На фиг. 5 изображен чертеж держателя ампулы, как структурного компонента ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния.FIG. 5 shows a drawing of an ampoule holder as a structural component of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical state parameters.

На фиг. 6 изображен чертеж держателя ампулы, как структурного компонента ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния (вид сверху).FIG. 6 shows a drawing of an ampoule holder as a structural component of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical state parameters (top view).

На фиг. 7 изображен чертеж коннектора с резьбовым отверстием диаметром 2.00-2.10 мм с конусным уплотнителем для ввода капилляра высокого давления, как структурного компонента ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния.FIG. 7 shows a drawing of a connector with a threaded hole 2.00-2.10 mm in diameter with a conical seal for introducing a high-pressure capillary as a structural component of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical state parameters.

На фиг. 8 изображен чертеж коннектора, как структурного компонента ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния (вид сверху).FIG. 8 shows a drawing of a connector as a structural component of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical state parameters (top view).

Ячейка высокого давления содержит ампулу высокого давления, изготовленную из синтетического монокристалла сапфира 1 (фиг. 1, фиг. 2) имеющую следующие параметры: внешний диаметр - 5 мм, внутренний диаметр - 3 мм, общая длина - 87 мм, фланец ампулы имеет диаметр - 8 мм и высоту - 7 мм. Ампула закреплена в держатель ампулы 2 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 5, фиг. 6), изготовленный из высококачественной термоупрочненной авиационной дюрали - Д16Т, который, в свою очередь, соединен с входным портом 3 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4), также изготовленным из высококачественной термоупрочненной авиационной дюрали - Д16Т, заполнение ампулы происходит через специальный капилляр закрепленный в коннектор 4, с резьбовым отверстием диаметром 2,00-2,10 мм с конусным уплотнителем для ввода капилляра высокого давления (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 7, фиг. 8), изготовленный из устойчивой к агрессивным средам термостойкой нержавеющей стали - AISI 316L. Для достижения наилучшей герметичности внутри корпуса ячейки и минимизации изменения давления во время проведения эксперимента, было уплотнительное кольцо коннектора выполнено из тефлона 5 (фиг. 2), уплотнительное кольцо ампулы 6 (фиг. 2), выполненное из силиконового каучука устойчивого к среде СО2, а также уплотнительное кольцо ампулы из капролона 7 (фиг. 2).The high-pressure cell contains a high-pressure ampoule made of synthetic sapphire single crystal 1 (Fig. 1, Fig. 2) having the following parameters: outer diameter - 5 mm, inner diameter - 3 mm, total length - 87 mm, the flange of the ampoule has a diameter - 8 mm and a height of 7 mm. The ampoule is fixed in the ampoule holder 2 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 5, Fig. 6), made of high-quality heat-strengthened aviation duralumin - D16T, which, in turn, is connected to the inlet port 3 (Fig. 1, Fig. . 2, Fig. 3, Fig. 4), also made of high-quality heat-strengthened aviation duralumin - D16T, the ampoule is filled through a special capillary fixed in the connector 4, with a threaded hole 2.00-2.10 mm in diameter with a conical seal for insertion high-pressure capillary (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 7, Fig. 8), made of heat-resistant stainless steel, resistant to aggressive media - AISI 316L. To achieve the best tightness inside the cell body and to minimize pressure changes during the experiment, the O-ring of the connector was made of Teflon 5 (Fig. 2), the O-ring of the ampoule 6 (Fig. 2) was made of silicone rubber resistant to CO 2 , and also a sealing ring of the ampoule made of caprolon 7 (Fig. 2).

Сборка ячейки высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния.Assembly of a high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical parameters of state.

На ампуле высокого давления 1 (фиг. 1, фиг. 2) под фланцем располагается уплотнительное кольцо ампулы из капролона 7 (фиг. 2), затем ампула высокого давления помещается в держатель ампулы 2 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 5, фиг. 6). Предварительно собранный узел из входного порта 3 (фиг. 1, фиг. 3, фиг. 4), коннектора 4 с резьбовым отверстием диаметром 2.00-2.10 мм с конусным уплотнителем для ввода капилляра высокого давления (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 7, фиг. 8) и уплотнительного кольца коннектора из тефлона 5 (фиг. 2), через уплотнительное кольцо ампулы 6 (фиг. 2), выполненное из силиконового каучука, устойчивого к среде СО2, за счет резьбового соединения связано с ампулой высокого давления 1 (фиг. 1, фиг. 2), предварительно расположенной в держателе ампулы 2 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 5, фиг. 6). Данное резьбовое соединение затягивается при помощи рожкового динамометрического ключа с моментом затяжки 9 Н*м. Для контроля качества сборки, собранная ячейка для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния опрессовывается, а возможные места утечки проверяются при помощи течеискателя (например, Ion Science GasCheck 5000is).On the high-pressure ampoule 1 (Fig. 1, Fig. 2) under the flange is the sealing ring of the ampoule made of caprolon 7 (Fig. 2), then the high-pressure ampoule is placed in the ampoule holder 2 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 5 , fig. 6). A pre-assembled assembly from the inlet port 3 (Fig. 1, Fig. 3, Fig. 4), connector 4 with a threaded hole 2.00-2.10 mm in diameter with a conical seal for introducing a high-pressure capillary (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 7, Fig. 8) and the O-ring of the Teflon connector 5 (Fig. 2), through the O-ring of the ampoule 6 (Fig. 2), made of silicone rubber resistant to CO 2 , is connected to the high-pressure ampoule by means of a threaded connection 1 (Fig. 1, Fig. 2), previously located in the ampoule holder 2 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 5, Fig. 6). This screw connection is tightened with an open-end torque wrench with a tightening torque of 9 N * m. To control the quality of the assembly, the assembled cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical state parameters is pressurized, and possible leaks are checked using a leak detector (for example, Ion Science GasCheck 5000is).

Ячейка работает следующим образом.The cell works as follows.

При помощи внешнего источника высокого давления (ручной пресс или электрический насос высокого давления) в собранную ячейку, состоящую из ампулы высокого давления 1 (фиг. 1, фиг. 2), изготовленной из синтетического монокристалла сапфира, держателя ампулы 2 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 5, фиг. 6), входного порта 3 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) и коннектора 4 с резьбовым отверстием диаметром 2.00-2.10 мм с конусным уплотнителем для ввода капилляра высокого давления (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 7, фиг. 8), предварительно помещенную в бокс безопасности и заполненную исследуемым образцом. Через капилляр, надежно закрепленный в коннектор 4 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 7, фиг. 8) подают требуемый растворитель при заданном давлении, который через смежный канал входного порта 3 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4) и держателя ампулы 2 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 5, фиг. 6) попадает в ампулу высокого давления 1 (фиг. 1, фиг. 2). Затем ячейка с капилляром высокого давления, закрепленным в коннектор 4 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 7, фиг. 8), извлекается из бокса безопасности и незамедлительно помещается в датчик ЯМР спектрометра, где она нагревается для проведения последующей регистрации ЯМР спектров. Благодаря наличию непрерывного взаимодействия ячейки с внешним источником, через капилляр высокого давления, закрепленный в коннекторе 4 с резьбовым отверстием диаметром 2,00-2,10 мм с конусным уплотнителем для ввода капилляра высокого давления (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 7, фиг. 8), существует возможность контроля давления в ходе проведения ЯМР эксперимента. По окончании эксперимента ячейка извлекается из датчика ЯМР спектрометра, производится декомпрессия ячейки, ее последовательная разборка, и промывка.Using an external source of high pressure (manual press or electric high pressure pump) into an assembled cell consisting of a high pressure ampoule 1 (Fig. 1, Fig. 2), made of a synthetic sapphire single crystal, ampoule holder 2 (Fig. 1, Fig. . 2, Fig. 5, Fig. 6), inlet port 3 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4) and connector 4 with a threaded hole 2.00-2.10 mm in diameter with a conical seal for introducing a high capillary pressure (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 7, Fig. 8), previously placed in the safety box and filled with the test sample. Through a capillary securely fixed to the connector 4 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 7, Fig. 8) the required solvent is supplied at a given pressure, which through the adjacent channel of the inlet port 3 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4) and the ampoule holder 2 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 5, Fig. 6) falls into the high-pressure ampoule 1 (Fig. 1, Fig. 2). Then the cell with a high-pressure capillary attached to the connector 4 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 7, Fig. 8) is removed from the safety box and immediately placed into the NMR spectrometer sensor, where it is heated for subsequent registration of NMR spectra ... Due to the presence of continuous interaction of the cell with an external source, through a high-pressure capillary fixed in connector 4 with a threaded hole 2.00-2.10 mm in diameter with a conical seal for introducing a high-pressure capillary (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 7 , Fig. 8), it is possible to control the pressure during the NMR experiment. At the end of the experiment, the cell is removed from the NMR spectrometer sensor, the cell is decompression, its sequential disassembly, and washing.

Таким образом, использование полезной модели, оснащенной резьбовым отверстием для ввода капилляра высокого давления диаметром 2,00-2,10, позволяет проводить эксперименты ЯМР при сверхкритических параметрах состояния с контролем давления внутри ячейки в режиме реального времени, при высокой однородности магнитного поля что, безусловно, влияет на соотношение параметра сигнал/шум. Апробация полезной модели показала, что заявленный технический результат был достигнут, а соотношение параметров сигнал/шум значительно увеличено по сравнению с прототипом, за счет повышения однородности магнитного поля. Достижение технического результата обусловлено оснащением ячейки резьбовым отверстием для ввода капилляра высокого давления диаметром 2,00-2,10 мм, что позволило контролировать давление в ячейке в режиме реального времени, что, в свою очередь, позволяет контролировать естественное незначительное снижение или повышение давления и, как следствие, положительно влияет на однородность магнитного поля и соотношение сигнал/шум.Thus, the use of a utility model equipped with a threaded hole for the introduction of a high-pressure capillary with a diameter of 2.00-2.10 makes it possible to carry out NMR experiments at supercritical parameters of state with control of the pressure inside the cell in real time, with a high uniformity of the magnetic field, which, of course, , affects the signal-to-noise ratio. The approbation of the utility model showed that the claimed technical result was achieved, and the signal-to-noise ratio was significantly increased in comparison with the prototype, due to an increase in the uniformity of the magnetic field. The achievement of the technical result is due to the equipment of the cell with a threaded hole for the introduction of a high-pressure capillary with a diameter of 2.00-2.10 mm, which made it possible to control the pressure in the cell in real time, which, in turn, makes it possible to control the natural slight decrease or increase in pressure and, as a consequence, it has a positive effect on the uniformity of the magnetic field and the signal-to-noise ratio.

Claims (1)

Ячейка высокого давления для регистрации спектров ядерного магнитного резонанса при сверхкритических параметрах состояния, содержащая сапфировую ампулу, закрепленную в держателе ампулы, сопряженную с входным портом и коннектором при помощи резьбового соединения, отличающаяся тем, что она оснащена резьбовым отверстием диаметром 2,00-2,10 мм с конусным уплотнением для ввода капилляра высокого давления.A high-pressure cell for recording nuclear magnetic resonance spectra at supercritical parameters of state, containing a sapphire ampoule fixed in the ampoule holder, mated to the inlet port and connector by means of a threaded connection, characterized in that it is equipped with a threaded hole 2.00-2.10 in diameter mm with cone seal for high pressure capillary entry.
RU2020125848U 2020-07-28 2020-07-28 A HIGH-PRESSURE CELL FOR REGISTRATION OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTRA AT SUPERCRITICAL STATE PARAMETERS RU201791U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125848U RU201791U1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 A HIGH-PRESSURE CELL FOR REGISTRATION OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTRA AT SUPERCRITICAL STATE PARAMETERS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020125848U RU201791U1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 A HIGH-PRESSURE CELL FOR REGISTRATION OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTRA AT SUPERCRITICAL STATE PARAMETERS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU201791U1 true RU201791U1 (en) 2021-01-13

Family

ID=74183638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020125848U RU201791U1 (en) 2020-07-28 2020-07-28 A HIGH-PRESSURE CELL FOR REGISTRATION OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTRA AT SUPERCRITICAL STATE PARAMETERS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU201791U1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU765724A1 (en) * 1977-06-03 1980-09-23 Институт Кибернетики Ан Эстонской Сср Sensor of nuclear magnetic resonance signals
US6054857A (en) * 1997-03-18 2000-04-25 Doty Scientific, Inc. NMR MAS sealing sample cells and methods
US6362624B1 (en) * 1997-11-12 2002-03-26 The Research Foundation Of State University Of New York Apparatus and method for high pressure NMR spectroscopy
US20110101981A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Bruker Biospin Corporation Nmr mas rotor assembly with porous ceramic bearings
JP2011089861A (en) * 2009-10-22 2011-05-06 National Institute For Materials Science Sealed mas test tube
RU2472139C1 (en) * 2011-08-15 2013-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "УНИСИТ" (ООО "УНИСИТ") Cell for spectral measurements by nmr spectroscopy in rotation of substance specimen at magic angle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU765724A1 (en) * 1977-06-03 1980-09-23 Институт Кибернетики Ан Эстонской Сср Sensor of nuclear magnetic resonance signals
US6054857A (en) * 1997-03-18 2000-04-25 Doty Scientific, Inc. NMR MAS sealing sample cells and methods
US6362624B1 (en) * 1997-11-12 2002-03-26 The Research Foundation Of State University Of New York Apparatus and method for high pressure NMR spectroscopy
JP2011089861A (en) * 2009-10-22 2011-05-06 National Institute For Materials Science Sealed mas test tube
US20110101981A1 (en) * 2009-10-29 2011-05-05 Bruker Biospin Corporation Nmr mas rotor assembly with porous ceramic bearings
RU2472139C1 (en) * 2011-08-15 2013-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "УНИСИТ" (ООО "УНИСИТ") Cell for spectral measurements by nmr spectroscopy in rotation of substance specimen at magic angle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6812496B2 (en) Pressure resistance inspection device for valves
JP3459971B2 (en) Sample vial for gas analysis, vial closing device, method of using them, and device for performing the method
US3645127A (en) Remote leak detection
US8692548B2 (en) Devices and process for high-pressure magic angle spinning nuclear magnetic resonance
US20090173144A1 (en) Leak detection system with controlled differential pressure
US6812706B2 (en) Axially-sealed NMR sample tube assemblies
CN107340101A (en) A kind of sealing device gas tiny leakage evaluating apparatus and method
CN108844787B (en) Self-feedback sealed cavity gas sampling device and application thereof
CN106525683B (en) A kind of film permeation rate measuring device and measurement method
GB2289341A (en) NMR sample holder
RU201791U1 (en) A HIGH-PRESSURE CELL FOR REGISTRATION OF NUCLEAR MAGNETIC RESONANCE SPECTRA AT SUPERCRITICAL STATE PARAMETERS
CN105758797A (en) Sample cell suitable for infrared spectroscopic analysis of corrosive liquid by liquid membrane method
US5444379A (en) Electric conductivity measuring cell
CN208432441U (en) A kind of self feed back seal chamber gas sampling device
CN116482159A (en) Device and method for measuring solubility of carbon dioxide in formation water
CN106841482A (en) A kind of gas chromatograph application process of vacuum sampling device
CN112461706B (en) Insulating oil gas content tester calibration device applied to vacuum differential pressure principle
US3498889A (en) Oxygen sensing cell and method of using same
JP2005539216A (en) Injection needle for transferring a specimen fluid sample to a sample bottle and method for transferring a specimen fluid sample to a sample bottle with the injection needle
Wiegand et al. CONFINE-MAS: A magic-angle spinning NMR probe that confines the sample in case of a rotor explosion
CN204302169U (en) A kind of sample cell for liquid-film method, corrosive liquids being carried out to infrared spectrum analysis
Yokoyama et al. Simple system for high‐pressure FTIR measurements of supercritical fluid mixture
CN220983028U (en) Liquid interfacial tension pressurization testing device
CN221485127U (en) Liquid interfacial tension pressurization testing device with needle valve
RU2472139C1 (en) Cell for spectral measurements by nmr spectroscopy in rotation of substance specimen at magic angle