RU2086967C1 - Method of mutation relaxometry - Google Patents

Method of mutation relaxometry Download PDF

Info

Publication number
RU2086967C1
RU2086967C1 RU95116523A RU95116523A RU2086967C1 RU 2086967 C1 RU2086967 C1 RU 2086967C1 RU 95116523 A RU95116523 A RU 95116523A RU 95116523 A RU95116523 A RU 95116523A RU 2086967 C1 RU2086967 C1 RU 2086967C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transition
frequency
single pulse
time
transverse relaxation
Prior art date
Application number
RU95116523A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95116523A (en
Inventor
А.С. Ким
Original Assignee
Пермский государственный университет
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 Пермский государственный университет filed Critical Пермский государственный университет
Priority to RU95116523A priority Critical patent/RU2086967C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2086967C1 publication Critical patent/RU2086967C1/en
Publication of RU95116523A publication Critical patent/RU95116523A/en

Links

Landscapes

  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: study of structure of chemical compounds. SUBSTANCE: method includes periodic action on specimen by two HF pulses with carrier frequency equalling the frequency of excited transition, saturation, detuning and determination of time T29 of transverse relaxation in rotating coordinate system. Object of investigation is used in form of specimen having quadrupole nuclei with multilevel energy spectrum. First, specimen is acted upon by single pulse with carrier frequency equalling the frequency of transition having common energy level with exciting transition. Pulse duration is set within the ranges T * 2 < tw< T2, and amplitude is set by maximum each signal whose envelope is used to find transverse relaxation time T28 of transition on which single pulse acts. EFFECT: higher efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиоспектроскопии и может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений. The invention relates to the field of radio spectroscopy and can be used to study the structure and structure of chemical compounds.

Известен способ нутационной релаксометрии, включающий воздействие на образец переменным радиочастотным и постоянным магнитным полями в условиях резонанса, насыщение, расстройку и определение времени продольной T релаксации во вращающейся системе координат (ВСК)[1]
Недостатком этого способа является то, что в нем не предусмотрено измерение времени T поперечной релаксации в ВСК, которое является важным источником информации о внутренней структуре исследуемого образца и процессах спин-спинового и спин-решетчатого взаимодействия.
A known method of nutational relaxationometry, including exposure to a sample with alternating radio frequency and constant magnetic fields under resonance conditions, saturation, detuning and determining the time of longitudinal T relaxation in a rotating coordinate system (VSC) [1]
The disadvantage of this method is that it does not provide for the measurement of the transverse relaxation time T 2ρ in the SSC , which is an important source of information about the internal structure of the sample under study and spin-spin and spin-lattice interaction processes.

Известен способ нутационной релаксометрии, включающий периодическое воздействие на образец двумя РЧ импульсами с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, насыщение, рассторойку и определение времени поперечной релаксации во вращающейся системе координат (ВСК)[2]
Данный способ также имеет недостаток. Мала его чувствительность и точность, особенно для образцов, у которых на некоторых переходах наблюдение сигналов эха невозможно или затруднено (но которые можно возбуждать), но релаксационные параметры необходимо определить.
A known method of nutational relaxationometry, including periodic exposure to a sample with two RF pulses with a filling frequency equal to the frequency of the excited transition, saturation, proofing and determining the time of transverse relaxation in a rotating coordinate system (VSC) [2]
This method also has a disadvantage. Its sensitivity and accuracy are small, especially for samples for which, at some transitions, the observation of echo signals is impossible or difficult (but which can be excited), but the relaxation parameters must be determined.

Задачей данного изобретения является разработка способа определения времени T поперечной релаксации во вращающейся системе координат (ВСК) для переходов, на которых наблюдение сигналов эхо невозможно или затруднено, но которые можно возбуждать.The objective of the invention is to develop a method for determining the transverse relaxation time T in a rotating coordinate system (VSC) for transitions at which the observation of echo signals is impossible or difficult, but which can be excited.

Эта задача решается с помощью существенных признаков указанных в формуле изобретения: общих с прототипом способа нутационной релаксометрии, включающего периодическое воздействие на образец двумя РЧ импульсами с частотой заполнения равной частоте возбуждаемого перехода, насыщение, расстройку и определение времени T поперечной релаксации во вращающейся системе координат и отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков в качестве объекта исследования используют образец, содержащий квадрупольные ядра с многоуровневым энергетическим спектром, на который сначала воздействуют одиночным импульсом с частотой заполнения равной частоте перехода, имеющего общий энергетический уровень с возбуждаемым переходом, длительность одиночного импульса устанавливают в пределах T * 2 < tw < T2 а амплитуду - по максимуму сигнала эха, по огибающей которого находят время поперечной релаксации T перехода, на котором действует одиночный импульс.This problem is solved using the essential features indicated in the claims: common with the prototype method of nutational relaxationometry, which includes periodic exposure of the sample to two RF pulses with a filling frequency equal to the frequency of the excited transition, saturation, detuning, and determination of the transverse relaxation time T in the rotating coordinate system and distinctive from the closest analogue of the essential features as the object of study using a sample containing quadrupole nuclei from multilevels the energy spectrum, which is first affected by a single pulse with a filling frequency equal to the frequency of a transition having a common energy level with an excited transition, the duration of a single pulse is set within T * 2 <t w <T 2 and the amplitude is the maximum of the echo signal, along the envelope of which the transverse relaxation time T 2ρ of the transition, which is affected by a single pulse, is found.

Ниже раскрывается наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым результатом. The following discloses the existence of a causal relationship between the totality of the essential features of the claimed invention and the achieved result.

Во-первых, впервые используется двухчастотное воздействие для формирования сигнала эхо во вращающейся системе координат в многоуровневой спин-системе. First, for the first time, a two-frequency action is used to form an echo signal in a rotating coordinate system in a multi-level spin system.

Во-вторых, впервые при двухчастотном воздействии определяют время T поперечной релаксации во вращающейся системе координат.Secondly, for the first time under two-frequency action, the transverse relaxation time T is determined in a rotating coordinate system.

В-третьих, впервые предложен способ, который позволяет определить T на переходе, на котором либо не наблюдается сигнал эхо, либо амплитуда его мала.Thirdly, for the first time, a method is proposed that allows one to determine T at a transition at which either an echo signal is not observed, or its amplitude is small.

Анализ всех отличительных признаков предлагаемого изобретения показал, что изобретательский уровень высок раньше такие приемы не использовались для такой задачи. An analysis of all the distinguishing features of the present invention showed that the inventive step was high before such techniques were not used for such a task.

На чертеже приведена импульсная программа двухчастотного возбуждения сигнала эхо во вращающейся системе координат. Способ реализован с помощью устройства, описанного в А.с.N 1132207,G 01 N 24/10, 1984,Бюл.N 48. The drawing shows a pulse program of a two-frequency excitation of the echo signal in a rotating coordinate system. The method is implemented using the device described in A.S. N 1132207, G 01 N 24/10, 1984, Bull. N 48.

рассмотрим пример реализации предлагаемого способа. Одиночный импульс, длительность которого устанавливается в пределах T * 2 < tw < T2 воздействует на переходе 1/2-3/2 (ω1) Через время τ1 на переходе 3/2- -5/2 (ω2) действует первый, затем через время τ2 -второй импульсы. В момент времени 2τ2+ τ1 наблюдается сигнал эхо с амплитудой
E2= Eo(1+α•sin2βγH1tw);
где
Е0 -амплитуда эха при одночастотном воздействии на переход 3/2-5/2; α -отношение частот накачиваемого и наблюдаемого переходов; b -матричный элемент оператора 1x в представлении полного квадрупольного гамильтониана для состояний, между которыми имеет место накачка; g -гиромагнитное отношение ядер; H1 и tw-амплитуда и длительность одиночного импульса. При этом амплитуду одиночного импульса устанавливают (после установки величины длительности) по максимуму сигнала эха.
consider an example of the implementation of the proposed method. A single pulse, the duration of which is set within T * 2 <t w <T 2 acts on the transition 1 / 2-3 / 2 (ω 1 ) After a time τ 1 on the transition 3 / 2- -5/2 (ω 2 ) the first acts, then after time τ 2 the second pulse. At time 2τ 2 + τ 1 , an echo signal with amplitude
E 2 = E o (1 + α • sin 2 βγH 1 t w );
Where
E 0 is the amplitude of the echo with a single-frequency effect on the transition 3 / 2-5 / 2; α is the ratio of the frequencies of the pumped and observed transitions; b-matrix element of the operator 1 x in the representation of the full quadrupole Hamiltonian for states between which pumping takes place; g is the gyromagnetic ratio of the nuclei; H 1 and t w are the amplitude and duration of a single pulse. In this case, the amplitude of a single pulse is set (after setting the duration) to the maximum of the echo signal.

Величина длительности tw одиночного импульса связана с двумя условиями: насыщением и расстройкой, которые являются необходимыми условиями наблюдения сигнала эхо во ВСК (как в случае одночастотного, так и в случае двухчастотного возбуждения сигнала эха в ВСК).The magnitude of the duration t w of a single pulse is associated with two conditions: saturation and detuning, which are necessary conditions for observing the echo signal in the VSC (both in the case of single-frequency and in the case of two-frequency excitation of the echo signal in VSC).

Огибающая сигнала эхо (после модуляции) спадает экспоненциально с постоянной времени T (II) 2ρ(g) называемой Т2 во вращающейся системе координат при двухчастотном воздействии многоуровневой системы. Теоретически это время определяется по формуле

Figure 00000001

где
T (I) 2 -время поперечной релаксации перехода, на котором действует одиночный импульс; T (II) 1 -время продольной релаксации перехода, на котором наблюдается сигнал эхо в ВСК.The envelope of the echo signal (after modulation) decreases exponentially with the time constant T (Ii) 2ρ (g) called T 2 in a rotating coordinate system with a two-frequency action of a multilevel system. Theoretically, this time is determined by the formula
Figure 00000001

Where
T (I) 2 - time of transverse relaxation of the transition on which a single impulse acts; T (Ii) one - time of longitudinal relaxation of the transition at which an echo signal is observed in the VSC.

Время T (III) 2ρ(g) найденное на переходе 3/2-5/2 при двухчастотном воздействии, равно времени T (I) 2ρ(o) при одночастотном воздействии на переход 1/2-3/2. Это позволяет определять время T в ВСК на переходе, где не наблюдается сигнал эхо или мала его амплитуда.Time t (III) 2ρ (g) found at the 3 / 2-5 / 2 junction under two-frequency exposure is equal to time T (I) 2ρ (o) with a single-frequency effect on the transition 1 / 2-3 / 2. This makes it possible to determine the time T in the VSC at the transition where the echo signal is not observed or its amplitude is small.

Рассмотрим на примере поликристаллического KReO4 (резонанс ядер 185Re, I=5/2, T=296 K).Let us consider polycrystalline KReO 4 as an example (resonance of 185 Re nuclei, I = 5/2, T = 296 K).

Находим, что при одночастотном воздействии на переход 1/2 -3/2 - Т2=66 МКс, Т1=260 мкс, а при воздействии на переход 3/2- -5/2 находим -Т2=100 мкс, Т1= 250 мкс. Время поперечной релаксации T (I) 2ρ(o) и T (II) 2ρ(o) в ВСК при одночастотном воздействии на каждом из переходов равно

Figure 00000002

Figure 00000003

При двухчастотном воздействии по программе на чертеже находим:
Figure 00000004

Figure 00000005

Отсюда
Figure 00000006

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определять время T поперечной релаксации во вращающейся системе координат при двухчастотном воздействии на многоуровневую спин-систему. Кроме того он дает возможность определять T на переходе, на котором не наблюдается сигнал эхо (или мала его амплитуда), но на котором можно проводить возбуждение (т.е. вероятность перехода отлична от нуля). В этом случае он позволяет повысить точность и чувствительность.We find that with a single-frequency effect on the transition 1/2 -3/2 - T 2 = 66 MKs, T 1 = 260 μs, and when exposed to the transition 3 / 2- -5/2 we find -T 2 = 100 μs, T 1 = 250 μs. Transverse relaxation time T (I) 2ρ (o) and T (Ii) 2ρ (o) in a VSK with a single-frequency exposure at each of the transitions is
Figure 00000002

Figure 00000003

With two-frequency exposure according to the program in the drawing we find:
Figure 00000004

Figure 00000005

From here
Figure 00000006

Thus, the proposed method allows to determine the time T transverse relaxation in a rotating coordinate system with a two-frequency impact on a multi-level spin system. In addition, it makes it possible to determine T at a transition at which an echo signal is not observed (or its amplitude is small), but at which excitation can be carried out (i.e., the transition probability is nonzero). In this case, it improves accuracy and sensitivity.

Claims (1)

Способ нутационной релаксометрии, включающий периодическое воздействие на образец двумя РЧ импульсами с частотой заполнения, равной частоте возбуждаемого перехода, насыщение, расстройку и определение времени T поперечной релаксации во вращающейся системе координат, отличающийся тем, что в качестве объекта исследования используют образец, содержащий квадрупольные ядра с многоуровневым энергетическим спектром, на который сначала воздействуют одиночным импульсом с частотой заполнения, равной частоте перехода, имеющего общий энергетический уровень с возбуждающим переходом, длительность одиночного импульса устанавливают в пределах T * 2 < tw < T2, а амплитуду по максимуму сигнала эхо, по огибающей которого находят время поперечной релаксации T перехода, на котором действует одиночный импульс.Method of nutational relaxationometry, including periodic exposure of a sample to two RF pulses with a filling frequency equal to the frequency of the excited transition, saturation, detuning, and determination of the transverse relaxation time T in a rotating coordinate system, characterized in that a sample containing quadrupole nuclei is used as an object of study with a multi-level energy spectrum, which is first affected by a single pulse with a filling frequency equal to the frequency of the transition having a common energy matic level with the exciting transition, the duration of a single pulse is set in the range T * 2 <t w <T 2 , and the amplitude at the maximum of the echo signal, along the envelope of which the transverse relaxation time T 2ρ of the transition is found, on which a single pulse acts.
RU95116523A 1995-09-27 1995-09-27 Method of mutation relaxometry RU2086967C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95116523A RU2086967C1 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Method of mutation relaxometry

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95116523A RU2086967C1 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Method of mutation relaxometry

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2086967C1 true RU2086967C1 (en) 1997-08-10
RU95116523A RU95116523A (en) 1997-09-10

Family

ID=20172358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95116523A RU2086967C1 (en) 1995-09-27 1995-09-27 Method of mutation relaxometry

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2086967C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР N 765725, кл. G 01 N 27/78, 1980. 2. Фаррар Т., Беккер Э. Импульсная и Фурье-спектроскопия ЯМР. - М.: Мир, 1973, с. 130 - 148. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6392408B1 (en) Method and system for cancellation of extraneous signals in nuclear quadrupole resonance spectroscopy
US6900633B2 (en) Substance detection by nuclear quardrupole resonance using at least two different excitation frequencies
US6570382B1 (en) Nuclear magnetic resonance method and logging apparatus
EP0277745B1 (en) Methods and apparatus for detecting certain compounds
US20090004748A1 (en) Method and Apparatus for Analyzing a Hydrocarbon Mixture Using Nuclear Magnetic Resonance Measurements
US4678995A (en) Apparatus and method for determining the presence of substances in a sample by NMR and producing an NMR image thereof
EP2177924A1 (en) Nuclear Magnetic Resonance Method for detecting hydrogen peroxide in a liquid sample
EP1344078B1 (en) Decoupling sideband resolved nmr spectroscopy (desire)
US6291996B1 (en) Apparatus for and method of determining values of relaxation parameters
US10890685B2 (en) Apparatus and methods for determining properties of hydrogen-containing samples using nuclear magnetic resonance
JP2015500488A (en) Method for the determination of sodium in petroleum fuels
RU2086967C1 (en) Method of mutation relaxometry
RU2251097C2 (en) Nmr spectroscopy on the base of nmr iad with gradient field
WO2006044568A1 (en) Nuclear magnetic resonance method and apparatus for evaluating a characteristic of a region
US5162734A (en) Method and apparatus for obtaining an nmr signal having a preselected frequency domain
RU2122203C1 (en) Method of inducing spin echo signals
US10724975B2 (en) Apparatus and methods for determining properties of liquid-bearing solids using nuclear magnetic resonance
EP0507551A1 (en) Multidimensional NMR spectroscopy using switched acquisition time gradients for multiple coherence transfer pathway detection
RU2184368C1 (en) Method for observing quadrupole signals of spin echo
RU2148817C1 (en) Method for detection of signals of quadruple spin echo
RU2085921C1 (en) Method measuring composition of two- and three-component fluids
GB2057135A (en) Gyromagnetic detection method and apparatus
RU2151386C1 (en) Process of observation of signals of quadrupole spin echo
RU2140069C1 (en) Process of excitation of additional signals of echo
US11733331B1 (en) Homonuclear j-coupling spectroscopy using j-synchronized echo detection