RU2086969C1

RU2086969C1 - Osmium-187 isotope recording technique

Info

Publication number: RU2086969C1
Application number: RU97100337/25A
Authority: RU
Inventors: Виктор Иванович Петрик
Original assignee: Виктор Иванович Петрик
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1997-01-20
Publication date: 1997-08-10

Abstract

FIELD: physicochemical analysis of materials; proximate and nondestructive inspection for osmium isotope tracer on equipment. SUBSTANCE: specimen obtained by inserting osmium-187 isotope in magnetically ordered matrix FeBC₃ is exposed to radio-frequency electromagnetic waves and two-pulse spin echosignal is observed whose presence indicates recorded isotope in specimen. Waves of 107.5+-0.5 MHz frequency are used for the purpose. EFFECT: facilitated procedure. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области физико-химического анализа веществ и может быть использовано для экспрессного определения наличия на различных объектах метки, содержащей изотоп осмия-187. The invention relates to the field of physico-chemical analysis of substances and can be used for rapid determination of the presence at various objects of a label containing the osmium-187 isotope.

Известен способ, позволяющий определять наличие различных изотопов при наблюдении сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) на ядрах в магнитоупорядоченных веществах без наложения внешнего магнитного поля [1] Сигнал ЯМР в магнитоупорядоченном состоянии может наблюдаться для многих ядер, таких, как железо-57, кобальт-59, никель-61 и др. Однако на ядре осмия такой сигнал ранее не наблюдался. Это связано с тем, что металлический осмий, также как и его химические соединения, не обладает магнитоупорядоченным состоянием при обычных температурах, то есть является парамагнитным, что делает невозможным наблюдение сигнала ЯМР без наложения внешнего магнитного поля. A known method that allows you to determine the presence of various isotopes when observing a nuclear magnetic resonance (NMR) signal on nuclei in magnetically ordered substances without applying an external magnetic field [1] An NMR signal in a magnetically ordered state can be observed for many nuclei, such as iron-57, cobalt 59, nickel-61, etc. However, such a signal was not previously observed on the osmium nucleus. This is due to the fact that metallic osmium, like its chemical compounds, does not have a magnetically ordered state at ordinary temperatures, that is, it is paramagnetic, which makes it impossible to observe the NMR signal without applying an external magnetic field.

Наиболее близким к изобретению является способ регистрации изотопов осмия в ферромагнитной матрице металлического железа методом ЯМР без наложения внешнего магнитного поля [2] Однако сигнал ЯМР был зарегистрирован только на изотопе осмия-189. Осмий-187 имеет примерно в 100 раз более низкую чувствительность по сравнению с осмием-189 из-за меньшего содержания в природном осмии и меньшего магнитного момента ядра, и его регистрация известным способом требует очень больших времен накопления, то есть способ не может обеспечить необходимую экспрессивность. Другим недостатком известного способа является низкий коэффициент усиления в железе, что требует большой мощности радиочастотного импульса и делает необходимым применение сложной и дорогостоящей аппаратуры для обеспечения такой мощности. Closest to the invention is a method for detecting osmium isotopes in a ferromagnetic matrix of metallic iron by NMR without applying an external magnetic field [2] However, the NMR signal was detected only on the osmium-189 isotope. Osmium-187 has about 100 times lower sensitivity compared to osmium-189 due to the lower content of natural osmium and a lower magnetic moment of the nucleus, and its registration in a known manner requires very long accumulation times, that is, the method cannot provide the necessary expressivity . Another disadvantage of this method is the low gain in the iron, which requires a large power of the RF pulse and makes it necessary to use complex and expensive equipment to provide such power.

Технической задачей изобретения является обеспечение возможности экспрессного и неразрушающего обнаружения изотопа осмия-187 в малых количествах. An object of the invention is the provision of rapid and non-destructive detection of the osmium-187 isotope in small quantities.

Поставленная задача решается тем, что в способе регистрации изотопа осмия, при котором на образец, полученный путем внесения изотопа осмия в магнитоупорядоченную матрицу, воздействуют электромагнитными волнами радиочастотного диапазона и наблюдают сигнал двухимпульсного спинового эха, по наличию которого судят о присутствии регистрируемого изотопа в образце, в качестве регистрируемого изотопа используется изотоп осмия-187, в качестве магнитоупорядоченной матрицы FeBO₃.The problem is solved in that in the method for recording the osmium isotope, in which the sample obtained by introducing the osmium isotope into a magnetically ordered matrix is affected by electromagnetic waves in the radio frequency range and a double-pulse spin echo signal is observed, the presence of which judges the presence of the detected isotope in the sample, in The osmium-187 isotope is used as a registered isotope, and the magnetically ordered FeBO ₃ matrix is used.

В частном случае реализации способа при использовании электромагнитного излучения с фиксированной частотой в качестве электромагнитных волн радиочастотного диапазона используют волны с частотой 107,5±0,5 МГц. In the particular case of the method when using electromagnetic radiation with a fixed frequency, waves with a frequency of 107.5 ± 0.5 MHz are used as electromagnetic waves in the radio frequency range.

Для обеспечения большей надежности способа при воздействии на образец электромагнитными волнами с частотой 107,5+0,5 Мгц производят формирование импульсов, а наблюдение сигнала двухимпульсного спинового эха осуществляют в заданном относительно сформированных импульсов интервале времени. To ensure greater reliability of the method, when a sample is exposed to electromagnetic waves with a frequency of 107.5 + 0.5 MHz, pulses are generated, and a two-pulse spin echo signal is observed in a time interval specified with respect to the generated pulses.

Использование матрицы позволяет применить метод ЯМР для обнаружения изотопа осмия-187, который в обычном металлическом состоянии не обладает магнитоупорядоченными свойствами. Внесение осмия в виде малой добавки в матрицу FeBO₃ приводит к возникновению на ядре осмия локального магнитного поля, что делает возможным наблюдение сигнала ЯМР от изотопа осмия-187 без включения внешнего магнитного поля. Коэффициент усиления в соединении FeBO₃ достигает рекордных значений порядка сотен тысяч, что позволяет регистрировать наименьшие количества изотопа осмия по сравнению с другими известными матрицами.The use of the matrix makes it possible to use the NMR method to detect the osmium-187 isotope, which in the usual metallic state does not have magnetically ordered properties. The introduction of osmium in the form of a small additive into the FeBO ₃ matrix leads to the appearance of a local magnetic field on the osmium core, which makes it possible to observe the NMR signal from the osmium-187 isotope without the inclusion of an external magnetic field. The gain in the FeBO ₃ compound reaches record values of the order of hundreds of thousands, which makes it possible to record the smallest amounts of the osmium isotope in comparison with other known matrices.

Регистрация изотопа осмия-187, помещенного в матрицу FeBO₃, может производится с использованием известных ЯМРспектрометров, построенных, например, на принципе совпадения частот внешнего радиочастотного поля и собственной частоты прецессии ядер осмия-187.Registration of the osmium-187 isotope placed in the FeBO ₃ matrix can be performed using well-known NMR spectrometers built, for example, on the principle of coincidence of the frequencies of the external radio frequency field and the natural frequency of the precession of osmium-187 nuclei.

Наиболее предпочтительный вариант выполнения способа иллюстрируется чертежом, на котором представлена блок-схема устройства, реализующего способ. В этом случае используется импульсное электромагнитное излучение с частотой 107,5±0,5 МГц, которое формируется передатчиком, состоящим из последовательно соединенных генератора высокой частотой 1, фильтра нижних частот 2, формирователя высокочастотного импульса 3, блока усилителей 4 и катушки индуктивности 5, в которой в качестве сердечника используется исследуемый образец. Временные параметры последовательности импульсов задаются синхронизатором 6. The most preferred embodiment of the method is illustrated in the drawing, which shows a block diagram of a device that implements the method. In this case, pulsed electromagnetic radiation with a frequency of 107.5 ± 0.5 MHz is used, which is generated by a transmitter consisting of a high-frequency generator 1, a low-pass filter 2, a high-frequency pulse shaper 3, an amplifier block 4 and an inductor 5, in series which is used as the core of the test sample. The time parameters of the pulse sequence are set by the synchronizer 6.

Сигнал ЯМР от изотопа осмия-187 с катушки индуктивности 5 проступает на приемник, состоящий из приемного контура 7 с импульсным ограничителем, блока 8 обработки сигнала, обеспечивающего перенос сигнала в более низкочастотную область, детектора 9 и выходного усилителя-формирователя 10. Вследствие того, что положение максимума сигнала спинового эха строго детерминировано во времени относительно возбуждающих ВЧ-импульсов, последующая обработка сигнала производится лишь в тот интервал времени, в котором сосредоточена основная часть сигнала спинового эха. Формирование выборки сигнала и его усиление производит усилитель-формирователь 10, связанных с синхронизатором 6. С выхода усилителя-формирователя 10 сигнал поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 11 и регистратор 12. The NMR signal from the osmium-187 isotope from the inductor 5 enters the receiver, which consists of a receiving circuit 7 with a pulse limiter, a signal processing unit 8 that transfers the signal to the lower frequency region, detector 9 and the output amplifier-shaper 10. Due to the fact that the position of the maximum of the spin echo signal is strictly determined in time relative to exciting RF pulses; the subsequent signal processing is performed only in the time interval in which the main part of the signal is concentrated with ins echo. The signal is sampled and amplified by an amplifier-driver 10 connected to the synchronizer 6. From the output of the amplifier-driver 10, the signal is fed to the input of an analog-to-digital converter 11 and a recorder 12.

Claims

1. The method of recording the osmium isotope in a sample obtained by introducing the osmium isotope into a magnetically ordered matrix, in which the sample is exposed to electromagnetic waves of the radio frequency range and a signal of a double-pulse spin echo is observed, the presence of which judges the presence of the osmium isotope in the sample, characterized in that The osmium-187 isotope is used as the isotope, and the magnetically ordered FeBO ₃ matrix is used, and electromagnetic waves with a frequency of 107.5 ± 0.5 MHz are used.

2. The method according to claim 1, characterized in that they use pulsed electromagnetic radiation with a frequency of 107.5 ± 0.5 MHz, and the observation of the signal of a double-pulse spin echo is carried out in a time interval specified relative to the generated pulses.