RU2333475C1 - Method of search and registration of nuclear quadrupole resonance spectra - Google Patents
Method of search and registration of nuclear quadrupole resonance spectra Download PDFInfo
- Publication number
- RU2333475C1 RU2333475C1 RU2006146510/28A RU2006146510A RU2333475C1 RU 2333475 C1 RU2333475 C1 RU 2333475C1 RU 2006146510/28 A RU2006146510/28 A RU 2006146510/28A RU 2006146510 A RU2006146510 A RU 2006146510A RU 2333475 C1 RU2333475 C1 RU 2333475C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sequence
- pulse
- quadrupole resonance
- search
- pulses
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано как в импульсных спектрометрах ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР), предназначенных для фундаментальных научных исследований, так и в аппаратуре для дистанционного обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) и наркотиков.The invention relates to radio spectroscopy and can be used both in pulsed nuclear quadrupole resonance (NQR) spectrometers intended for basic scientific research, and in equipment for the remote detection of explosives and explosives.
Практически все ВВ и наркотики имеют в своем составе атомы азота, ядра которого обладают квадрупольным моментом, и, следовательно, в этих соединениях возможно наблюдение спектров ЯКР. Однако их интенсивность крайне низка, так как частоты ЯКР азота N14 в данных веществах невысокие (0,7-6 МГц), что требует многократного накопления сигналов ЯКР. Для его сокращения используются когерентные многоимпульсные последовательности [1-3].Almost all explosives and drugs have nitrogen atoms in their composition, the nuclei of which have a quadrupole moment, and, therefore, it is possible to observe NQR spectra in these compounds. However, their intensity is extremely low, since the NQR frequencies of nitrogen N 14 in these substances are low (0.7-6 MHz), which requires multiple accumulation of NQR signals. To reduce it, coherent multipulse sequences are used [1-3].
Известен способ поиска и регистрации спектров ЯКР, используемый также для обнаружения ВВ и наркотиков, включающий облучение исследуемого вещества многоимпульсной последовательностью, каждый импульс в которой имеет сдвиг по фазе на 180° по отношению к предыдущему, при совпадении частоты радиочастотного поля последовательности с частотой ЯКР вещества возникают переходные сигналы, накопление этих сигналов и их последующая обработка [см. а.с. № 958935, МПК G01N 24/00).There is a method for searching and recording NQR spectra, which is also used to detect explosives and drugs, including irradiating a test substance with a multi-pulse sequence, each pulse in which has a phase shift of 180 ° relative to the previous one, when the frequency of the radio frequency field coincides with the frequency of the NQR of the substance transient signals, the accumulation of these signals and their subsequent processing [see A.S. No. 958935, IPC G01N 24/00).
Известен также способ обнаружения взрывчатых веществ, включающий облучение исследуемого вещества, предмета двумя многоимпульсными последовательностями с последующим накоплением и обработкой сигнала (см. а.с. № 1824559, МПК G01N 24/00).There is also a method of detecting explosives, including irradiation of the test substance, an object with two multipulse sequences followed by accumulation and signal processing (see AS No. 1824559, IPC G01N 24/00).
Недостатками данных способов являются низкая чувствительность на частотах ЯКР N14 большинства наркотиков и взрывчатых веществ 0,7-6 МГц и, следовательно, небольшое отношение сигнал/шум, ведущее к неверному результату, а также требующее длительного накопления и, следовательно, увеличения времени детектирования исследуемого вещества.The disadvantages of these methods are low sensitivity at frequencies NQR N 14 of most drugs and explosives 0.7-6 MHz and, therefore, a small signal-to-noise ratio leading to an incorrect result, and also requiring long-term accumulation and, consequently, increasing the detection time of the test substances.
Технической задачей данного изобретения является сокращение времени детектирования и увеличение чувствительности при исследовании вещества методом ядерного квадрупольного резонанса.The technical task of this invention is to reduce the detection time and increase sensitivity in the study of substances by nuclear quadrupole resonance.
Поставленная задача решается за счет того, что в способе поиска и регистрации спектров ядерного квадрупольного резонанса с помощью многоимпульсной последовательности, включающем облучение исследуемого вещества многоимпульсной последовательностью, где каждый импульс имеет сдвиг по фазе на 180° по отношению к предыдущему, накопление сигналов ЯКР и их последующую обработку, многоимпульсная последовательность состоит из двух частей, первая из которых, длительностью 0,7T1 включает подготовительный 90°-й импульс и следующую за ним последовательность 180°-х импульсов, а вторая часть последовательности включает в себя пары 90°-х импульсов.The problem is solved due to the fact that in the method for searching and recording spectra of nuclear quadrupole resonance using a multi-pulse sequence, including irradiating the test substance with a multi-pulse sequence, where each pulse has a phase shift of 180 ° relative to the previous one, the accumulation of NQR signals and their subsequent processing, the multi-pulse sequence consists of two parts, the first of which, with a duration of 0.7T 1, includes a preparatory 90 ° pulse and the next the duration of 180 ° pulses, and the second part of the sequence includes pairs of 90 ° pulses.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Исследуемое вещество, помещенное в катушку колебательного контура ЯКР спектрометра, облучается многоимпульсной последовательностью с альтернирующими фазами, состоящей из двух частей, первая из которых длительностью 0,7T1 состоит из подготовительного 90°-го импульса и следующих за ним пар 180°-х импульсов, фазы радиочастотного заполнения которых отличаются на 180°, вторая часть последовательности включает в себя 90°-е импульсы с такими же фазами.The test substance, placed in the coil of the oscillatory circuit of the NQR spectrometer, is irradiated with a multi-pulse sequence with alternating phases, consisting of two parts, the first of which is 0.7T 1 in duration and consists of a preparatory 90 ° pulse and pairs of 180 ° pulses following it, the radio frequency filling phases differ by 180 °, the second part of the sequence includes 90 ° pulses with the same phases.
Теоретическое и экспериментальное исследование двух наиболее часто применяемых в ЯКР последовательностей (многоимпульсного спин-локинга (МПСЛ) φy-(τ-φх-τ)n и многоимпульсной последовательности с альтернирующими фазами (МПАФ) φх-(τ-φ-х-2τ-φх-τ)n) выполнено в работе [4]. Здесь φ - угол поворота вектора ядерной намагниченности подготовительным импульсом, φ - угол поворота импульсом последовательности, x и y - оси в спиновом пространстве, вдоль которых направлен вектор радиочастотного поля, n - число циклов в последовательности, τ (2 τ) - интервал между импульсами в цикле.Theoretical and experimental study of the two most commonly used sequences in NQR (multi-pulse spin-locking (MPLS) φ y - (τ-φ x -τ) n and multi-pulse sequences with alternating phases (MPAF) φ x - (τ-φ - х - 2τ-φ x -τ) n ) was performed in [4]. Here, φ is the angle of rotation of the nuclear magnetization vector by the preparatory pulse, φ is the angle of rotation of the sequence by the pulse, x and y are the axes in the spin space along which the radio frequency field vector is directed, n is the number of cycles in the sequence, and τ (2 τ) is the interval between pulses in the loop.
Результаты эксперимента приведены на чертеже, на котором показаны огибающие сигналов эха в МПАФ на частоте перехода f+0=4,93125 МГц при температуре 77К для случаев: φ=φ=90°-1 и 2φ=φ=180°-2; τ=0,5 мс. Из них следует, что максимум переходных сигналов имеет место после первого импульса 180°-й МПАФ с 90°-м подготовительным импульсом и равен интенсивности сигнала эха. Затем их интенсивность спадает до нуля за время порядка времени спин-решеточной релаксации T1. Интенсивность переходных сигналов в 90°-й последовательности составляет 1/2 максимальной интенсивности и не зависит ни от числа циклов, ни от наличия или отсутствия 90°-го подготовительного импульса.The experimental results are shown in the drawing, which shows the envelopes of the echo signals in the MPAF at the transition frequency f +0 = 4.93125 MHz at a temperature of 77K for the cases: φ = φ = 90 ° -1 and 2φ = φ = 180 ° -2; τ = 0.5 ms. It follows from them that the maximum of transitional signals takes place after the first pulse of the 180 ° MPAF with the 90 ° preparatory pulse and is equal to the intensity of the echo signal. Then their intensity drops to zero in a time of the order of the spin-lattice relaxation time T 1 . The intensity of the transition signals in the 90 ° sequence is 1/2 of the maximum intensity and does not depend on the number of cycles or on the presence or absence of the 90 ° preparatory pulse.
Следовательно, в случае, когда время обнаружения сигнала должно быть не больше времени, соответствующего двукратному уменьшению интенсивности сигналов в последовательности (порядка 0,7 T1), или когда увеличение чувствительности за это время достаточно для уверенного обнаружения сигнала, целесообразно использовать 180°-ю многоимпульсную последовательность. 90°-я последовательность может дать значительно большее увеличение чувствительности, если время поиска составляет несколько десятков T1. Обычно при поиске ВВ и наркотиков отводится 10-20 сек (T1 в представляющих интерес соединениях при комнатной температуре не более одной-двух секунд).Therefore, in the case when the signal detection time should be no more than the time corresponding to a twofold decrease in the signal intensity in the sequence (of the order of 0.7 T 1 ), or when the increase in sensitivity during this time is sufficient for reliable signal detection, it is advisable to use the 180 ° multipulse sequence. The 90 ° sequence can give a significantly larger increase in sensitivity if the search time is several tens of T 1 . Typically, 10–20 seconds are given in the search for explosives and drugs (T 1 in compounds of interest at room temperature not more than one to two seconds).
Из приведенного выше анализа следует, что для получения максимального выигрыша в чувствительности наиболее целесообразно использовать комбинированную последовательность. Ее начальный участок длительностью 0,7T1 должен состоять из 180°-й последовательности, а следующий за ним из 90°-й последовательности.From the above analysis it follows that to obtain the maximum gain in sensitivity, it is most advisable to use a combined sequence. Its initial section of duration 0.7T 1 should consist of a 180 ° sequence, and the next one of a 90 ° sequence.
Аналогичные исследования МПСЛ опубликованы в [5]. В этих статьях приводятся также теоретические исследования, которые полностью соответствуют эксперименту.Similar studies of MPSL were published in [5]. These articles also provide theoretical studies that are fully consistent with the experiment.
Источники информацииInformation sources
1. R.A.Marino, S.A.Klainer, J. Chem. Phys., 67, 3388 (1977).1. R. A. Marino, S. A. Klainer, J. Chem. Phys., 67, 3388 (1977).
2. Д.Я.Осокин. Авторское свидетельство 958935, МПК G01N 24/00. «Способ поиска и регистрации спектров ядерного квадрупольного резонанса», 25.09.82.2. D.Ya. Osokin. Copyright certificate 958935, IPC G01N 24/00. “A method for searching and recording spectra of nuclear quadrupole resonance”, 09.25.82.
3. В.Г.Кузнецов, С.Д.Коблев. Авторское свидетельство 1824559 А1, МПК G01N 24/00. «Способ обнаружения взрывчатых веществ с использованием ядерного квадрупольного резонанса», 14.05.91.3. V.G. Kuznetsov, S.D. Koblev. Copyright certificate 1824559 A1, IPC G01N 24/00. "A method for detecting explosives using nuclear quadrupole resonance", 05/14/91.
4. D.Ya.Osokin. Molec. Phys., 48, No.2283 (1983).4. D.Ya. Osokin. Molec. Phys., 48, No.2283 (1983).
5. D.Ya.Osokin. Journ.Molec.Struct., 83243 (1983).5. D.Ya. Osokin. Journ.Molec.Struct., 83243 (1983).
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006146510/28A RU2333475C1 (en) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | Method of search and registration of nuclear quadrupole resonance spectra |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006146510/28A RU2333475C1 (en) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | Method of search and registration of nuclear quadrupole resonance spectra |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2333475C1 true RU2333475C1 (en) | 2008-09-10 |
Family
ID=39867008
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006146510/28A RU2333475C1 (en) | 2006-12-15 | 2006-12-15 | Method of search and registration of nuclear quadrupole resonance spectra |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2333475C1 (en) |
-
2006
- 2006-12-15 RU RU2006146510/28A patent/RU2333475C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yesinowski et al. | Detection of 14N and 35Cl in cocaine base and hydrochloride using NQR, NMR, and SQUID techniques | |
JP3944235B2 (en) | Sample nuclear quadrupole resonance test method | |
Waugh | Sensitivity in Fourier transform NMR spectroscopy of slowly relaxing systems | |
Saurí et al. | A Definitive NMR Solution for a Simple and Accurate Measurement of the Magnitude and the Sign of Small Heteronuclear Coupling Constants on Protonated and Non‐Protonated Carbon Atoms | |
US9575019B2 (en) | Detecting hazardous materials in containers utilizing nuclear magnetic resonance based measurements | |
Marek et al. | Gradient-enhanced HSQC experiments for phase-sensitive detection of multiple bond interactions | |
WO2006122356A1 (en) | A system and method for improving the analysis of chemical substances using nqr | |
Grechishkin et al. | New technologies: nuclear quadrupole resonance as an explosive and narcotic detection technique | |
Rossini et al. | Dynamic nuclear polarisation enhanced 14 N overtone MAS NMR spectroscopy | |
Casabianca et al. | Chirped CPMG for well-logging NMR applications | |
US7924006B2 (en) | Method and apparatus for analyzing sample utilizing nuclear magnetic resonance under terahertz-wave irradiation | |
Somasundaram et al. | Exploiting spin echo decay in the detection of nuclear quadrupole resonance signals | |
Singh et al. | Ultrafast 2D 1 H–1 H NMR spectroscopy of DNP-hyperpolarised substrates for the analysis of mixtures | |
JP4599490B2 (en) | Method and configuration of NMR spectroscopy | |
Mitrikas et al. | Modulation depth enhancement of ESEEM experiments using pulse trains | |
RU2333475C1 (en) | Method of search and registration of nuclear quadrupole resonance spectra | |
Kulik et al. | Nuclear spin relaxation in free radicals as revealed in a stimulated electron spin echo experiment | |
AU2008284170A1 (en) | Method using composite preparation pulse for NQR testing of samples in inhomogenous RF magnetic fields | |
Rudakov et al. | Spin locking spin echo in nitrogen-14 quadrupolar spin-system with axially symmetric electric field gradient tensor | |
Fukushi et al. | NMR analysis of a model pentapeptide, acetyl–Gln–Gln–Gln–Pro–Pro, as an epitope of wheat allergen. | |
Park et al. | Slice‐selected LED and BPPLED: application of slice selection to DOSY | |
Rudakov et al. | Modified steady-state free precession pulse sequences for the detection of pure nuclear quadrupole resonance | |
Jin et al. | Cross-correlation suppressed T 1 and NOE experiments for protein side-chain 13 CH 2 groups | |
Rudakov et al. | Spin-echoes in nitrogen-14 quadrupolar spin-system with axially symmetric electric field gradient tensor | |
US11733331B1 (en) | Homonuclear j-coupling spectroscopy using j-synchronized echo detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171216 |