RU2602425C1 - Method and device for excitation and detection of nuclear magnetic and quadrupole resonance - Google Patents
Method and device for excitation and detection of nuclear magnetic and quadrupole resonance Download PDFInfo
- Publication number
- RU2602425C1 RU2602425C1 RU2015146581/28A RU2015146581A RU2602425C1 RU 2602425 C1 RU2602425 C1 RU 2602425C1 RU 2015146581/28 A RU2015146581/28 A RU 2015146581/28A RU 2015146581 A RU2015146581 A RU 2015146581A RU 2602425 C1 RU2602425 C1 RU 2602425C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- nuclear
- resonance
- receiving channel
- excitation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N24/00—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects
- G01N24/12—Investigating or analyzing materials by the use of nuclear magnetic resonance, electron paramagnetic resonance or other spin effects by using double 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)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области радиоспектроскопии ядерного магнитного (ЯМР) и ядерного квадрупольного (ЯКР) резонансов. Предложена система возбуждения и детектирования ЯМР и ЯКР. Возбуждение производится посредством воздействия на объект пучком коротковолнового излучения (например, миллиметрового сверхвысокочастотного (СВЧ)), модулированного радиочастотными (РЧ) импульсами с заполнением, совпадающим с частотами ЯМР или ЯКР. Приемная катушка индуктивности может быть намотана на объект или находиться вблизи объекта. Устройство спектрометра ЯМР отличается от спектрометра ЯКР только наличием системы для создания однородного постоянного магнитного поля в области объекта [1], которая не рассматривается в заявленном техническом решении.The invention relates to the field of nuclear magnetic spectroscopy (NMR) and nuclear quadrupole (NQR) resonances. A system for the excitation and detection of NMR and NQR is proposed. Excitation is performed by exposing the object to a beam of short-wave radiation (for example, millimeter-wave microwave), modulated by radio-frequency (RF) pulses with a filling that matches the frequencies of NMR or NQR. A receiving inductor can be wound around the object or located near the object. The device of the NMR spectrometer differs from the NQR spectrometer only in the presence of a system for creating a uniform constant magnetic field in the area of the object [1], which is not considered in the claimed technical solution.
Существует источник информации [2], согласно которому известно использование двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) (стр. 12) и использование спектрометра электронно-парамагнитного резонанса (ЭПР) (стр. 25). Причем для ДЭЯР присуще использование СВЧ-излучения миллиметрового диапазона, которое модулируют передающим каналом с частотой ЯКР, который является разновидностью ЯМР. В ДЭЯР воздействуют резонансно как на электронную, так и на ядерную системы. В указанном аналоге исследуют влияние ядерной системы на электронную и, наоборот, электронной на ядерную только при наличии парамагнетизма.There is a source of information [2], according to which the use of double electron-nuclear resonance (DECR) is known (p. 12) and the use of an electron-paramagnetic resonance (EPR) spectrometer (p. 25). Moreover, the use of microwave radiation of the millimeter range, which is modulated by a transmitting channel with a NQR frequency, which is a type of NMR, is inherent in DEYAR. In DEYAR they act resonantly on both electronic and nuclear systems. In this analogue, the effect of a nuclear system on the electronic and, conversely, electronic on the nuclear, is studied only in the presence of paramagnetism.
Недостатком описанного устройства является то, что воздействие производится только на резонансных частотах (ДЯЭР, ЭПР) и только при наличии парамагнетизма.The disadvantage of the described device is that the effect is performed only at resonant frequencies (DYaER, EPR) and only in the presence of paramagnetism.
Близким по техническому решению (прототипом) является «System and method for contraband detection using nuclear quadrupole resonance including a sheet coil and RF shielding via waveguide below cutoff» US Pat. 5592083 [3]. Устройство содержит формирователь РЧ импульсов, нагруженный на колебательный контур, в состав которого входит приемо-передающая катушка индуктивности, куда помещается исследуемый объект; приемный канал, индикатор (дисплей) и микропроцессорная система, управляющая формирователем РЧ импульсов, приемным каналом и индикатором. В устройстве мощные радиочастотные импульсы оказывают огромное негативное влияние на приемный канал, вызывая переходные процессы, сильно уменьшающие чувствительность метода.A close technical solution (prototype) is “System and method for contraband detection using nuclear quadrupole resonance including a sheet coil and RF shielding via waveguide below cutoff” US Pat. 5592083 [3]. The device contains an RF pulse shaper loaded on an oscillatory circuit, which includes a transceiver inductance coil, where the object under study is placed; a receiving channel, an indicator (display), and a microprocessor system controlling an RF pulse shaper, a receiving channel, and an indicator. In the device, powerful radio frequency pulses have a huge negative effect on the receiving channel, causing transients that greatly reduce the sensitivity of the method.
Недостатком прототипа является то, что в нем мощные радиочастотные импульсы оказывают негативное влияние на приемную катушку и приемный канал, вызывая переходные процессы, сильно уменьшающие чувствительность метода, а также то, что воздействие производится только на резонансной частоте ЯКР, совпадающей с резонансной частотой приемного контура (антенны).The disadvantage of the prototype is that in it powerful radio-frequency pulses have a negative effect on the receiving coil and the receiving channel, causing transients that greatly reduce the sensitivity of the method, and also that the effect is performed only at the resonant frequency of the NQR, which coincides with the resonant frequency of the receiving circuit ( antennas).
Задачей заявляемого изобретения является исключение влияния мощных радиочастотных импульсов на приемную катушку и приемный канал за счет воздействия на исследуемый объект СВЧ импульсами с частотой повторения, равной частоте ядерного резонанса, а частота заполнения импульсов находится вне ядерного резонанса.The objective of the invention is to eliminate the influence of powerful radio frequency pulses on the receiving coil and the receiving channel due to exposure to the object under study with microwave pulses with a repetition frequency equal to the frequency of nuclear resonance, and the pulse filling frequency is outside nuclear resonance.
Поставленная задача решается тем, что в способе возбуждения и детектирования ядерного магнитного и квадрупольного резонансов, заключающемся в использовании методов ядерного магнитного и квадрупольного резонансов, согласно изобретению объект облучают коротковолновым излучением (например, миллиметровым СВЧ), причем СВЧ-колебания которого, не совпадающие с каким-либо резонансом, модулируются радиочастотными импульсами, сформированными передающим каналом, с частотой заполнения, совпадающей с частотой ядерного резонанса, то есть исследуемый объект облучают порциями СВЧ-колебаний с частотой повторения, совпадающей с частотой ядерного резонанса, а сигналы, излучаемые объектом и наведенные в колебательном контуре, преобразуются приемным каналом, обрабатываются в микропроцессорном контроллере и отображаются на дисплее.The problem is solved in that in the method of excitation and detection of nuclear magnetic and quadrupole resonances, which consists in using methods of nuclear magnetic and quadrupole resonances, according to the invention, the object is irradiated with short-wave radiation (for example, millimeter-wave microwave), the microwave oscillations of which do not coincide with which either by resonance, they are modulated by radio-frequency pulses formed by the transmitting channel, with a filling frequency coinciding with the frequency of nuclear resonance, i.e. The object being irradiated is irradiated with portions of microwave oscillations with a repetition frequency coinciding with the nuclear resonance frequency, and the signals emitted by the object and induced in the oscillatory circuit are converted by the receiving channel, processed in the microprocessor controller, and displayed on the display.
Для осуществления заявляемого способа предлагается устройство (Фиг. 1), которое содержит передающий канал 1, формирующий РЧ импульсы, резонансный колебательный контур 3, в состав которого входит катушка индуктивности, куда помещается исследуемый объект, подключенный к входу приемного канала 4, микропроцессорную систему (контроллер) 5 и индикатор (дисплей) 6, где дополнительно введен генератор СВЧ-излучения 2, колебания которого модулируется радиочастотными импульсами, сформированными передающим каналом 1. Сигнал, наведенный в катушке индуктивности колебательного контура 3, усиливается и детектируется приемным каналом 4, преобразуется в микропроцессорном контроллере 5 и отображается на индикаторе (дисплее) 6.To implement the proposed method, a device is proposed (Fig. 1), which contains a transmitting
В заявляемом изобретении на ядерную систему воздействуют порциями СВЧ-энергии, частота колебаний которой не совпадает с каким-либо резонансом, а частота повторения порций совпадает с частотой ядерного резонанса. Другими словами, СВЧ-колебания модулируются радиочастотными импульсами, частота заполнения которых совпадает с частотой ядерного резонанса. В данном случае исследуют непосредственно реакцию ядерной системы (ядерный магнитный и квадрупольный резонансы) при взаимодействие ее с импульсным электромагнитным полем, частота СВЧ-колебаний которого находится далеко от резонанса (магнитного или квадрупольного), то есть передающая система не возбуждает переходные процессы в приемном канале на частоте ядерного резонанса. Другими словами, в заявленном решении не используются импульсы возбуждающего электромагнитного поля непосредственно на частоте ядерного резонанса.In the claimed invention, the nuclear system is affected by portions of microwave energy, the oscillation frequency of which does not coincide with any resonance, and the repetition frequency of the portions coincides with the frequency of nuclear resonance. In other words, microwave oscillations are modulated by radio frequency pulses, the filling frequency of which coincides with the frequency of nuclear resonance. In this case, the reaction of the nuclear system (nuclear magnetic and quadrupole resonances) is directly studied when it interacts with a pulsed electromagnetic field whose microwave frequency is far from the resonance (magnetic or quadrupole), that is, the transmitting system does not excite transient processes in the receiving channel on nuclear resonance frequency. In other words, the claimed solution does not use pulses of the exciting electromagnetic field directly at the nuclear resonance frequency.
Таким образом, заявляемое изобретение позволяет исключить влияние мощных радиочастотных импульсов на приемную катушку и приемный канал, уменьшить переходные процессы в колебательном контуре, что, в свою очередь, приводит к увеличению чувствительности устройства. Упрощается приемо-передающая система согласования катушек, куда помещается изучаемый объект, особенно в многочастотных экспериментах [4, 5].Thus, the claimed invention eliminates the influence of powerful radio frequency pulses on the receiving coil and the receiving channel, to reduce transients in the oscillatory circuit, which, in turn, leads to an increase in the sensitivity of the device. The transceiver matching system of coils is simplified, where the studied object is placed, especially in multi-frequency experiments [4, 5].
В устройстве, которое обеспечивает осуществление заявляемого способа, сформированные в передающем канале 1 РЧ импульсы, частота заполнения которых определяется частотой ЯМР или ЯКР, модулируют генератор 2 коротковолнового (СВЧ) излучения. На объект, помещенный в катушку колебательного контура 3, воздействуют этим модулированным коротковолновым излучением. Сигналы ядерного резонанса, наведенные в колебательном контуре 3, поступают на вход приемного канала 4. После усиления и преобразования в приемном канале 4 сигналы поступают на вход микропроцессорного контроллера 5, который управляет, в свою очередь, передающим и приемным каналами, преобразуются в нем и отображаются на индикаторе (дисплее) 6.In a device that provides the implementation of the proposed method, the RF pulses formed in the
Использование заявляемого изобретения позволяет повысить чувствительность систем, использующих методы ЯМР и ЯКР, например магнитно-резонансной томографии.Using the claimed invention allows to increase the sensitivity of systems using NMR and NQR methods, for example magnetic resonance imaging.
Источники информацииInformation sources
1. Т. Фаррар, Э. Беккер. Спектроскопия ЯМР высокого разрешения. Пер. с англ., т. 1-2, М., 1968-69.1. T. Farrar, E. Becker. High resolution NMR spectroscopy. Per. from English., t. 1-2, M., 1968-69.
2. В.Н. Седалищев. Физические основы получения информации. Ч. 3. Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении. Учебное пособие. Издательство Алт. ГТУ, 2012, с. 1-30.2. V.N. Sedalischev. The physical basis for obtaining information.
3. «System and method for contraband detection using nuclear quadrupole resonance including a sheet coil and RF shielding via waveguide below cutoff» Erik E. Magnuson et al., US Pat. 5592083 Jan. 7, 1997, Quantum Magnetics, Inc., San Diego, Calif.3. "System and method for contraband detection using nuclear quadrupole resonance including a sheet coil and RF shielding via waveguide below cutoff" Erik E. Magnuson et al., US Pat. 5592083 Jan. 7, 1997, Quantum Magnetics, Inc., San Diego, Calif.
4. Федотов В.В., Гречишкин В.С. Методика исследования слабых сигналов двухчастотного эха в ядерном квадрупольном резонансе / Журнал физической химии АН СССР, 1979, т. 43, № 1, с. 60-62.4. Fedotov V.V., Grechishkin V.S. A technique for studying weak signals of a two-frequency echo in nuclear quadrupole resonance / Journal of Physical Chemistry of the Academy of Sciences of the USSR, 1979, v. 43, No. 1, p. 60-62.
5. Патент №2289124 РФ, МКИ G01 22/04, G01 33/46. Способ детектирования и идентификации химических соединений / Мозжухин Г.В., Бодня А.В., Федотов В.В., заявл. 27.06.2005, опубл. 10.12.2006.5. Patent No. 2289124 of the Russian Federation, MKI G01 22/04, G01 33/46. The method of detection and identification of chemical compounds / Mozhuhin GV, Bodnya A.V., Fedotov V.V., decl. 06/27/2005, publ. 12/10/2006.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015146581/28A RU2602425C1 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Method and device for excitation and detection of nuclear magnetic and quadrupole resonance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015146581/28A RU2602425C1 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Method and device for excitation and detection of nuclear magnetic and quadrupole resonance |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2602425C1 true RU2602425C1 (en) | 2016-11-20 |
Family
ID=57759930
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015146581/28A RU2602425C1 (en) | 2015-10-28 | 2015-10-28 | Method and device for excitation and detection of nuclear magnetic and quadrupole resonance |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2602425C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU868506A1 (en) * | 1980-01-04 | 1981-09-30 | Научно-Исследовательский Институт Радиофизики И Электроники Ан Усср | Double electron-nuclear resonance spectrometer resonance system |
US4887034A (en) * | 1987-01-27 | 1989-12-12 | National Research Development Corporation | Methods and apparatus for detecting certain compounds |
US5592083A (en) * | 1995-03-08 | 1997-01-07 | Quantum Magnetics, Inc. | System and method for contraband detection using nuclear quadrupole resonance including a sheet coil and RF shielding via waveguide below cutoff |
-
2015
- 2015-10-28 RU RU2015146581/28A patent/RU2602425C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU868506A1 (en) * | 1980-01-04 | 1981-09-30 | Научно-Исследовательский Институт Радиофизики И Электроники Ан Усср | Double electron-nuclear resonance spectrometer resonance system |
US4887034A (en) * | 1987-01-27 | 1989-12-12 | National Research Development Corporation | Methods and apparatus for detecting certain compounds |
US5592083A (en) * | 1995-03-08 | 1997-01-07 | Quantum Magnetics, Inc. | System and method for contraband detection using nuclear quadrupole resonance including a sheet coil and RF shielding via waveguide below cutoff |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
В.Н.Седалищев. Физические основы получения информации. Ч. 3. Современные фундаментальные и прикладные исследования в приборостроении. Учебное пособие. Издательство АлтГТУ, 2012, с. 1-30. * |
Н.С.Зефиров. Химическая энциклопедия. Научное издательство "Большая Российская Энциклопедия", Москва, 1999, том 5, с. 450, 451. Е.С.Демидов, А.А.Ежевский, В.В.Карзанов. Магнитные резонансы в твердых телах. Учебно-методические материалы по программе повышения квалификации "Новые материалы электроники и оптоэлектроники для информационно-телекоммуникационных систем", Нижний Новгород, 2007, с. 6, 11, 52. Пентин Ю.А., Вилков Л.В. Физические методы исследования в химии. Москва, Издательство Мир, 2003, с. 494-502, 531. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2002516630A (en) | Method and apparatus for nuclear quadrupole resonance testing samples | |
CN112698344B (en) | Stepping frequency continuous wave distance measuring device and method based on rydberg atoms | |
KR102495322B1 (en) | magnetic resonance imaging device | |
EP0711418B1 (en) | Pulsed low frequency epr spectrometer and imager | |
US20130257431A1 (en) | EPR Methods and Systems | |
JPS6444837A (en) | Acquisition of image for indicating distribution of normally magnetic molecule in solution | |
RU2602425C1 (en) | Method and device for excitation and detection of nuclear magnetic and quadrupole resonance | |
US8405393B2 (en) | EPR using Frank sequence | |
US6472874B1 (en) | EPR imaging device using microwave bridge translator | |
Hotra et al. | Current status and development prospects of nuclear quadrupole resonance pulsed spectroscopy methods: A review | |
US20180259603A1 (en) | Radio frequency antenna assembly for magnetic resonance image guided therapy | |
US10162025B2 (en) | High-frequency coil for magnetic resonance imaging | |
US10684332B2 (en) | Radio-frequency antenna system based on mode hybridisation for a nuclear magnetic resonance device | |
RU2244942C2 (en) | Method of remote detecting material | |
RU2353922C1 (en) | Method and device for scanning and local effect at investigated area in biological objects | |
RU41879U1 (en) | REMOTE DETECTION DEVICE | |
Rudakov et al. | Suppression of transient processes in the oscillatory circuit of the NQR spectrometer | |
RU107691U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING THE OPTIMAL VALUE OF THE PATIENT'S THERAPEUTIC FREQUENCY AT RESONANCE ACUPUNCTURE EHF-THERAPY | |
RU2161300C2 (en) | Method for identification and device for detection of narcotics and explosives | |
Tokunaga et al. | Construction of 0.15 tesla overhauser enhanced MRI | |
RU127469U1 (en) | ELECTRON PARAMAGNETIC RESONANCE SPECTROMETER | |
RU2362150C2 (en) | Method and device for scanning objects for presence of substances containing nuclei with quadrupole moment | |
RU2305849C1 (en) | Method of remote exciting of magnetic resonance in substance | |
JPS61118649A (en) | Nuclear magnetic resonance apparatus | |
JP2005055218A (en) | Method for identifying/detecting substance using pulse nuclear quadrupole resonator and apparatus therefor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201029 |