SU1132207A1 - Двухчастотный импульсный спектрометр дерного квадрупольного резонанса - Google Patents

Abstract

ДВУХЧАСТОТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СПЕКТРОМЕТР;ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА, содержащий два модул ционных блока, каждый из которых включает в себ  последовательно соединенные модул тор и импульсный автогенератор, двухчастотный датчик, два широкополосных предусилител , два приемника, каждый с амплитудным детектором на выходе, двухлучевой осциллограф, переключатель, регистрирующий блок и программный блок, первый и второй выходы которого подключены соответственно к синхронизирующим входам двухлучевого осциллографа и регистрирующего блока, выход каждого модул ционного блока .соединен с соответствующим входом двухчас отного датчика, первый и второй выходы которого подключены соответственно через первый и второй широкополосные предусилители к входам первого и второго приемников, подсоединенных своими выходами к первому и второму входным выводам переключател  и к соответствующим входам двухлучевого осциллографа, отличающийс   тем, что, с целью повышени  чувствительности при обеспечении возможности двухчастотных фазовых методов спинового эха, в него введены распределитель импульсов, два генератора опорных частот, два синхронизатора, два элемента задержки, два интегратора и измеритель временного интервала, а в каждом приемнике к выходу амплитудного детектора подключен фазовый детектор, причем третий вы (Л ход программного блока подключен к входу распределител  импульсов, с первый и второй выходы которого соединены с одними входами первого и второго синхронизаторов, подключенных другими входами к выходам соответственно первого и второго генераторов опорных частот и к опорным входам фазового детектора соответстоо вующего приемника, выход каждого синхронизатора подключен через сою ю ответствующий элемент задержки к входу соответствующего модул ционного блока, выходной вывод переключател  соединен с информационным входом регистрирующего блока и с ,входами первого и второго интеграторов , выходы которых подключены к .входу измерител  временного интервала,

Description

Изобретение относитс  к радиоспек троскопии и может быть использовано дл  поиска и регистрации двухчастотных сигналов  дерного квадрупольногсу резонанса, изучени  переходных и релаксационных процессов при двухчастотном воздействии, -а также дл  реализации двухчастотных фазовых методо спинового эха. Известен двухчастотный импульсный спектроментр  дерного квадрупольного резонанса, содержащий программатор, ключи, усилитель мощности, датчик, приемник с синхронным детектором и регистрирующее устройство 13 . Недостатком известного устройства  вл етс  невысока  чувствительность. Кроме того, оно не позвол ет одновре менно регистрировать и изучать повед ние переходных и релаксационных процессов на двух соседних переходах. Наиболее близким техническим реше нием к изобретению  вл етс  двухчастотный импульсный спектрометр  дерного квадрупольного резонанса, содержащий два модул ционных блока,каждый из которых включает в себ  после довательно соединенные модул тор и импульсный автогенератор, двухчастот ный датчик, два широкополосных пред усилител , два приемника, каждый с амплитудным детектором на выходе, двухлучевой осциллограф, переключатель , регистрирующий блок и программ ный блок, первый и второй выходы которого подключены соответственно к синхронизирующим входам двухлучевого осциллографа и регистрирующего блока выход каждого модул ционного блока соединен с соответствующим входом двухчастотного датчика, первый и вто рой выходы которого подключены соответственно через первый и второй широкополосные предусилители к входам первого и второго приемников, подсоединенных своими выходами к первому и второму входным выводам переключател и к соответствующим входам двухлучевого осциллографаt2J. Недостатком данного устройства  вл етс  невысока  чувствительность. Кроме того оно не позвол ет реализовать двухчастотные фазовые методы из-за невозможности сохранени  фазового сдвига между возбуждающими радио импульсами, а также детектирование двухчастотных сигналов спинового эха малой интенсивности. I . Цель иэ Обретени  - повышение чувст вительностч при обеспечении возможнос ти двухчастотных фазовых методов спинового эха. Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство, содержащее два модул ционных блока, каждый из которых включает в себ  последовательно тоединенные модул тор и импульсный автогенератор , двухчастотный датчик, два широкополосных предусилител , два приемника, каждый с амплитудным детектором на выходе, двухлучевой осциллограф, переключатель, регистрирующий блок и программный блок, первый и второй выходы которого подклю-г чены соответственно к синхронизирующим входам двухлучевого осциллографа и регистрирующего блока, выход каждого модул ционного блока соединен с соответствующим входом двухчастотного датчика, первый и второй выходы которого подключены соответст венно через первый и второй широкополосные предусилители ко входам первого и второго приемников, присоединенных своими выходами к первому и второму входным выводам переключател  и к соответствующим входам двухлучевого осциллографа, введены распределитель импульсов, два генератора опорных частот, два синхронизатора , два элемента задержки, два интегратора и измеритель -временного интервала, а в каждом приемнике к выходу амплитудного детектора подключен фазовый детектор, причем третий выход программного блока подjключей к входу распределител  импульicoB , первый и второй выходы которого соединены с одними входами первого и второго синхронизаторов, подключенных другими входами к выходам соответственно первого и второго генераторов опорных частот и к опорным входам фазового детектора, соответствующего йриемника, выход каждого синхронизатора подключен через соответствующий элемент задержки к входу соответствующего модул ционного блока, выходной вывод переключател  соединен с информационным входом регистрирующего блока и с входами первого и второго интеграторов, выходы которых подключены к входу измерител  временного интервала. На фиг.1 представлена блок-схема двухчастотного импульсного спектрометра  дерного квадрупольного резонанса; на фиг.2 - запись сигналов  дер в поликристаллическом KRe&4 (частота нижнего перехода v)27,839 МГц, частоты верхнего перехода , 651 МГц, ) при двухчастотном возбуждении. Двухчастотный импульсный спектрометр  дерного квадрупольного резонанса (фигЛ) содержит программный блок 1, генераторы опорных частот 2 и 3, распределитель импульсов 4, синхронизаторы 5 и 6, элементы задержки 7 и 8, модул торы 9 и 10, импульсные автогенераторы 11 и 12, двухчастотный датчик 13 с двум  взаимноперепендикул рньами катушками, широкополосные предусилители 14 и 15, приемники 16 и 17, каждый с амплитудным и фазовым детекторами, двух лучевой осциллограф 18, регистрирующий блок 19, интеграторы 20 и 21 и измеритель 22 временных интервалов Двухчастотный импульсный спектрометр  дерного квадрупольного реэонанса (фиг,1) работает следующим образом . Возбуждаемые радиоимпульсы формируютс  в импульсных автогенераторах 11 и 12, работой которых управл ет программный блок 1 через распределитель импульсов 4, синхронизаторы 5 и 6, элементы задержки 7 и 8 и мод л торы 9 и 10. Частота генератора 1 опорнйх частот 2 настраиваетс  на частоту  дерного квадрупольного резонанса (ЯКР) верхнего перехода, а частота генератора 1 опорных частот 3- на частоту нижнего перехода. Сигнал с выхода генератора 1 опорных частот 2 поступает на синхронизирующий вход синхронизатора 5, а сигнал с выхода генератора 3 опорных частот на синхронизирующий вход синхронизатора 6, в которых осуществл етс  временной сдвиг импульсов, вырабатываемых программным блоком 1 до приве дени  их Б соответствие с фазами генераторов опорных частот 2 и 3. Это возможно только в том случае, если длительность нарастани  переднего фронта импульсов пропорциональна периоду ч астоты опорного генератора. Например, дл  чатоты 50 МГц длительность нарастани  переднего фронта импульса должна быть н.е хуже 20нс, иначе практически нельз  привести временной сдвиг импульсов в соответс вии с фазой генератора опорных часто Дл  улучшени  фронта нарастани  импульсов могут быть применены импульс ные трансформаторы в модул торах, сп циальное формирование переднего фрон импульсов и т.д. С помощью респределител  импульсо 4 импульсы подаютс  соответственно н синхронизаторы 5. Блок программирова ни  1 имеет два канала, каждый из них может работать автономно, т.е. частота следовани  импульсной последовательности , количество импульсов, их длительность и временные интервалы между ними формируютс  отдельно в каждом канале. Кроме того, в блоке программировани  1 предусмотрен режи . общий дд  обоих каналов. Такой режим может быть двух видов: 1 - частота следовани  и длительности импульсов одинаковы, 2 - только частота следовани  импульсной последовательности дл  обоих каналов одинакова.Распреде литель импульсов 4 позвол ет обеспечить ту или иную импульсную последовательность в каждом канале двухчастотного импульсного спектрометра. Сформированные импульсы с высокочастотным заполнением в импульсных втогенераторах 11, 12 с частотами заполнени , равными частотами генеаторов опорных частот 2 и 3 (частотам верхнего и нижнего переходов), одаютс  на соответствующие входы вухчастотного датчика 13 с взаимноперпендикул рными катушками. Сигналы с выходов двухчаСтотного датчика 13 поступают на входы соответствующих широкополосных предусилителей 14 и 15, с выходов которых сигналу подаютс  на входы приемников 16 и 17, на вторые входы {фазовые детекторы) которьис поступают высокочастотные напр жени  с генераторов опорных частот 2 и 3. В приемниках 16 и 17 осуществл етс  амплитудное и фазовое детектирование. С выходов приемников 16 и 1-7 проде- тектированные сигналы подаютс  на соответствующие входы двухлучевого осциллографа 18, синхронизаци  которого осуществл етс  от программного блока 1, а также на входы регистрирующего блока 19 и на входы интеграторов 20 и 21, выходы которых подключены к входу измерител  22 временных интервалов. Измерение частоты рассмотрим на примере одного из каналов двухчастотного импульсного спектрометра, который настраиваетс  на линию ЯКР и затем расстраиваетс  так, чтобы во врем  осуществлени  измерени  (существовани  сигнала) укладывалось не менее одного периода биений. Устанавливают строб-импульсы интеграторов 20 и 21 на начало сигнала спинового эха. Перемеща  строб-импульс интегратора 20, добиваютс  его нулевых показаний, при этом положение середины строб-импульса соответствует моменту прохождени  сигнала через нуль. Увеличива  задержку строб-импульса интегратора 21 относительно строб-импульса интегратора 20, устанавливают строб-импульс на второе прохождение сигнала через ноль. Таким образом, получаем, что временной интервал, измер емый измерителем 22 временного интервала между передними (задними) фронтамистроб-импульсов , равен периоду биений сигнала при условии, что длительность строб-импульса нгилного меньше периода биений Т и длительности строб-импульсов обоих интеграторов одинаковы. На основании этого частота сигнала определ етс  в виде: сигнала - сп- где Т - период биений ср- частота настройки спектрометра , определ ема  путем измерени  частоты генератора опорной частоты. Погрешность измерени  частоты зависит от отношени  сигнал/шум и посто нной времени интегрировани . Аналогичным образом измерение частоты

производитс  в другом канале двухчастотного импульсного спектрометра.

Использование предлагаемого изобретени  позвол ет повысить чувствительность спектрометра и реализовать двухчастотные фазовые методы (анализа, а также обеспечивает наблюдение четырех вариантов переходных сигналов: амплитудное детектирование на нижнем переходе и фазовое

детектирование на верхнем переходе; амплитудное детектирование на верхнем переходе и фазовое детектирование на нижнем переходе; амплитудное детектирование на обоих переходах; фазовое детектирование на обоих переходах. Это значительно расшир ет функциональные возможности двухчастотного спектрометра при излучении ,переходных и релаксационных процессов при двухчастотном воздействии.

2

иг.2

Claims (1)

1. ДВУХЧАСТОТНЫЙ ИМПУЛЬСНЫЙ СПЕКТРОМЕТРЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА·, содержащий два модуляционных блока, каждый из которых включает в себя последовательно соединенные модулятор и импульсный автогенератор, двухчастотный датчик, два широкополосных предусилителя, · · два приемника, каждый с амплитудным детектором на выходе, двухлучевой осциллограф, переключатель, регистрирующий блок и программный блок, первый и второй выходы которого подключены соответственно к синхронизирующим входам двухлучевого осциллографа и регистрирующего блока, выход каждого модуляционного блока соединен с соответствующим входом двухчас^отного датчика, первый и второй выходы которого подключены соответственно через первый и второй широкополосные предусилители к входам первого и второго приемников, подсоединенных своими выходами к первому и второму входным выводам переключателя и к соответствующим входам двухлучевого осциллографа, отличающийс я тем, что, с целью повышения чувствительности при обеспечении возможности двухчастотных фазовых методов спинового эха, в него введены распределитель импульсов, два генератора опорных частот, два синхронизатора, два элемента задержки, два интегратора и измеритель временного интервала, а в каждом приемнике к выходу амплитудного детектора подключен фазовый детектор, причем третий выход программного блока подключен к входу распределителя импульсов, первый и второй выходы которого соединены с одними входами первого и второго синхронизаторов, подклю ченных другими входами к выходам соответственно первого и второго генеSU .„1132207 раторов опорных частот и к опорным входам фазового детектора соответствующего приемника, выход каждого синхронизатора подключен ’через соответствующий элемент задержки к входу соответствующего модуляционного блока, выходной вывод переключателя соединен с информационным входом регистрирующего блока и с входами первого и второго интеграторов, выходы которых подключены к входу измерителя временного интервала.

   >