SU1728750A1 - Способ измерени времени спин-решеточной релаксации - Google Patents

Abstract

Использование: при исследовании физико-химических и структурных характеристик различных веществ импульсным методом ЯМ Р. Сущность изобретени : воздействие на образец посто нным магнитным полем и переменным РЧ-полем в последовательности 180-90-градусных импульсов , измерение начального спада сигнала индукции, определение нулевой точки Г0 методом экстремального коррел ционного анализа при отношении сигнал /шум меньше единицы, по которой определ ют врем  спин-решеточной релаксации Тч из формулы Т 1,44 Т0 . 1 ил

Description

ел

С

Изобретение может быть использовано при измерении физико-химических характеристик материалов и биологических объектов в любых област х науки при их малой концентрации или низкого гиромагнитного отношени .

Известен способ измерени  времени спин-решеточной релаксации, основанный на измерении сигнала  дерной прецессии после предварительного наложени  на спин-систему возбуждающих 180- г-90-градусных импульсов, т.е. нулевым методом, достоинством которого  вл етс  простота аппаратной реализации.

Основным недостатком измер ени  времени спин-решеточной релаксации Ti в данном способе  вл етс  необходимость сн ти  релаксационной кривой U(t) f(f) в широком интервале задержек т, что требует значительного времени анализа. Измерение Ti данным способом при одном

значении т , т.е. по нулевой точке, не обеспечивает требуемую точность; особенно в Образцах с низкой концентрацией или редких  дер.

Более совершенным  вл етс  известный способ измерени  времени  дерной спин-решеточной релаксации.

Способ включаете себ  воздействие на исследуемый образец посто нным пол ризующим магнитным полем и перпендикул рным к нему, радиочастотным (РЧ) магнитным полем, регистрацию сигналов, создаваемых компонентной  дерной намагниченностью образца, определение време- .ни спин-решеточной релаксации по огибающей полученных сигналов и значению равновесной намагниченности образца , при этом воздействие РЧ магнитным полем осуществл етс  в виде последовательности подготовительного импульса с длительностью, не превышающей времени

VJ

ю с

VI

ел о

л/То и равноотсто щих измерительных импульсов одинаковой длительности, а регистрацию сигналов осуществл ют во врем  действи  измерительных импульсов. Достоинством известного способа по сравнению с другими  вл етс  более простой метод возбуждени  и регистрации намагниченности и сокращение времени измерени  за счет однократно го п рохождени  рел аксаци- онной кривой.

Однако это достоинство может быть реализовано дл  образцов, обеспечивающих большое отношение сигнал/шум. При низких концентраци х, когда отношение сигнал/шум невелико, требуетс  дополнительное врем  дл  накоплени  информации в каждой точке измерени . Кроме того, количество накоплений должно носить нелинейный характер, так как при длительност х подготовительного импульса, близких к п 12, отношение сигнал/шум больше, чем при коротких и импульсах, близких к п -градусному повороту намагниченности. При расчете TI требуетс  также примен ть графоаналитический анализ релаксационной функции, что снижает точность измерени  до 5-7%.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности измерени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что вместо последовательного сн ти  релаксационной кривой дл  различных углов отклр- нени  вектора намагниченности М0 производ т регистрацию сигнала только вблизи нулевой точки, т.е. где происходит изменение фазы регистрируемого сигнала U(t) fi(T)1 а повышени  точности добиваютс  путем применени  экстремального коррел ционного метода анализа регистрируемого сигнала.

На чертеже представлена схема устройства , реализующего способ.

Устройство содержит первый аналоговый цифровой преобразователь (АЦП) 1, коллел тор 2, цифроаналоговый преобразователь (ЦАП) 3, вычислительное устройство 4, устройство выборки-хранени  (УВХ) 5, индикатор б автокоррел ционной фракции, второй АЦП 7.

Устройство содержит первый АЦП 1, служащий дл  преобразовани  входного сигнала с выхода усилительного тракта в код при больших отношени х сигнал/шум, коррел тор Х6-4-2, производ щий вычисление автокоррел ционной функции (АКФ) того же сигнала при малых отношени х сигнал/шум, второй АЦП 7 и УВХ 5, осуществл ющее аналого-цифровое преобразова- ние АКФ в цифровой код, ЦАП 3,

формирующий аналоговый эквивалент значени  АКФ, который измер етс  АЦП 2, вычислительное устройство 4 (контроллер Электроника-МС 24007), осуществл ющее

необходимое программное управление блоками и вычисление требуемых параметров, индикатор 6, отображающий результаты измерени  TI. При этом на входы АЦП 1 и коррел тора 2 подаетс  сигнал с выхода

усилительного тракта спектрометра, их выходы подключены к общей трехстабильной шине данных вычислител  4, цифровой выход коррел тора по той же шине данных дополнительно подключен к входу ЦАП 3,

выход которого подключен к входу второй АЦП 7. Выход второго АЦП 7 подключен к индикатору 6 автокоррел ционой функции, а шестнадцатиразр дна  шина адреса вычислител  4 подсоединена к всём перечисленным блокам 1, 2, 6 и 7 дл  управлени  ими как портами ввода - вывода.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Исследуемый образец помещают в посто ное магнитное поле Н0 дл  создани  равновесной Больцмановской намагниченности М0 и подвергают воздействию вначале подготовительного, т.е. 180-градусного импульса, а затем серии равноотсто щих на

врем  г измерительных, т.е. 90-градусных, импульсов одинаковой длительности. Затем осуществл ют регистрации сигналов индукции непосредственно после окончани  90- градусных импульсов.

Сигнал индукции с выхода усилительного тракта спектрометра поступает на вход АЦП 1, измер етс  и анализируетс  вычислителем . Когда отношение сигнал/шум достигает значени , равного 1, вычислитель

выдает команду на включение коррел тора 2 и в дальнейшем производитс  измерение автокоррел ционной функции (АКФ) спада индукции в диапазоне задержек т. формируемых вычислителем при низких отношенй х сигнал/шум. Измеренные значени  АКФ преобразуютс  в аналоговую форму ЦАП 3 и измер ютс  АЦП 7 через УВХ 5. Результаты измерени  индицируютс  индикатором 6.

Врем  спин-решеточной р-елакса- ции определ етс  по формуле П 1,44 ть , где Г0 - врем  задержки, при которой наблюдаетс  максимум автокоррел ционной функции.

Claims (1)

1. Формула из обретени 

   Способ измерени  времени спин-решеточной релаксации, состо щий в том, что на исследуемый образец, помещенный в посто нное пол ризующее магнитное поле,

   воздействуют инвертирующим 180-градусным импульсом и спуст  врем  задержки т- 90-градусным фазирующим импульсом , непосредственно после которого измер ют амплитуду сигнала индукции , отлича ющийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени , сигнал индукции измер ют в диапазоне изменени 

   Г8ход с усилител  ЯМР- спектрометра

   Зап. АНИ

   ftr

   Пуск

   задержек г , соответствующих отношению сигнал - шум, близкому к единице, измер ют автокоррел ционную функцию спада индукции, а врем  спин-решеточной релаксации Ti определ ют по формуле TI 1,44 TO , где Т0 - врем  задержки, при которой наблюдаетс  максимум автокоррел ционной функции.

   tyomSI

   Зал

   ГотоВ2

   На пулы  оператора