SU693235A1

SU693235A1 - Способ определени величины импульсного градиента магнитного пол

Info

Publication number: SU693235A1
Application number: SU772462021A
Authority: SU
Inventors: Наиль Мустафович Азанчеев; Владимир Дмитриевич Скирда; Александр Георгиевич Стежко; Геннадий Георгиевич Пименов
Original assignee: Казанский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им. В.И.Ульянова (Ленина)
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1979-10-25

Description

Изобретение относитс к области ЯМРспектроскопии и предназначено дл определени коэффициентов самодиффузии с использованием импульсного градиента магнитного пол .

Известны способы, при которых величина градиента определ етс по известному коэффициенту самодиффузии 1.

Недостатком этих способов вл етс проблема нахождени подход щего вещества в качестве эталона и трудность определени действующего значени дл непр моугольных импульсов градиента, так как аналитические выражени , из которых по известному коэффициенту самодиффузии можно определить действующее значение импульсного градиента, справедливы, в основном , только дл пр моугольных импульсов градиента.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс способ определени величины импульсного градиента магнитного пол , заключающийс в том, что на образец, помещенный в магнитное поле с заданным значением посто нного во времени градиентам магнитного пол , воздействуют сначала 90°-м радиочастотным импульсом , а затем импульсным градиентом 2. Направление этого градиента противоположно посто нному градиенту. Амплитудное значение импульсного градиента определ ют по изменению времени по вл ени градиентного эха (отклика спин-системы) при изменении длительности импульса градиента .

Однако, этот способ позвол ет определ ть действующие значени и величины только коротких импульсов с небольшим амплитудным значением (400Гс/см) вследствие того, что градиентное эхо, по времени по влени которого суд т о величине и действующем значении импульсного градиента, возникает в пределах спада свободной индукции (ССИ), длительность которого составл ет (10-20), Так как существующий способ основан на компенсации импульсного градиента магнитного пол посто нным градиентом (за счет их противоположной направленности), то действующее значение импульсного градиента не должно превышать некоторой величины, иначе наблюдение градиентного эха окажетс невозможным. По этой причине амплитудные значени исследуемых импульсных градиентов имеют свои пределы вследствие конечной длительности импульсов градиента . Целью изобретени вл етс увеличение верхнего предела измерени амплитудного и действующего значени импульсного градиента магнитного пол . Поставленна цель достигаетс тем, что на спин-систему дополнительно воздействуют 180°-м радиочастотным импульсом, загем импульсом градиента магнитного пол , фиксируют врем по влени сигнала спинового эха, по которому суд т об искомой величине. Дл определени действующего значени импульсного градиента магнитного пол дополнительный импульс градиента магнитного пол задаетс пр моугольной формы, а действующее значение S определ етс по формуле: Sree+g A-c, где G - амплитудное значение дополнительго импульса градиента магнитного пол ; б-его длительность; go- амплитуда посто нного градиента магнитного пол ; Дт - смещение сигнала спинового эха по отнощению к сигналу спинового эха, возникающему в отсутствие градиентных импульсов. Дл определени амплитудного значени градиента магнитного пол последовательность воздействий на спин-систему радиочастотными импульсами и импульсными градиентами магнитного пол повтор ют при отличной от первоначальной длительности исследуемого импульса градиента и по изменению времени по влени сигнала спинового эха определ ют амплитудное значение. Кроме того, с целью упрощени способа в качестве дополнительного импульса градиента магнитного пол используют исследуемый импульс градиента, причем последовательность воздействий на спин-систему повтор етс при отличной от первоначальной длительности одного из импульсов градиента магнитного пол . Таким образом, в насто щем способе компенсаци исследуемого импульсного градиента производитс не посто нным градиентом магнитного пол , а импульсным градиентом. следующим за 180°-м радиочастотным импульсом . Амплитудное значение этого импульсного градиента может на 2 пор дка и более превыщать максимальное значение посто нного градиента (20Гс/см), а длительность его может в несколько раз превышать длительность ССИ, что обеспечивает увеличение верхнего предела измерени . На фиг. 1 приведена схема последовательности воздействий на образец при определении величины импульсного градиента магнитного пол ; на фиг. 2 - схема действующего значени импульсного градиента магнитного пол . Схемы содержат посто нный градиент 1 магнитного пол ; 90°-й радиочастотный импульс 2; исследуемый импульсный градиент 3; 180°-й радиочастотный импульс 4; импульсный градиент 5 той же амплитуды, что и исследуемый; сигнал 6. СПИНО5РГО эха при одинаковых длидельност х импульсов градиента идентичные импульсь градиента; сигнал 7 спинового эха дл случа , когда длительность второго импульса градиента больще длительности исследуемого; сигнал 8 спинового эха в магнитном поле естественной неоднородности; спад 9 свободной индукции в том же магнитном поле; исследуемый пр моугольный импульс 10 градиента (фиг. 2); пр моугольный импульс И градиента; сигнал 12 спинового эха при одинаковых действующих значени х импульсных градиентов; сигнал 13 спинового эха дл случа , когда действующее значение исследуемого импульсного градиента больше чем у пр моугольного; сигнал 14 спинового эха в магнитном поле только с естественной однородностью. Процесс определени амплитудного значени импульсного градиента заключаетс в следующем. Образец, представл ющий спин-систему, помещают в посто нное магнитное поле с заданным значением до посто нного градиента 1, затем подают на образец 90°-й радиочастотный импульс 2, после чего воздействуют исследуемым импульсным градиентом 3, направление которого , в отличии от прототипа, может совпадать с направлением шосто нного rpajms-x.та , либо быть прОт вопатожкым. Затем на образец в мо.здент вре.меин т догаолннтЪжьлю воздейсгв-утот 180°-м радиочаст-огнмм ююпульсом 4 и импульсным градиентом 5 ндентичны .м 3. После такого воздействи наблюдают сигнал 6 спинового эха (отклика спинсистемы ), который возникает в момент времени 2г, так как действующие значени импульсных градиентов 3 и 5 совпадают. Затем повтор ют эту последовательность воздействи при отличной от первоначальной длительности одного из импульсов градиента , что приводит к смещению времени по влени сигнала спинового эха. Так, если длительность второго импульса градиента увеличить на б, то сигнал 7 спинового эха возникает в момент времени 2t-Ат. Разница в длительност х импульсов градиента Д 5 и СДВИГ сигнала спинового эха At св заны соотношением G где G - амплитудное значение исследуемого импульсного градиента. Отсюда наход т амплитудное значение импульсного градиента

0 Л 5

При определении действующего значени импульсного градиента магнитного пол используетс последовательность воздействий , приведенна на фиг. 2.

Процесс определени действующего значени импульсного градиента заключаетс в следующем. Образец помещают в магнитное поле с заданным значением go посто нного градиента 1, затем воздействуют на образец 90°-м радиочастотным импульсом 2 и исследуемым импульсным градиентом 10 непр моугольной формы. После этого на образец в момент времени г воздействуют 180°-м радиочастотным импульсом 4 и г1р моугольным импульсом 11 градиента. Подбором длительности и амплитуды пр моугольного импульса градиента добиваютс по влени сигнала спинового эха (отклика спин-системы). Причем, при совпадении действующих значений обоих импульсных градиентов происходит их полна компенсаци и сигнал 12 спинового эха возникает в момент времени 2т. В общем случае, когда имеетс небольшое различие в действующих значени х импульсных градиентов, компенсаци будет неполной и врем возникновени эха будет отличным от 2г. В частности, если исследурмый импульсный градиент имеет большее действующее значение, по сравнению с пр моугольным, то сигнал 13 спинового эха по витс в момент времени 2г +Д т . В этом случае действующее значение S непр моугольного импульса градиента определ ют по формуле

S G S.+ g Дтг,

где б, - длительность пр моугольного им пульса градиента;

G его амплитуда, котора может быть .определена одним из существую ,,ших способов.

Если действующее значение исследуемого импульсного градиента окажетс меньше на ту же величину действующего значени пр моугольного импульса градиента, то сигнал спинового эха по витс в момент . Тогда действующее значение непр моугольного импульса градиента определ ют по формуле

e G S-geAt-.

Времена релаксации поперечной намагниченности спин-систем, которые могут быть использованы в предлагаемом способе в качестве образца, позвол ют обычно устанавливать рассто ние $Г (по времени) между 90°-м и 180°-м радиочастотным импульсами пор дка (10-20) .. Как видно на фиг. 2, длительность пр моугольного импульса градиента может иметь величину -того же пор дка. Тогда, даже при амплитудном значении его равном только 400 Гс/см

насто щий способ обеспечивает достаточно точное определение действующих значений исследуемого импульсного градиента сложной формы до величин пор дка 4-S-i, что по крайней мере на один дес тичный пор док превыщает значени доступные дл

известного способа.

Использование предлагаемого способа позвол ет определ ть амплитудные значени импульсных градиентов магнитного пол до величины пор дка тыс ч Гс/см, что значительно расщирит возможности метода дерного магнитного резонанса применительно к изучению самодиффузии в в зких системах .

15

Claims

Формула изобретени

. Способ определени величины импульсного градиента магнитного пол , заключающийс в том, что на образец, помещенный в магнитное поле с заданным значением посто нного во времени градиентам магнитного пол , воздействуют сначала 90°-м радиочастотным импульсом, а затем импульсным градиентом, отличающийс тем, 5 что, с целью увеличени верхнего предела измерени амплитудного и действующего значений градиента, на спин-систему дополнительно воздействуют 180°-ным радиочастотным импульсом, затем импульсом градиента магнитного пол , фиксируют врем по в0 лени спинового эха, по которому суд т о значении искомой величины.
2.Способ по п. 1, отличающийс TQM, что дл определени действующего значени импульсного градиента магнитного пол доi полнительный импульс градиента магнитного пол задаетс пр моугольной формы, а действующее значение определ етс по формуле:

S G e+goAlT где G амплитудное значение дополнитель0

нрго импульса градиента магнитного

пол ;

,..5-его длительность;

,,gg- амплитуда посто нного градиента

м.агнитного пол ;

j . .At: - смещение сигнала спинового эха по отношению к сигналу спинового эха, возникающему в отсутствие градиентных . импульсов.
3.Способ по п. 1, отличающийс тем, что дл определени амплитудного значени градиента магнитного пол последовательность воздействий на спин-систему радиочастотными импульсами и импульсными градиентами магнитного пол повтор ют при отличной от первоначальной длительности исследуемого импульса градиента и по изменению времени по влени сигнала спинового эха определ ют амплитудное значение .
4. Способ no ПП, 1, 3, отличающийс тем, что, с целью упрощени способа, в качестве дополнительного импульса градиента , магнитного пол используют исследуемый импульс градиента, причем последовательность воздействи на спин-систему повто , р етс при отличной от первоначальной длительности одного из импульсов градиента магнитного пол . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе I, Pnys. Lett. 1965, 18, 256. 2. Авторское свидетельство СССР № 544901, кл. G01 N27/78, 1975 (прототип).

90

180

Т

о

90

iW

zr

Фиг. 1

11

, о|

G /

Т

о

2

Фа.. 2.