SU721735A1 - Датчик сигнала магнитного резонанса - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области радиоспектроскопии и может быть использовано в радиоспектрометрах, а также в различных радиотехнических устройствах дл  обработки радиосигналов . Известен датчик сигнала магнитного резонанса ЯМР-спектрометра 1, который представл ет собой две катуш ки индуктивности, оси которых ортогональны . В одну из KaTyijeK помещают исследуемое вещество и подклю чают ее к приемнику. Друга  катушка служит дл  создани  в исследуемом веществе радиочастотного магнитного пол . С цельюуменьшени  пр мой св зи между катушками они удалены одна UT другой и между ними помещен электростатический экран. Однако известное Joтpoйcтвo обладает следующими недостатками. Радиочастотное магнитное поле можно считать однородным только в малых рабочих объемах, что не позвол ет исследовать большие образцы. Магнитный поток, создаваемый передающей катушкой, используетс  неоптима ьно (область максимальной напр женности находитс  внутри этой катушки, а образец помещен вне ее). Поэтому дл  создани  значительного магнитного пол  на образце к передающей катушке приходитс  подводить большую РЧ-мощность, что приводит к разогреву и нестабильности разв зки между приемной и передающей кату1иками . Увеличение размеров приемной катушки с целью исследовани  крупных образцов также приводит к увеличению пр мой св зи между приемной и передающей катушками, т.е. к ухудшению разв зки. Вследствие вихревых токов, возбуждаемых в металлических детал х датчика ВЧ-мощностью в приемной катушке наводитс  ЭДС индукции, которую трудно скомпенсировать из-за несимметрии полей этих токов и их фазовых сдвигов, что ограничивает разв зку пределами 80-100 дб. Известен датчик сигнала магнитного резонанса дл  спин-генератора 2, содержащий передающую систему в виде двухсекционной катушки, приемную -катушк у, фарадеевский экран и систему регулировки разв зки. Однако и в этом устройстве объем приемной катушки незначителен. Увеличение объема приводит к увеличению наводки на приемную xaTvniKy со стороны катушки воз6у 1сдени , вследствие чего разв зка между приемной и передающей катушками ухудшаетс . Однородность высокочастотного пол  передающей катушки внутри приемной катушки ухудшаетс  с увеличением размеров приемной катушки. Величина разв зки между приемной и передающей катушками ограничена остаточной емкостной св зью между этими катушками. Фарадеевский экран уменьшает, но не полностью устран ет емкостную наводку, а система регулировки разв зки служит дл  устранени  св зи между катушками .

Целью изобретени   вл етс  увеличение рабочего объема датчика и увеличение разв зки между передаюи (ей и приемной системами.

Цель достигаетс  тем, что в предлагаемом устройстве передающа  система выполнена в виде полоскового резонатора, возбуждаемого регулируемыми емкост ми, подключенными к токонесущей полоске с разных сторон от ее оси симметрии, а также тем, что полосковый резонатор выполнен симметричным .

На фиг,1 и 2 показан предлагаемый датчик магнитного резонанса, общий вид; на фиг.З - схема,по сн юща  принцип компенсации остаточной наводки в приемной катушке.

Датчик содержит корпус 1 полоскового резонатора,  вл ющийс  экраном датчика, токонесущую полоску 2, закрепленную на диэлектрической пластин 3 и электрически соединенную с корпусом 1. Другой конец токонесущей полоски соединен с корпусом через укорачивающую емкость 4, величина которой определ ет резонансную частоту полоскового резонатора. Приемна  катушка 5 намотана на каркас 6 и закреплена между диэлектрическими Пластинами 7 и 8 вблизи заземленного конца полоски 2 таким образом, что ее ось параллельна оси симметрии токонесущей полоски. Фарадеевский экран 9 расположен между приемной катушкой 5 и токонесущей полоской 2 и электрически соединен с боковыми стенками корпуса 1. Полосковый резонатор возбуждаетс  со стороны укорочени  при noMOEiui регулируемых емкостей 10 и 11, в качестве которых могут быть использованы, например, варикапы . Образец помещают внутри приемной катушки 5, смену образца производ т через отверстие 12.

Устройство работает след-ующим образом.

Датчик помещают в посто нное магнитное поле HQ так, что силовые линии пол  HQ перпендикул рны плоскости токонесущей полоски 2. .На вхсад датчика подаетс  радиочастотна  мощность, котора  через емкости 10,11 возбуждает в полосковом резонаторе колебание типа ТЕМ. При указанной ориентации приемной катушки 5 на выход датчика эта мощность не .поступает. При условии ЯМР в образц возникает процесси  спинов, котора  создает. ЭДС индукции в приемной катушке, и на выходе по вл етс , сигнал. В реальных конструкци х нар ду с сигналом ЯМР на выходе датчика просачиваетс  часть вхорной мощности,, вызванной емкостнойсв зью между передающей и приемной системами , что затрудн ет регистрацию сигнала ЯМР. Поэтому к датчикам предъ вл ютс  очень высокие требовани  к величине разв зки. В предлагаемом изобретении приемна  катушка размещена вблизи заземленного конца резонатора где электрическое поле близко к нулю, следовательно, емкостна  наводка в приемной катушке со стороны токонесущей полоски незначительна. Далнейшее уменьшение емкостной наводки .достигаетс  размещением фарадеевского эк-рана 9 между токонесущей полоской 2 и катушкой 5. Дл  достижени  высокой степени разв зки резонатор возбуждаетс  регулируемыми емкост ми 10,11, подключенными к токонесущей полоске с разных сторон от ее оси симметрии. Такое возбуждение резонатора позвол ет нар ду с продольными токами j и (фиг.2) в полоске поперег ные составл ющие тока возбуждени  i и Ii навод щие в приемной катушке ЭДС пропорциональную сумме 1., и 2 Эта ЭДС компенсирует остаточный сигнал наводки. Величина токов i., и Т2 определ етс  величинами емкостей С и Cj соответственно. В случае равенства С и С тоКи Т и -i,, равны, но противоположно направлены, следовательно, их сумма рэчна нулю и ЭДС компенсации равна нулю.

Если , ЭДС ;компенсации, в приемной катушке отлична от нул , причем знак ее и величина завис т от соотношени  емкостей возбуждени .

Суммарна  емкость возбуждени  остаетс  посто нной с целью сохранени  неизменных условий возбуждени  резонатора. Поскольку ЭДС компенсации пропорциональна току возбуждени  имеющему широкополосный характер, она оказываетс  широкополосной, что позвол ет получить разв зку в широко полосе частот. Увеличение размеров приемной катушки не привадит к ухудшению однородности ВЧ-пол  внутри ее, так как известно, что высокочастотное поле полоскового резонатора однородно во всем объеме между токонсущей полоской и заземленной пластиной . Выполнение полоскового резонатора симметричным улучшает однородность ВЧ-пол  и обеспечивает экранирование датчика.

Использование новых элементов полоскового резонатора с заземленной токонесущей полоской в качестве передающей системы и системы возбуждени  с регулируемыми емкост ми позвол ет получить высокие степени разв зки между передающей и приемной системами в больших рабочих объемах и в широкой полосе частот, что значительно расшир ет возможности датчика сигнала магнитного резонанса.

Claims (2)

1. Предлагаемое устройство может работать в качестве датчика сигнала магнитного резонанса в радиоспектрометрах , в спин-генераторах, в измерител х магнитных полей, в устройствах обработки радиосигнсшов с помощью спиновых систем. Высока  степень разв зки и большой рабочий объем датчика позвол ют исследовать вещества со слабыми сигналами. Формула изобретени 

   1, Датчик сигнала магнитного реэонанса , содержащий передающую систему , фарадеевский экран и приемную катушку, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  рабочего объема датчика и расширени  частотного диапазона, передающа  система выполнена ; в виде полоскового резонатора, возбуждаемого регулируемыми емкост ми, подключенными к токонесущей полоске с разных сторон от ее оси симметрии,

   0

   2, Датчик поп,1, отличающий с   тем, что полосковый резонатор выполнен симметричным.

   Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

   $

   1, Сг1митов Ю,Ю, Ядерный магнитнорезонансный спектрометр высокой разрешающей силы,- Приборы и техника эксперимента 1961, 5, с. 100-108,

   0
2. 2.АЪга 1сз1|п5опЫ.,Це-1пепС.1.о{ Sci nstr 1962, V 39, р,513-514 (прототип)..