SU817556A1 - Pulse spectrometer of nuclear magnetic resonance - Google Patents

Pulse spectrometer of nuclear magnetic resonance Download PDF

Info

Publication number
SU817556A1
SU817556A1 SU792767229A SU2767229A SU817556A1 SU 817556 A1 SU817556 A1 SU 817556A1 SU 792767229 A SU792767229 A SU 792767229A SU 2767229 A SU2767229 A SU 2767229A SU 817556 A1 SU817556 A1 SU 817556A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
output
signal
integrating
unit
input
Prior art date
Application number
SU792767229A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Исаак Гершлейбович Гринман
Лилия Викторовна Оленина
Леонид Павлович Ни
Булат Баймуханович Ордабаев
Борис Игнатьевич Мазур
Original Assignee
Институт Металлургии И Обогащенияан Казахской Ccp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Металлургии И Обогащенияан Казахской Ccp filed Critical Институт Металлургии И Обогащенияан Казахской Ccp
Priority to SU792767229A priority Critical patent/SU817556A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU817556A1 publication Critical patent/SU817556A1/en

Links

Landscapes

  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Description

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано для анализа содержания веществ, методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР).The invention relates to radio spectroscopy and can be used to analyze the content of substances by nuclear magnetic resonance (NMR).

Известен импульсный спектрометр ЯМР для анализа веществ, включающий излучатель магнитных импульсов, приемник сигналов, испускаемых образцом, помещенным в датчик, вычислительное устройство для обработки этих сигналов, причем вход и выход приемника сигналов заземлены с помощью электронных ключей [1].Known pulse NMR spectrometer for analysis of substances, including a magnetic pulse emitter, a receiver of signals emitted by a sample placed in the sensor, a computing device for processing these signals, and the input and output of the signal receiver are grounded using electronic keys [1].

Однако этот спектрометр имеет пог-15 решности случайного характера, что снижает точность ЯМР измерений.However, this spectrometer has a random resolution of 15, which reduces the accuracy of the NMR measurements.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является импульсный спектрометр ЯМР, содержащий передатчик радиоимпульсов, подсоединенный к датчику и блоку задержки,’ приемник, вход которого подсоединен к зыходу датчика, а выход — к усилителю,1 блок линейного пропускателя, входы .25 которого подсоединены к выходам усипителя и блока управления, вход которого подсоединен К выходу блока .задержки, интегрирующее звено И вычислительный комплекс, <_____ ___~~ ход — к усилителю, блок линейного пропускателя, входы которого подсоединены к выходам усилителя и блока управления, вход которого подсоединен. к выходу блока задержки, интегрирующее звено и вычислительный комп- _ !лекс, состоящий, из блоков перемены э знака, суммирования, умножения и деления, дополнительно снабжен вторым интегрирующим звеном и блоком возведения в квадрат, второе интегрирующее звено соединено последовательно с ’ первым, причем выход первого звена через блок умножения, а выход второго звена через блрк’ перемены знака подсоединены ко входам блока суммирова- - _ ния выход блока суммирования подсое- . »5 динен к одному из входов блока деления, ко второму входу которого через блок возведения в квадрат подсоединен выход первого интегрирующего звена. 20Closest to the proposed technical essence is an NMR pulse spectrometer containing a radio pulse transmitter connected to a sensor and a delay unit, a receiver whose input is connected to the sensor output and the output to an amplifier, 1 line-pass block, the .25 inputs of which are connected to the outputs of the amplifier and the control unit, the input of which is connected to the output of the delay unit, the integrating unit AND the computing complex, the <_____ ___ ~~ move is to the amplifier, the line-pass unit, the inputs of which are connected to the outputs odes to the amplifier and control unit whose input is connected. to the output of the delay unit, the integrating link and the computer comp _ ! Lex, consisting of blocks changes e mark, summation, multiplication and division, further provided with a second integrating element and block squaring the second integrating element is connected in series with the 'first, the output of the first link via the multiplication unit and an output of the second link through blrk 'sign changes are connected to the inputs of the summing unit - _ the output of the summing unit is connected. »5 is dined to one of the inputs of the division block, to the second input of which the output of the first integrating link is connected through the squaring block. 20

Для исключения высокочастотных помех, накладывающихся на полезный низкочастотный сигнал, применяется интегрирование, осуществляемое с помощью интегрирующего звена, при этом J5 амплитуды сигналов уменьшаются пропорционально частотам, в результате чего увеличивается отношение сигнал/ шум.To eliminate high-frequency interference superimposed on a useful low-frequency signal, integration is carried out using an integrating unit, with J5 the signal amplitudes are reduced in proportion to the frequencies, resulting in an increase in the signal-to-noise ratio.

В спектрометре интегрирующее зве- ди но интегрирует сигнал индукции экспоненциальной формы, выходной сигнал которого становится зависимым от показателя экспонанта (времени по.перечной релаксации), определяющего сис- 35 тематическую погрешность.The spectrometer integrates zve- di but integrates the signal exponential form of induction, the output of which becomes dependent on the index eksponanta (po.perechnoy relaxation time), which defines 35 thematic systemic error.

Исключение показателя экспоненты в выходном сигнале первого интегрирующего звена предлагаемого спектрометра осуществляется использованием ДО дополнительного второго интегрирующеt — время задержки при измерении текущей амплитуды i(t); S — функция, описывающая высокочастотные шумы и обусловливающая случайные погрешности измерений. Действительно после первого инте рирования, осуществляемого первым hi тегрирующим эвеном получаем следующ« выражение .The exclusion of the exponent in the output signal of the first integrating link of the proposed spectrometer is carried out using an additional second integrating t - the delay time when measuring the current amplitude i (t); S is a function describing high-frequency noise and causing random measurement errors. Indeed, after the first integration carried out by the first hi integrating event, we obtain the following expression.

з (£) -Jidt 4(аое'г/т+S)dt - Jaoe't/Tdt> 0,0 Оs (£) -Jidt 4 (a o e ' g / m + S) dt - Ja o e' t / T dt> 0.0 O

Jsdt=qoT(i-e-^T) ' .Jsdt = q o T (i - e -> T ) '.

принимая во внимание, HTofsdt’O· Время интегрирования определяется промежутком’времени между импульсами, т.е. периодом следования импульсов, вырабатываемых передатчиком радиоимпульсов. Причем 4Т, (3) чем обеспечивается установление нулевой намагниченности к моменту подачи последующего, импульса. Поэтому за время интегрирования Тг удовлетворяющее соотношению (3) выражение (2) примет вид = аоТ, (4) так как _ т е т « 1.taking into account HTofsdt'O · The integration time is determined by the time interval between pulses, i.e. the repetition period of the pulses generated by the transmitter of the radio pulses. Moreover, 4T, (3) what ensures the establishment of zero magnetization at the time of the subsequent pulse. Therefore, for the integration time T r satisfies the relation (3), expression (2) takes the form of a T = (4) _ since ie t "1.

После второго последовательного :интегрирования, осуществляемого .вторым интегирующим звеном, соединенным последовательно с первым получаем следующее выражение (Т) * Д {*Ж=Гаот )dt ° О -----=аТ0Т-аот* (ье’г'т) го звена, подключенного последовательно к первому. Таким образом, путем . двойного интегрирования с помощью двух последовательно соединенных интегрирующих звеньев исключаются погрешности случайного и систематического происхождения, чем повьаиается точнрсть ЯМР измерений.After the second sequential: integration implemented .vtorym integiruyuschim element connected in series with the first to obtain the following expression (T) * D * F = {Ga about t) dt ° ----- O = T aT 0 and about t * ( Ь ' г ' т ) go link connected in series to the first. So the way. double integration using two series-connected integrating links eliminates errors of random and systematic origin, which affects the accuracy of NMR measurements.

Передатчик, радиоимпульсов импульс-Ш<? ного спектрометра ЯМР вырабатывает последовательно 90° - импульсов,возбуждающих спиновую систему образца, поманенного в датчик. После возбуждеиия спиновая система образца наводит в катушке датчика сигнал спада сво- : водной индукции, текущую амплитуду которого можно записать следующим .выражениемTransmitter, radio pulse impulse-W <? An NMR spectrometer generates successively 90 ° pulses that excite the spin system of the sample waved into the sensor. After excitation, the spin system of the sample induces a decay signal of its: water induction in the sensor coil, the current amplitude of which can be written as follows.

-qoe~^|T (1) где ао - начальная амплитуда сцгна- I ла, пропорциональная коли. честву магнитных ядер в об45-q o e ~ ^ | T (1) where a o is the initial amplitude of ccn - I la, proportional to the number. the number of magnetic nuclei in ob45

I.I.

разце;razse;

Т — поперечное время релаксации; 65T is the transverse relaxation time; 65

Принимая во внимание соотношение (3) выражение (5) принимает видTaking into account relation (3), expression (5) takes the form

32(Ί7) = а0Т-б - а0Та, (6) при е < < 1.3 2 (Ί7) = а 0 Т-б - а 0 Т а , (6) for е <<1.

Подставляя Т = — из выражения * Во (4) в уравнение (6) получим следующую формулу’ для начальной амплитуды сиг- нала а = __з/ _ о -·Π4 Substituting T = - from the expression * B0 (4) into equation (6) we obtain the following formula 'for the initial amplitude of the signal a = __ 3 / _ o - · Π 4

Предлагаемое устройство, снабжен4 (7) ное вторым интегрирующим блоком, позволяет измерить сигналы 3^. и 32 и произвести· вычисления согласно формуле (7) величины ао, пропорциональной концентрации вещества с высокой точностью. Это видно из формулы (7), в которой отсутствуют величины, характеризуемые погрешности случайного и систематического происхождения.The proposed device, equipped with a second (4) integrating unit, allows the measurement of 3 ^ signals. and 3 2 and make calculations according to formula (7) of the quantity a о , proportional to the concentration of the substance with high accuracy. This can be seen from formula (7), in which there are no quantities characterized by errors of random and systematic origin.

Вычисления по формуле (7) проводятся вычислительным комплексом, в качестве которого может служить электs ронная вычислительная машина типа Мир-2.Calculations by formula (7) are carried out by a computer complex, which can be an electronic computer of the Mir-2 type.

На чертеже изображена схематически схема импульсного спектрометра ЯРМ.The drawing shows a schematic diagram of a pulsed nuclear magnetic resonance spectrometer.

Спектромёт ЯМР содержит передатчик 1 радиоимпульсов, выход которого соединен со входом датчика 2, который связан со входом приемника 3, выход последнегё через усилитель 4 соединен со входом блока 5 линейного пропускателя. Вход блока 5 подключен к выходу блока 6 управления, который через блок 7 задержки подсоединен к .выходу передатчика 1. Выход блока 5 подключен к последовательно соединен4 ным интегрирующим звеньям 8 и 9. Выхода интегрирующего звена 8 подсоединены ко входам блока 10 умножения и блока 11 возведения в квадрат, а выход интегрирующего звена 9 - ко входу блока 12 перемены знака, выход последнего и блока 10 соединены с блоком 13 суммирования, выход которого соединен со входом блока 14 деления, подсоединенного через блок 11 возведения в квадрат ко входу блока 10.The NMR spectrometer contains a transmitter 1 of radio pulses, the output of which is connected to the input of the sensor 2, which is connected to the input of the receiver 3, the last output through the amplifier 4 is connected to the input of the line transmitter unit 5. The input of unit 5 is connected to the output of the control unit 6, which is connected through the delay unit 7 to the output of the transmitter 1. The output of unit 5 is connected to series-connected integrating units 8 and 9. The outputs of integrating unit 8 are connected to the inputs of the multiplication unit 10 and erection unit 11 squared, and the output of the integrating link 9 to the input of the sign-changing unit 12, the output of the latter and the block 10 are connected to the summing unit 13, the output of which is connected to the input of the division unit 14 connected through the block 11 of squaring to the input of the block 10.

Импульсный спектрометр работает следующим образом.A pulsed spectrometer operates as follows.

Передатчик 1 радиоимпульсов вы-_ рабатывает последовательность 90° импульсов с частотой повторения , поступающую на датчик 2. Каждый 90е импульс возбуждает спиновую систему образца, помещенного в датчик. 90° — импульс и наведенный в катушке датчика сигнал индукции поступает на вход приемника 3( в котором сигналы предварительно усиливаются, детектируются и поступают в блок основного усилителя 4 сигналов·RF pulse transmitter 1 _ you-ops sequence of 90 ° pulses with a repetition frequency coming to the sensor 2. Every 90 th pulse excites the spin system of the sample placed into the sensor. 90 ° - the pulse and the induction signal induced in the sensor coil are fed to the input of the receiver 3 ( in which the signals are pre-amplified, detected and fed to the block of the main amplifier 4 signals

Усиленные сигналы поступают на вход блока 5 линейного пропускателя, задерживающего 90° — импульс и пропускающего только полезный сигнал и шумы в течение интервала времени, формируемого импульсами блока б управления, длительность которых меньше промежутка между импульсами на величину, формируемой импульсации блока 7 задержки, обеспечивающего не пропускание удлиненного из-за переходных процессов 90° - радиоимпульса.The amplified signals are fed to the input of block 5 of the linear transmitter, delaying a 90 ° pulse and passing only the useful signal and noise during the time interval generated by the pulses of control unit b, the duration of which is less than the interval between pulses by an amount formed by the pulse of block 7 of the delay, which ensures that transmission elongated due to transients 90 ° - the radio pulse.

Послё блока 5, полученный сигнал индукции в виде затухающей экспоненты и высокочастотные шумы подаются на вход первого интегрирующего усилителя 8, дающего на выходе сигнал, величина которого определяется выражением (4). При интегрировании увеличивается отношение сигнал/шум (S 0) . Выходной сигнал, пропорциональный начальной амплитуде и показателю затухающей экспоненты с исключенной функцией S поступает на вход второго интегрирующего звена 9, соединенного последовательно с первым, выходной сигнал которого выражается уравнением (6), является интегралом от величины 3γ и зависит от начальной амплитуда сигнала, показателя затухающей экспоненты и времени интегрирования t, равного периоду работы . передатчика.After block 5, the obtained induction signal in the form of a decaying exponent and high-frequency noise are fed to the input of the first integrating amplifier 8, which outputs a signal whose value is determined by expression (4). With integration, the signal-to-noise ratio (S 0) increases. The output signal proportional to the initial amplitude and the decaying exponent with the excluded function S goes to the input of the second integrating link 9, connected in series with the first, the output signal of which is expressed by equation (6), is an integral of 3γ and depends on the initial amplitude of the signal, the decay rate exponential and integration time t equal to the period of work. the transmitter.

АA

С выходом интегрирующих звеньев и 9 сигналы 3^ и 3g подаются на вход вычислительного комплекса.With the output of the integrating links and 9, the signals 3 ^ and 3g are fed to the input of the computer complex.

С выхода первого интегрирующего звена, выходной сигнал через блок 10 умножения на величину Τ’ и выходной сигнал 32 с выхода второго ин15 тегрирующего звена-9 через блок 12перемены знака поступают на блок -13 суммирования, откуда выходной сигнал, пропорциональный величине 3^-с — 3d, поступает на блок 14 деле20 ния на ЭТУ величину значения 3^ , полученного в блоке 11 возведения в квадрат, куда поступает сигнал 3^ , с выхода первого интегрирующего звена 8. С выхода блока 14 сигнал, про-- порциональный начальной амплитуде сигнала индукции а< без помех случайного и систематического происхождения попадает на регистратор (цифровой вольтметр или печатающее уст' рой ст во) .From the output of the first integrating link, the output signal through the block 10 of multiplication by the value Τ 'and the output signal 3 2 from the output of the second integrating link-9 through the block 12, the sign changes go to the summing block -13, from where the output signal is proportional to 3 ^ -с - 3 d , is supplied to block 14 for dividing into ET Y the value of 3 ^ obtained in the squaring block 11, where the 3 ^ signal is received, from the output of the first integrating link 8. From the output of block 14, the signal is proportional to the initial the amplitude of the induction signal a <without interference randomly of a systematic origin gets to the recorder (digital voltmeter or printing device).

Предлагаемый спектрометр повышает точность измерений и «Унижает их себестоимость.The proposed spectrometer improves the accuracy of measurements and "Reduces their cost.

Claims (2)

1.. Патент Франции 2350599 (л. G 01 N 27/7$, опублик. ;)б.01.78.1 .. Patent of France 2350599 (l. G 01 N 27/7 $, published;) b.01.78. 2. Van Putte К. and Van der Enden Puls NMR asa guick method for the determination of the solid fat con, ;;ent in partially crystallized fats J.Sci. Jnstrum. (Jof Phus E.) 1973, № 6, p. 910-912 (прототип).2. Van Putte K. and Van der Enden Puls NMR; Jnstrum (Jof Phus E.) 1973, No. 6, p. 910-912 (prototype).
SU792767229A 1979-05-07 1979-05-07 Pulse spectrometer of nuclear magnetic resonance SU817556A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792767229A SU817556A1 (en) 1979-05-07 1979-05-07 Pulse spectrometer of nuclear magnetic resonance

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU792767229A SU817556A1 (en) 1979-05-07 1979-05-07 Pulse spectrometer of nuclear magnetic resonance

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU817556A1 true SU817556A1 (en) 1981-03-30

Family

ID=20828159

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU792767229A SU817556A1 (en) 1979-05-07 1979-05-07 Pulse spectrometer of nuclear magnetic resonance

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU817556A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100264916A1 (en) Apparatus and method for real time and real flow-rate measurement of multi-phase fluids
CA2594954A1 (en) Nuclear magnetic resonance measurement techniques in non-uniform fields
TR199800610A2 (en) Method and instrument for total nuclear magnetic resonance porosity measurement.
US5491414A (en) Method of nuclear quadrupole resonance testing of integral spin quantum number systems
SU817556A1 (en) Pulse spectrometer of nuclear magnetic resonance
US5317262A (en) Single shot magnetic resonance method to measure diffusion, flow and/or motion
JPH07148139A (en) Method to measure spin-lattice relaxation period
SU553608A1 (en) Pulse Sequencer
SU1436038A1 (en) Method of quantitative analysis of substance
SU375605A1 (en) DEVICE FOR MEASURING A MAGNETIC FIELD AND ITS VARIATIONS
SU661323A1 (en) Pulsed proton-resonance moisture-content meter
SU693236A1 (en) Method of determining hydrogen content of liquid in a rock sample by nuclear magnetic resonance means
SU840774A1 (en) Method of measuring magnetic field non-uniformity
SU879500A1 (en) Signal random phase distribution density analyzer
SU805148A1 (en) Device for measuring initial signal amplitude in a free nuclear precession
SU518713A1 (en) Device for measuring the frequency of signals
RU175974U1 (en) Device for stabilizing the frequency of nuclear magnetic resonance in the magnetic field of the Earth
SU819658A1 (en) Device for determination of starting amplitude of nmr pulse signals
SU693235A1 (en) Method of determining magnetic field pulse gradient
SU1350573A1 (en) Small=size portion magnetic resonance relaxometer
RU2277707C1 (en) Method for measuring time of nuclear spin-spin relaxation
SU1019338A1 (en) Magnetic field square pulse amplitude measuring method
SU449314A1 (en) Phase meter complex signals
SU868505A1 (en) Pulsed nuclear resonance analyzer
RU2086966C1 (en) Method for determining width of observed nuclear quadrupole resonance line