SU949442A1 - Способ регистрации сигналов магнитного резонанса - Google Patents

Description

Н - амплитуда магнитной компоне ты пол  СВЧ с частотой Cf ; a(( функци , описывающа  форму одиночной спектральной лини с резонансной частотой ttJ . Недостатком известного способа  вл етс  невозможность разрешени  сложных спектров ЭПР, состо щих более чем из-двух одиночных перекры вающихс  спектральных линий, а такж невозможность измерени  времени релаксации , различающихс  более чем н пор док, поскольку регистраци  сигн лов ведетс  на одной фиксированной частоте модул ции магнитного пол . Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  способ регистрации сигналов электро ного парамагнитного резонанса, осно ванный на модул ции пол ризующего магнитного пол . В этом способе используютс  высокочастотна  модул ци пол ризующего магнитного пол  и регистраци  спектров ЭПР с помощью 90 ного фазового детектора последовательно на нескольких фиксированных частотах модул ции магнитного пол . Спектр ЭПР, в этом случае, регис рируетс  в виде производной сигнала поглощени йУ(И)/с1Н , умноженной на ве личину фазовой задержки сигнала н частоте модул ции. При регистрации сложного спектра, содержащего несколько неразрешенных перекрывающихс  спектральных линий, максимальный отклик той или иной компоненты спектра ( вклад t в сигнал ЭПР зависит от того, в какой мере выполн етс  условие (1) дл  этих компонен т.е. каким компонентам, характеризую щимс  определенным временем релаксации , наилучшим образом удовлетвор ет данна  (рабоча ) частота модул ци Способ позвол ет улучшить разрешение тех компонент сложного спектра дл  которых на данной частоте модул ции выполн етс  условие (). Так как критерий дл  выбора оптимальных значений частот модул ции дл  конкретного исследуемого вещества отсутствует , возможности известного способа регистрации ограничены. Информаци  D временных параметрах исследуемого вещества может бытьполучена косвенно, путем расчета конкретных моделей ЭВМ с последущим сравнением смоделированного и экспериментальных спектров 2. Недостат.ком известного способа таким образом,  вл етс  невозможност одновременного разрешени  всех компо нентов сложного спектра и пр мого измерени  временных параметров иссл дуемых веществ. Цель изобретени  - повышение раз решающей способности и обеспечение пр мого измерени  временных парамет ров спектра сигналов магнитного резонанса . Указанна  11ель достигаетс  тем, что согласно известному способу регистрации сигналов магнитного резонанса, основанному на модул ции пол ризующего магнитного пол ,измер ют непрерывно разность фаз между сигналом магнитного резонанса на частоте модул ции и сигналом модул ции поддерживают эту разность фаз посто нной путем изменени  частоты модул ции, измер ют непрерывно значение частоты модул ции и представл ют спектр сигнала магнитного резонанса в виде зависимости значени  частоты модул ции от величины пол ризующего магнитного пол . .На фиг.1 представлен вариант построени  радиоспектрометра дл  регистрации сигналов электронного парамагнитного резонансаJ на фиг.2 - форма огибающей линии поглощени  электронного парамагнитного резонанса, представл ющей набор перекрывающихс  одиночных спектральных линий, характеризующихс  четырьм  различными временами релаксации Т, Т т на фиг.З - спектр ЭПР в обычном представлении (в виде первой производной сигнала поглощени ); на фиг.4 спектр ЭПР, регистрируемый согласно предлагаемому способу; на фиг.5 спектр ЭПР стабильного радикала 3,5- . ди-трет-бутил-2-гидроксифенола в тетрагидрофуране в обычном представлении , на фиг.6 - то же, по предлагаемому способу. Дл  наблюдени   влени  ЭПР исследуемый парамагнитный образец помещаетс  (фиг.1) в электромагнитное СВЧ-поле, возбуждаемое в рабочем резонаторе 1 с помощью блока СВЧ, и пол ризующее магнитное поле, создаваемое электромагнитом 2, подключенным к блоку 3 управлени . При выполнении резонансных условий сигнал ЭПР в виде отраженной от резонатора электромагнитной волны поступает в блок 4 СВЧ. Обработка сигнала ЭПР ведетс  на частоте модул ции с последующим фазовым детектированием. Дл  этого пол ризующее магнитное поле на образце модулируетс  по синусоидальному закону с частотой 51 . Сигнал модул ции формируетс  на первом выходе блока 5 модул ции и поступает в рабочий резонатор, где с помощью петли модул ции создаетс  высокочастотна  модул ци  магнитного пол  на образце. Сигнал магнитного резонанса на частоте модул ции с выхода блока 4 СВЧ постурает на сигнальный вход фазового детектора б. Одновременно на опорный вход фазового детектора fe поступает напр жение со второго выхода блока 5 модул ции, сдвинутое по фазе относительно частоты модул ции на 90°+ AV.С выхода фазо вого детектора 6 сигнал,пропорциональ ный фазовой расстройке между сигналом ЭПР и сигналом модул ции, поступает на управл ющий вход блока 5 модул ции и служит дл  управлени  часотоймодул ции .Благодар  этому,вблоке Змодул ции частотамодул ции автоматическии ме  етс  таким образом, чтобы на вы ходе фазового детектора 6 поддерживалс  сигнал, равный нулю. Это возможно в том случае, когда сдвиг по фазе поступающего на вход фазового детектора сигнала на частоте модул  ции равен ДЧ. Кажда  спектральна  лини , харак теризуема  временем релаксации Т, при выполнении услови  (1 вносит фазовую задержку в сигнал ЭПР, опре дел емую из выражени  ег). Дл  сложного спектра, состо щего из нескольких перекрывающихс  спект ральных линий (дл  примера четырех характеризующихс  различными временами релаксации, фазова  задержка описываетс  выражением Y,T f Tt t4 TW- Y4T 4gTt VyeT U47Tt ,, где учитываетс  вклад в лЧ каждой компоненты спектра Y.,. Отсюда jL.J, a.ig-Mf . ..,т) . t Из выражени  (5) следует, что дл . поддержани  посто нной фазовой задержки лЯ при прохождении спектра ,ка одой компоненте спектра должна соответствовать определенна  частот

(1)

Т

где i 1, Я.

(б;

2,3...7

Реализаци  этого услови  обеспечивает однозначное соответствие между частотой модул ции и временем релаксации дл  каждой спектральной линии сложного спектра и позвол ет вы вить наличие неразрешенных компонент спектра за счет различи  их временных параметров.

Непрерывно измер   частоту модул ции магнитного пол  при прохождении спектра можно построить распределение временных параметров спектра в функции магнитного пол . Эти операФормула изобретени 

.50

Способ регистрации сигналов магнитного резонанса, основанный на модул ции пол ризующего магнитного пол , отличающийс  тем, что, с целью повышени  разрешающей способности и обеспечени  возможности пр мого измерени  временных параметров спектра сигналов магнитного резонанса , непрерывно измер ют разность

фаз между сигналом магнитного резонанса на частоте модул ции и сигналом модул ции, поддерживают эту разность фаз посто нной путем изменени  частоты модул ции, непрерывно измер ют значение частоты модул ции и предции выполн ет блок 7 отображени  mf формации, соединенный с блоком 3 управлени  магнитным полем, откуда поступает сигнал развертки магнитного пол , и с выходом блока 5 модул ции. Получение информации о временных параметрах исследуемых веществ по предлагаемому способу по сравнению с известными способами, например импульсными , обеспечивает более высокую точность измерени , так как измерение этих параметров сводитс  к измерению частоты, а не к измерению коротких временных интервалов. Способ позвол ет измерить более короткие времена релаксации. Например, при задании Дф 45 и частотах модул ции 100 Гц... 30 МГц можно измер ть времена релаксации в интервале 10...3-10 с. Дл  измерени  более корот них времен релаксации, до 10 с и короче при тех же частотах модул ции необходимо уменьшить фазовый сдвиг до ДРг.5 . Другой путь состоит в повышении частоты модул ции при посто нном фазовом сдвиге. В качестве по снени  на фиг.2 представлена форма огибающей линии 8 поглощени  электронного парамагнитного резонанса, представл ющей набор перекрывающихс  одиночных спектральных линий 9 при четырех различных временах релаксации Т , т, т на фиг.З- спектр 10 ЭПР в обычном представлении, на фиг. 4 - спектр I ЭПР, регистрируемый по предлагаемому способу. На фиг.5-6 представлены в качестве примера спектры ЭПР стабильного радикала 3,5-ди-трет-бутил-2-гидроксифенола в тетрагидрофуране, где 12 - перва  производна  сигнала поглощени , 13 - спектр ЭПР, зарегистрированный по предлагаемому способу. Сдвиг фазы лЧподдерживалс  равным 15° (igfuf 0,25) , при этом частота модул ции магнитного пол  измен лась в диапазоне 1 МГц... 10 МГц.

представл ют спектр сигналов магнитного резонанса в виде зависимости значени  частоты модул ции от величины пол ризующего магнитного пол .

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1. Alquie А, et al, Methode de .separatioh de de resonan ce paramagnetique electronigue par variation de la phase dun detecteur

synchrone par rapport a celle de la modulation du champ magnetigue.

C.r. Acad.Sci . 1971, 272, 17B, p.973-976.

2. Robinson B. et al. EPR and saturation transfer EPR spectra at high microwave field intensities. Chem.Phys. 1979 36, p.207-237 Iпрототип) .

If

-Н

Риг.У

tyAf т

т

-()

2.0

1.0

//

Н

ui.S

13

Н

Но

1Гс ( putS

I-,)

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ регистрации сигналов магнитного резонанса, основанный на модуляции поляризующего магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и обеспечения возможности прямого измерения временных параметров спектра сигналов магнитного резонанса, непрерывно измеряют разность фаз между сигналом магнитного резонанса на частоте модуляции и сигналом модуляции, поддерживают эту разность фаз постоянной путем изменения частоты модуляции, непрерывно измеряют значение частоты модуляции и пред

   Ί представляют спектр сигналов магнитного резонанса в виде зависимости значения частоты модуляции от величины поляризующего магнитного поля.