Устройство измерения частоты сигналов ядерного квадрупольного резонанса

 

УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЧАСТОТЫ СИГНАЛОВ ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО РЕЗОНАНСА-, содержащее последовательно соединённые импульсный: программный блок, генератор импульсов высокой частоты , индуктор, супергетеродннный прёобразователь-уси.литель, состоящий из блока автоматической подстройки частоты {,АПЧ), гетеродина и усилителя высокой частоты со смесителем, усилитель промежуточной частоты, дё« тёктор, видеоусилитель.и блок регистрации , а также подключенные к вьЬсоду усилителя высокой частоты последовательно соединенные усилитель-ограничитель , фазовый детектор , управляемый ключ, подключенный входом управления к второму выходу импульсного программного блока,фильтр низких частот, управляемый генератор и-частотомер, при этом второй вход фазового детектора .подключен к второму; выходу управляемого генератора, а встречно-последовательно соединённые блок АПЧ и гетеродин подключены между генератором импульсов высокий .частоты и усилителем высокой частоты , о л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений, введены дополнительные фазовыйt , детектор и управляемый ключ, причем, (Л . дополнительный фазовый детектор подключён первым взсодом к третьему выС ходу управляемого генератора, вторым входом - к ВЫХОДУ генератора импульсов высокой частоты, а выходомк входу дополнительного управляемого ключа, подключенного входом управленияк третьему выходу им.-. пульсного программного блока и выхо- . дом - к генератору импульсов высокой частоты. эо 00 X ее

(19) (111

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Тий 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

- (21).3440868/18-25 ."(22)21.05.82 (46)15.10.83. Вюл. Р 38 (72)Г. Н. Гукун, Я. И. Кречковский, P. В. Магера и Й. С. Йанькив (71) дрогобычский государственный педВ-,: гогический институт им. И; Франко (53)539 ° 143.44(088.8) ;(56) 1. Авторское свидетельство СССР . 9 518713, кл. 6 01 Х 24/08, 1974. 2. Авторское свидетельство СССР В 798571, кл. G 01 N 24/00, 1979 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ ЧАС19-TbI. СИГНАЛОВ ЯДЕРНОГО КВАДРУПОЛЬНОГО

РЕЗОНАНСА; содержацее последавательйо соединенные импульсный:программный блок, генератор импульсов высокой час» тоты, индуктор, супергетеродинный преобразователь-усилитель., состоящий из блока автоматической подстройки частбты {АПЧ), гетеродина и усилителя высокой частоты со смесителем,: усилитель промежуточной частоты, дев тектор, видеоусилитель и блок регистрации, а также подключенные к т выходу усилителя высокой частоты последовательно соединенные усилитель-ограничитель, фазовый детек- . тор, управляемый ключ, подключенный входом управления к второму выходу импульсного программного блока, фильтр низких частот,.управляемый генератор и частотомер, при этом второй вход фазового детектора подключен к второму выходу управляемого генератора, а встречно-последовательно соединенные блок АПЧ и гетеродин подключены между генератором импульсов высокой частоты и усилителем высокой часто ты„ о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыаения .точности измерений, в него введены дополнительные фазовый Я

;детектор и управляемый ключ, причем . дополнительный фазовый детектор подключен первым входом к третьему вы4 .ходу управляемого генератора, вто- С рым входом — к выходу генератора импульсов высокой частоты, а выходом - к входу дополнительного управляемого ключа, подключенного вхо-, дом управления к третьему выходу им-., пульсного программного блока и выходом - к генератору импульсов высокой частоты.

1048383

Изобретение относится к радиоспектроскопии и предназнач но для исследования физико-химических свойств твердого тела методом ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) по наблюдаемым сигналам ядерной индукции и спинового эха, возникающих в веществе в результате воздействия на исследуемый образец радиочастотных импульсов.

Известно устройство для измерения 10 частоты сигналов ЯКР,. содержащее последовательно соединенные импульсный автогенератор, управляемый от блока программ,.индуктор с исследуемым образцом, приемник сигналов, схему 15 сравнения частот и выделения разност-, ной частоты, подключенной вторым вхо дом к генератору известной частоты, и измеритель периода разностной частоты j1) .

«20

Однако это устройство характеризуется недостаточно высокой точностью измерений,. так как в нем частота сиг» налов ЯКР определяется методом нулевых биений и для случая некогерентного стробирования зондирующими импульсами разностной частоты резонанс- ного и. вспомогательного генераторов, приводящего к изменению формы сигна» лов ядерной индукции или спинового эха, составляет 0,1 ширины линии поглоще- З0 ния исследуемого вещества, что недостаточно для измерения частоты сигналов ЯКР.

Наиболее близким к изобретению З5 является устройство измерения частоты сигналов ЯКР, содержащее последовательно соединенные импульсный про.граммный блок, генератор импульсов высокой частоты, индуктор, супер- 40 гетеродинный преобразователь-усилит тель, состоящий из блока автоматической подстройки частот АПЧ, гетеродина и усилителя высокой частоты со смесителем, усилитель промежу-. точной частоты, детектор, видеоусилитель и блок регистрации, а. также последовательно соединенные усилит ль-ограничитель, фазовый детектор, упРавляемый ключ, подключенный входом управления к второму выходу импульсного программного блока, фильтр низких частот, управляемый генератор и частотомер, при этом второй вход фазового детектора .под- . ключен к второму выходу управляемого генератора, а встречно-последовательно соединенные блок АПЧ и гетеродин подключены между генератором импульсов высокой частоты и усилителем высокой частоты. В известном 60 устройстве сигнал ЯКР с выхода усилителя высокой частоты через последовательно соединенный усилительограничитель поступает на один из входов фазового детектоРа, а на дру" 65 гой вход подается напряжение управляемого генератора, изменяющаяся величина которого определяется разницей фаэ фазового детектора. Частота управляемого генератора измеряется элек" троннс-счетным частотомером (2) .

Недостаток данного устройства состоит в том, что делитель сигналов ядерной индукции и спинового эха . определяется относительным расположением центральной компоненты частотного спектра возбуждающего импульса и центра линии ЯКР, приводящим к их уменьшению при несовпадении, что ограничивает время захвата частоты системой автолодстройки частоты, а следовательно, и точность ее измерения.

Цель изобретения - повышение точ-. ности измерения частоты сигналов ЯКР.

Поставленная цель. достигается тем, что в устройство измерения частоты сигналов ЯКР, содержащее последовательно соединенные импульсный программный блок, генератор импульсов высокой частоты, индуктор, супергетеродинный преобразователь-усилитель, состоящий из блока АПЧ, гетеродина и усилителя высокой частоты со смесителем, усилитель промежуточной частоты, детектор, видеоусилитель . и блок регистрации, а также подключенные к выходу усилителя высокой частоты последовательно соединенные усилитель-ограничитель, .фазовь1й детектор, управляемый ключ, подключенный входом управления к второму вы« ходу импульсного программного блока, фильтр низких частот, управляемый генератор и частотомер, при этом второй вход фазового детектора под- . ключен к второму выходу управляемого генератора, а встречно-последовательно соединенные блок АПЧ и гетерОДин подключены между генератором импульсов высокой частота и усилителем высокой частоты, введены дополнительные фазовый детектор и управляемый ключ, причем дополнительный фазовый детектор подключен первым входом; к третьему выходу управляемого генератора, вторым входом - к выходу генератора импульсов высокой частоты, а выходом - к входу дополнительного управляемого ключа,.подключен ного входом управления к третьему выходу импульсного программного блока и выходом - к генератору импуль-, сов высокой частоты.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 импульсов высокой частоты, импульсный программный блок 2, индуктор 3,, супергетеродинный преобразовательусилитель, состоящий из гетеродина

4, усилителя 5 высокой частоты со смесителем, блок АПЧ б, усилитель

104.8383

7 промежуточной частоты, детектор Фурье-компоненты в диапазоне частот

8, видеоусилитель 9, усилитель-огра- 1/ ц где 1ц — длительность импуль" ничитель 10, фазовый детектор 11, са. Поэтому короткий высокочастотный управляемый генератор 12, управляе- . импульс эквивалентен одновременному мый ключ 13, фильтр 14 низких частот, приложению к спиновой системе набора частотомер 15, блок 16 регистрации, 5" радиочастот, лежащих в диапазоне дополнительный фазовый детектор 17, 1 + +1/4, где 9 — радиочастота заполнедополнительный управляемый ключ 18. ния импульса. В случае использования устрофство работает слещдощкм об- .в качестве рабочего вещества образразом. ца из КС108, в котором частота ЯКР

Высокочастотные колебания генера- 1О состарляет величину порядка 28МГц, тора 1 импульсов высокой частоты,, ширина линии поглощения 0,6-1кГц, подключенного к первому выходу импульс- при длительности импульса 10-30 мкс ного программного блока 2, возбуждают спектр частот, приложенный к квадру . .спиновую систему рабочего вещества, польным ядрам вещества, составляет помещенного в индукторе 8. Приемник 15 величину порядка 28 0,1 МГц.. условию

Супергетеродинного типа, содержащий максимального возбуждения спиновой гетеродин 4, усилитель 5 высокой системы вещества, соответствующей частоты со смесителем и блок ЛПЧ 6, максимальной длительности сигналов принимает сигналы ядерной индукции ядерной индукции и спинового эха, и спин«эха, усиливает их усилителем 20 -отвечает положение совмещения цент7 промежуточной частоты, детектирует ральных линий спектров поглощения с помощью детектора 8 H с выхода ви- вещества и его возбуждения. деоусилителя 9, подает на вход блока

16 регистрации. Сигналы ядерной индук- При работе устройства измерения йии и спин-эха с выкода усилителя 5 25 частоты сигналов ЯКР в режиме автовысокой частоты со смесителем посту- матического отслеживания центральпают на вход усилителя-ограничителя ной компоненты спектра частот воэбуж

10, преобразованные импульсы кото-. дения рабочего вещества высокочасрого воздействуют .иа один из входов тотное напряжение управляемого генефазового детектора 11. На другой ратора 12 воздействует на один из вход через последовательно соединен- входов дополнительного фазового деные управляемый. ключ 13 и фильтр 14 тектора 17, на второй вход которого низких частот подается напряжение подается напряжение генератора 1 имуправляемого генератора 12, изменяю- пульсов высокой частоты . Выходное щаяся величина которого определяется . напряжение этого детектора, опредеразницей фаэ входных напряжений фа- З5 ляемое разностью фаз его выходных зового детектора. 11. При окончании напряжений, поступает на вход дополпроцесса захвата частота выходных нительного .управляемого ключа 18, колебаний управляемого генератора, подключенного входом управления к

12 остается постоянной и измеряется . третьему выходу импульсного програмс помощью электронно-счетного часто- 40 много блока 2. При этом происходит томера 15.,Для дальнейшего улучшения подстройка частоты генератора 1 имточностных свойств устройства, огра- пульсов высокой частоты к частоте иичиваемых временем захвата частоты :.управляемого генератора 12. управляемого генератора 12, необхо- Предлагаемое ус редлагаемое устройство по сравдимо осуществить автоматическое сов-45. нению с известным обеспечивает в ремещеиие центральных компонент частот жиме автоматического совмещения часих ных спектров сигнала ЯКР и зондирую- тотных спектров импульсов возб жд— щ импульсов, возбуждающих рабо" ния и линии поглощения ЯКР повышение чее вещество. Огибаю ая зон ающая зондирур его . точности измерения частоты сигналов высокочастотного импульса содержит яКР на 20-30%.

1048383

Составйтель В. Иайорош

Техред А.Бабинеп: Корректор.A.Òÿñêî

Редактор й. Петрова

Филиал ППП "Патент", z ° . Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7923/50 - Тираж 873 Подписное

Вниипи Государственного.комитета ссср по делам изобретений .и открытий

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5