Устройство возбуждения сигналов ядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле

 

Изобретение относится к области ядерно-магнитных исследований, а именно к технике изучения свойств горных пород и жидкостей методом ядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле. Целью изобретения является повьшение экспрессности исследования . Для этого в устройство введены ключ 4, схема сравнения 9 и блок управления 10. С помощью вычислительного блока 8 и схемы сравнения 9 происходит сравнение фазы сигнала в различные моменты времени, что позволяет уменьшить время полного измерения . Синхронизация работы устройства осуществляется блоком управления 10. 6 ил. i (Л 00 сл :о У1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 01 И 24/08 G 01 V 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 13:

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 3872812/24-25 (22) 14,03,85 (46) 28,02.87. Бюл, Ф 8 (71) Южное отделение Всесоюзного научно-исследовательского института геофизических методов разведки (72) С,М. Аксельрод, В.И. Даневич, В.М, Иоф и Э.Н, Фарзане (53) 550.835:622.241(088.8) (56) Патент США - 3667035, кл. G Ol 11 24/08, 1972.

Авторское свидетельство СССР

И- 449294, кл. G 01 N 24/00,,19 72. (54) УСТРОЙСТВО ВОЗБУЖДЕН1Я СИГНАЛОВ

ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА В СЛАБОМ МАГНИТНОМ ПОЛЕ. 80 12ымй А.1 (57) Изобретение относится к области ядерно-магнитных исследований, а именно к технике изучения свойств горных пород и жидкостей методом ядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле. Целью изобретения является повышение экспрессности исследования ° Для этого в устройство введены ключ 4, схема сравнения 9 и блок управления 10, С помощью вычислительного блока 8 и схемы сравнения

9 происходит сравнение фазы сигнала в различные моменты времени, что позволяет уменьшить время полного измерения. Синхронизация работы устройства осуществляется блоком управления 10. 6 ил.

1 129359

Изобретение относится к технике ядерно-магнитных исследований, а именно к технике изучения свойств горных пород и жидкостей, методом ядерного магнитного резонанса (ЯМР) в слабом поле, Цель изобретения — повышение экспрессности исследований, Иа фиг,l изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг,2 — 10

5 — временные диаграммы импульсов," на фиг. 6 — положения векторов напряженности поляризующего и радиочастотного полей и вектора ядерной намагниченности в различные моменты времени.

Устройство возбуждения сигналов

ЯМР в слабом магнитном поле содержит источник поляризующего поля, выполненный в виде поляризующей катушки

1 соленоидального типа, соединенной с выходом управляющего источника 2 тока поляризации, приемный контур, выполненный в виде катушки 3 седлообразного (при использовании устрой25 ства для изучения образцов пород и флюидов) или рамочного типа (при использовании устройства в составе аппаратуры ядерного магнитного каротажа) ключ 4, генератор 5 радиочастотных импульсов, приемник 6 сигналов свободной прецессии, измеритель

7 разности фаэ, вычислительный блок

8, схему 9 сравнения и блок 10 управления, 35

Устройство возбуждения сигналов

ЯМР работает следующим образом.

По команде блока 10 управления от управляемого источника 2 тока через поляриэующую катушку 1 в тече- 40 ние интервала времени t< (фиг.2) протекает ток поляризации I, который создает поляризующее поле Н„, вектор напряженности которого совпадает с направлением вектора напря- 45 женности магнитного поля Земли Н„. (фиг.б) ° Длительность импульса поляризации устанавливается достаточно большой по сравнению с временем продольной релаксации Т, эа который 50

1 происходит поляризация ядер образна или исследуемой среды, Я, с(Я-Я

Соответственно, если начальная фаза сигнала свободной прецессии, наблюдаемого на выходе приемника сигнала, составляет Ц, то вследствие расстройки, разность фаэ, измен л ренная в моменты времени с1 и относительно йачала прецессии будет соответственно составлять

Одновременно с началом выключения поляризующего поля по команде блока управления ключ 4 соединяет катушку приемного контура с выходом генератора 5, при этом перпендикулярно выключаемому поляризующему полю Н прикладывается радиочастоте ное поле Нр„(фиг,3) . В системе координат, вращающейся с частотой Ы вокруг поля Земли (Ы вЂ” частота генератора), на вектор ядерной намагниченности M действует суммарное поле, компонентами которого являются: по-Ф ляризующее поле И„, поле Земли Н фиктивное поле Н, направленное против поля Но, наличие которого обусловлено переходом во вращающуюся систему координат, и поле Н . В нача-. ле выключения вектор М направлен по направлению поля Н„. По мере выклю1 чения поля Нд вектор M следит эа направлением суммарного поля и после полного выключения Н я оказывается ориентированным по направлению поля

Н „ + Н вЂ” Н, т,е. практически по направлению поля Н „, так как частота Q устанавливается близкой к частоте прецессии в поле земли < и о

Н = -h . Вектор M переходит при о этом в йоложенке M(t ), указанное на фиг,6.

Ф

После выключения поля Н, осуществляемого по команде блока управления в момент времени йз (фиг.3), наблюдается свободная прецессия век-Ф тора ядерной намагниченности М, Вследствие наличия некоторой расстройки между частотой прецессии,: и частотой-генератора, вектор М, рассматриваемый в той же системе координат (фиг,6), отклоняется от первоначального положения на угол с, определяемый соотношением

Ч = Чо+ 4-<ОВ<, сУ, -(g +(У-и,1 <,, )293595

10 "z Чг 1 (3 л

2 1 которое представляет собой начальную фазу сигнала g в момент начала пре55 цессии, т.е. когда вектор М направлен по направлению оси ОХ (ненулевое значение начальной фазы обусловлено наличием инерционных цепей в измерительном тракте), 20

В момент t4 когда измеряемое значение разности фаэ сравнивается с вычисленным значением (g, схема сравнения формирует сигнал, поступаю25 щий на информационный вход блока управления, который, в свою очередь, формирует сигнал включения радиочастотного поля (фиг.3), а с некоторой задержкой, равной 3-4 периодам частоты генератора (1 5-2 мс), включает ток поляризации (фиг.2). Благодаря тому, что радиочастотное поле с частотой (д включается в момент, когда вектор M ориентирован по направлению поля Н „, обеспечивается захват вектора M который фазируется (удерУстройство возбуждения сигналов ядерного магнитного резонанса в слабом магнитном поле, содержащее гене-. ратор радиочастотных импульсов, приемный контур, источник поляризующего магнитного поля, приемник сигналов, измеритель разности фаз, подключенный первым входом к .выходу генератора радиочастотных импульсов, вычис.— . лительный блок, подключенный к выходу измерителя разности фаэ, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экспрессности исследований, в него дополнительно введены ключ, схема сравнения и блок управления, источник поляризующего магнитного поля выполнен в виде поляризующей катушки с управляемым источником тока, причем приемный контур подключен к входам приемника сигналов и выходам ключа, второй вход измерителя разности фаз подключен к выходу приемника сигналов, схема сравнения подключена первым входом к выходу вычислительного блока, вторым входом — к выходу измерителя разности фаз и.выходам — к входу блока управления, подключенного выходами к управляющим входам ключа и источника тока, а ключ подключен входом к второму выходу генератора радиочастотных импульсов.

Значения ц и q в виде напряжек ний в моменты времени Г, и с с выхода измерителя 7 разности фаз посэ тупают на вход вычислительного блока

8, где они записываются и подверга- ются следующей обработке: вычисляется значение, пропорциональное величине (ь, равной живается) полем Н „ в направлении оси ОХ до момента включения поляризующего поля (фиг.б), При включении поляризующего поля вектор И начинает поворачиваться вокруг оси ОУ, следя за направлением су арного 45 поля Кд + Н „, Поскольку напряженность поляриэующего поля намного больше напряженности радиочастотного поля, то после достижения током поляризации своего установившегося значения вектор M оказывается ориентированным практически по направлению поля Е„, после чего поле Н „ выключают, После поступления сигнала с вьг хода схемы сравнения блок управления формирует последовательность импульсов управления источником поляризующего поля (фиг,2), длительность каждого из которых равна t„. При этом начальные амплитуды сигналов, наблюдаемых в паузах между импульсами синхронной поляризации, не более чем на 207 меньше предельного значения, соответствующего достижению равновесной намагниченности при „»т !

Для регистрации сигналов свободной прецессии достаточно времени наблюдения порядка (30-50 Me), так что длительность паузы может быть задана равной 100 мс, при этом, как следует из предыдущего примера длиЭ тельность интервала синхронной поляризации и может составлять 400 мс, суммарное время цикла при этом равно

500 мс, что значительно меньше времени наблюдения сигналов SIMP по известным способам.

Формула изобретения

1 293595

Со тавитель С. Владимиров

Техред В.Кадар Корректор,H. Король

Редактор А. Ревин

Заказ 378/47 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4