Импульсный ядерно-резонансный анализатор

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для анализа двухкомпонентной ядерной магнитной релаксации с использованием ядерного магнитного и ядерного квадрупольного резонанса. Цель изобретения - повьшение точности анализа релаксационного процесса и расширение функциональных возможностей анализатора. Введение в анализатор новых блоков с соответствующими связями позволяет определять времена релаксации по первым четьфем значениям :измеренных амплитуд спинового эха в четырехимпульсной последовательности возбуждения сигналов спинового эха. 1 з.п. ф-лы 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Н) А1

24 08 (51) 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

1 ф" Е;;,.»

А.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/ ."., ц

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»» (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ЯДЕРНО-РЕЗОНАНСНЫЙ

АНАЛИЗАТОР (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть ис.(21) 4083166/31-25 (22) 04.07.86 (46) 23.03.88. Бюл. У 11 (71) Львовский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Б.Е. Рыцар (53) 539.143.43(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(661323, кл. G Ol N.24/08, 1979.

Авторское свидетельствî CCCP

1(868505, кл. G 01 и 24/08, 1981. польэовано для анализа двухкомпонентной ядерной магнитной релаксации с использованием ядерного магнитного и ядерного квадрупольного резонанса.

Цель изобретения — повышение точности анализа релаксационного процесса и расширение функциональных возмож- . ностей анализатора. Введение в анализатор новых блоков с соответствующими связями позволяет определять времена релаксации по первым четырем значениям:измеренных амплитуд спинового эха в четырехимпульсной последовательности возбуждения сигналов спинового эха. 1 э.п. ф-лы, 2 ил.

l 383175

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам количественного и качественного анализа состава различных веществ и материалов методами ядерного магнитного и ядерного квадрупольного резонанса, в частности импульсными методами спинового эха для анализа релаксационного процесса — определения концентрации резонирующих ядер и времен ядерной магнитной релаксации, необходимых при анализе влажности, масличности, коллекторских

I свойств и решения других задач прикладной радиоспектроскопии.

Цель изобретения — повышение точности анализа релаксационного процесга и расширение его функциональных возможностей.

На фиг. 1 приведена блок-схема импульсного ядерно-резонансного анализатора; на фиг. 2 — временные диа" граммы напряжений в характерных точ". ках устройства. Анализатор содержит первичный. преобразователь 1 сигналов ЯМР, приемнопередающую систему (ППС) 2, программатор З,.формирователь 4 импульсов, аналого-цифровой преобразователь (AUII) 5, оперативйое запоминающее устройство (ОЗУ) 6, постоянное запоминающее устройство .(ПЗУ) 7, арифметическо-логическое устройство (АЛУ)

8, устройство определения времени релаксации (УОВР) 9, второе ПЗУ 10, второе АЛУ 11, второе ОЗУ 12, времякодовый преобразователь (ВКП) 13, множительно-делительное устройство (МДУ) 14 и регистратор 15, причем первичный преобразователь 1 соединен с IIIIC 2, второй вход которой подключен к программатору 3 и к входу формирователя 4 импульсов, при этом первый выход последнего соединен с первым входом УОВР 9и с первым управляющим входом ОЗУ 6, выход которого через АЛУ 8 подключен к первому входу регистратора 15, выход ППС 2 соединен с входом АЦП 5, выход которого псдключен к входу ОЗУ 6, второй выход формирователя 4 импульсов соедиHfH c управляющим ВхороМ АЦП 5, тре тий выход — с вторым входом УОВР 9, вторым управляющим входом ОЗУ 6 и через ПЗУ 7. — с вторым входом АЛУ 8, четвертый выход — с третьим входом

УОВР 9, причем четвертый вход последнего подключен к выходу ОЗУ 6, первый и . l1 l

A =А exp (- — -)+A ехр (- — ), в=1, Й; (а 721 где АЬ, А. и Т,, Т2 - началь ые

35 амплитуды и времена составляющих спчн-спиновой релаксации, являющиеся искомыми параметрами при релаксационном анализе.

При этом программатор 3 вырабаты,.вает только четыре 180 -ных импульса (эпюры 16 на выходе программатора 3 на фи в 2), что позволяет получить на выходе приемнопередающей системы

2 четыре эхосигнала с амплитудами

А, А, А и А в моменты времени

29 соответственно, 2, 3 . и и о о

Поступившие на вход AIIII 5 эхосигналы стробируются с помощью импульсов формирователя 4 в моменты времени <., 2 -„3 i и 4 -o (эпюры 17 на втором выходе формирователя 4 на фиг. 2) и, преобразованньiе B цифровой код, заполняют соответствующе ячейки памяти ОЗУ 6. По окончании дейстl 5 вия последнего (четвертого) о-.ðîáèìпульса в формирователе 4 вырабатываются по цва управляющих синхроимпульса, которые появляются на первом и

1О

ЗО выход — к третьему входу АЛУ 8, а второй выход — к второму входу регистратора 1.5, при этом в УОВР 9 соединены последовательно вторые ПЗУ

10, АЛУ 11 и ОЗУ 12, а также соединены последовательно ВКП 13 и МДУ 14, второй вход которого подключен к выходу второго АЛУ 11, при этом первым входом УОВР 9 является вход второго

ПЗУ 10, вторым входом — управляющий вход второго ПЗУ 10, третьим входом— вход ВКП 13, четвертым входом — вход второго АЛУ 11, первым выходом — выход второго ОЗУ 12 и вторым выходом— выход МДУ 14.

Устройство работает следующим образом.

При возбуждении спиновой системы импульсной последовательностью (например, Карра-Перселла-Мейбума-Гилла) на выходе первичного преобразователя

1 появляются сигналы спинового эха в момент времени n / . = 2, где с — интервал временй между 90 -ным а и первым 180 -ным радиоимпульсами; и - порядковый номер эхо-сигнала, причем п = 1, 2, 3 ... . Для двухкомпонентной спиновой системы наблюдаемые амплитуды эхо-сигналов onHñûваются соотношениями

1383175 третьем выходах, которые управляют работой ОЗУ 6, ПЗУ 10 (эпюры 18 на фиг. 2), ОЗУ б, ОЗУ 12 (эпюры 19 на фиг. 2) и ПЗУ 7 соответственно. На четвертом выходе формирователя 4 синхронно с импульсами его третьего выхода также появляются два импульса, причем длительностью < ., которые поступают на ВКП 13.

Во время действия первых синхро— импульсов (на указанных выходах формирователя 4) происходит вычисление параметров спин-спиновой релаксации составляющей с большим временем релаксации, а во время действия вторых импульсов — параметров составляющей с меньшим временем релаксации.

Особенность алгоритма работы УОВР

9 состоит в том, что в начале с помощью АЛУ 11 осуществляется вычисление корней алгебраического уравнения вида

DX -DX+D =О, 2

2 1 о коэффициентами которого являются 25 определители, составленные из амплитуд эхосигналов А, А, А и А, а именно

А А

А, А

А А

А, А

А À

D о

А А причем X „= ехр(- /T<< <) .

Работой АЛУ ll управляет ПЗУ 10 по алгоритму, с помощью которого реализуется вычисление корней Х урав1Д нения согласно формуле

0 10

1а 2 D>

Во время действия первого синхроимпульса (эпюры 18, фиг. 2) в АЛУ 11 реализуется вычисление X „ по формуле со знаком "+", во время действия второго синхроимпульса — вычисление 45

Х со знаком - . Полученные резуль2 тагы — Х, — храня-ся в ячейках памяти ОЗУ 12.

При поступлении с третьего выхода формирователя 4 первого синхроимпульса (эпюры 19 на фиг. 2) оеуществляет50, ся вычисление начальной амплитуды

А и времени релаксации Т медлен0 1 Я но затухающей компоненты, а при поступлении второго синхроимпульса— вычисление параметров А с, и Т быст. 55 о розатухающей компоненты.

Начальные амплитуды составляющих

Ao„ n A o вычисляются с помощью АЛУ

8 по алгоритму, который зашит в

ПЗУ 7, согласно формуле

А Х,— А х .х -x

4,2 2,1 т,7 а временная релаксация Т,2, и Т вылg числяется с помощью ИДУ 14 (с логарифмированием по X) по формуле

Т = "О

2 <, 2 (и (X

Полученные результаты с выходов АЛУ

8 и МДУ 14 поступают на регистратор 15.

Достаточно иметь четыре значения анализируемого процесса, измеренных через равные интервалы времени, причем желательно, с точки зрения точности измерения, амплитуды эхосигналов фиксировать как можно ближе к началу релаксации. Это обстоятельство позволяет эффективно использовать анализатор для анализа веществ с малыми временами релаксации и с малой концентрацией резонирующих ядер.

Формула изобретения

1 . Импульсный ядерно-резонансный анализатор, содержащий первичный пре-. образователь, соединенный с приемнопередающей системой, вход которой подключен к программатору и входу формирователя импульсов, первый выход которого соединен с управляющим входом оперативного запоминающего устройства (ОЗУ), выход которого через арифметическо-логическое устройство (АЛУ) подключен к регистратору, отличающийся тем, что, с целью повышения точности анализа релаксационного процесса и расширения его функциональных возможностей, в него введены аналого-цифровой преобразователь (AIUI), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и устройство определения времени релаксации, при этом приемно-передающая система соединена дополнительным выходом с входом АЦП, подключенного выходом к входу ОЗУ, формирователь импульсов соединен первым выходом дополнительно с первым входом устройства определения времени релаксации, вторым выходом — с управляющим входом

АЦП, третьим выходом — с вторым входом устройства определения времени

1383175 релаксации, вторым управляющим входом АЦП и входом ПЗУ, четвертым выходом — с третьим входом устройства определения времени релаксации, выход ОЗУ дополнительно соединен с четвертым входом устройства определения времени релаксации, АЛУ соединен вторым входом с выходом ПЗУ и третьим входом — с первым выходом устройства определения времени релаксации, второй выход которого соединен с вторым входом регистратора.

2. Анализатор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что устройство определения времени релаксации выполнено в виде последовательно соединенных второго ПЗУ, второго АЛУ

1 и второго ОЗУ, а также последовательно соединенных время-кодового преобразователя и множительно-делительного устройства, причем выход второго

АЛУ дополнительно соединен с входом множительно-делительноro устройства, при этом вход второго ПЗУ является соответственно первым, вход второго

ОЗУ вЂ” вторым, вход время-кодового преобразователя — третьим, второй вход АЛУ- четвертым входами устройства определения времени релаксации, а выход второго ОЗУ и выход множительно-делительного устройства являются соответственно первым и вторым выходами устройства определения времени релаксации.

1383! 75

Составитель В. Майоршин

Редактор А. Ворович Техред А.Кравчук Корректор О, Кундрик

Заказ 1Z87/39 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного ком тета СССР по делам изобретений и открытий

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

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