Способ усиления сигналов ядерного спинового эха в магнетиках

 

Изобретение относится к физическим исследованиям материалов, конкретно к способу усиления сигналов ядерного спинового эха в магнетиках. Цель изобретения - увеличение амплитуды сигналов спинового эха. Это дает возможность существенно повысить точность измерения параметров веществ - времен релаксации, констант сверхтонкого взаимодействия и др. Для усиления сигнала спинового эха магнетик помещают в катушку радиочастотного (РЧ) контура с временем радиационного затухания меньшим или порядка интервала между импульсами, которые подают с амплитудами и длительностями, обеспечивающими углы поворота ядерной намагниченности более φ/2, а параметры контура рабочего или исследуемого вещества и входных импульсов определяют по расчетным формулам. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1597705

А1 (51)5 G 01 N 24/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4430444/31-25 (22) 11.04.88 (46) 07.10.90. Бюл. ¹ 37 (71) Тбилисский государственный университет (72) К. О. Хуцишвили, Н. II. Фокина, В. П. Чекмарев и Г. В. Лаврентьев (53) 539.143.43(088.8) (56) Леше А. Ядерная индукция. - M.:

ИЛ, 1963, гл. 2.

Иванов А. В. и др. Излучение ядерной спиновой системы в упорядоченных магнетиках. — ЖТФ, 1983, 53, № 11, с. 2171-217 7. (54) СПОСОБ УСИЛЕНИЯ СИГНАЛОВ ЯДЕРНОГО СПИНОВОГО ЭХА В МАГНЕТИКАХ (57) Изобретение относится к физическим исследованиям материалов, конкретИзобретение относится к физическим исследованиям материалов методами нестационарного ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и может быть использовано в устройствах обработки радиосигналов на основе эффекта спинового эха (СЭ) — в спиновых процессорах.

Целью изобретения является увеличение амплитуды сигналов спинового эха.

На фиг. 1 изображена зависимость

Функции Ч (0 ) для 100%-ного обогащенного изотопом + Fe литиевого феррита при 77К (кривые 1-4 изображают результаты машинного расчета функции g (6,) при 8, = 1/4, Т/ /2, 27(i/3 и 35fr/36, соответственно, а 6, и 8< — углы поворота ядерной намагниченности под дей2 но к способу усиления сигналов ядерного спинового эха в магнетиках. Цель изобретения - увеличение амплитуды сигналов спинового эха. Это дает возможность существенно повысить точность измерения параметров веществ времен релаксации, констант сверхтонкого взаимодействия и др. Для усиления сигнала спинового эха магнетик помещают в катушку радиочастотного (РЧ) контура с временем радиационного затухания меньшим или порядка интервала между импульсами, которые подают с амплиту-„ " дами и длительностями, обеспечивающими углы поворота ядерной намагниченности более У/2, а параметры контура

Ф рабочего или исследуемого вещества и входных импульсов определяют по расчетным формулам. 2 ил. ствием 1-ro и 2-ro радиочастотных импульсов); на фиг. 2 — зависимость (&,) для этого же образца (кривые

5-.8 изображают результаты машинного

I расчета функции д (9, ) для 9 = «4

Г 2 If 3571 — — соответственно). !

Изобретение осуществляют следующим образом.

Магнетик, обладающий ЯМР, помещают В в катушку радиочастотного (РЧ) контура, резонансная частота которого равна частоте ЯМР, используют РЧ-контур с временем радиационного затухания

Т, меньшим или порядка интервала между импульсами. Импульсы подают с

1597705 где

3!!

% диЙ— т„(= — 2 l. g.Q. it —

1, 2d

В) ° 8") и

9 (2) 15

l г и В соя 0 яй (—" -1п )tg — f)- sino (т г т

It где 8- = агссоя!

ch (— „— 1п tg — 11

R — — 10-2 m

24 342

d 9 0

10 м

Вх где П, N

6z

sin 2 (3) t, Ь 1l

cos 8 ch — + sh — cos 6 т„т

sin 6, с3 l1 m

ch — + и

ch—

TR амплитудами и длительностями, обеспечивающими углы поворота 19 и 8 < ядер

1 ной намагниченности по отношению к равновесному напра влению, большие ii/2.

Параметры контура исследуемого вещества и входных импульсов определяют по формулам амплитуды входного напряжения, В; длительности импульсов, с; собственная частота РЧ-контура, с,30 число витков катушки; площадь поперечного сечения катушки, м .

Пример. Используют данные 35 для ядер Pe в 100Х-ном обогащенном литиевом феррите при 77 К: — 864 ° 4fi . 10-з - q- =5.10

Ирад

Tl сА 40

При выполнении условий (1) и (2) велиl3 чина ш „увеличивается в

К л

g л

ch — + sh — cose 11 т„т

Результаты машинного счета величины усиления р при различных углах О, и 6 приведены на фиг. 1 и 2. Как видно из фиг. 1 и 2 при углах, удовлетво-ряющих условиям (2), сигнал спинового

K0эффицие11т за11О.!1Не1! Ил ка тушки; равновесное значение ядерной намагниченности, А/м; ядерное гиромагнитное отношение, Мрад/сА; добротность контура; коэффициент усиления ЛИР; толщины доменнбй границы и домена, м, Условие (1) выполняется в интервале значений б, q . .. удовлетворяющих неравенству

7 4g (с) ((т! 9 т2 9 где Т, и Т, - времена продольной и по перечной релаксации (правая часть неравенства содержит требование

"обгона" релаксации).

Выполнение условия (2) ищут "прощупыванием" всех углов поворота от л нуля до 211. Величину сигнала спинового эха считают по формуле (4)

ch — + sh —" cos О т, Tg эха возрастает для приведенных конкретных данных в 2 раза.

Преимуществом предлагаемого способа является то, лто усиление сигналов спинового эха достигается легко и про1597

705

Н

6 = arccos

Г 3 В, сЬ(— - 1п Itg— (Т 2

6х где U, N я 1,2

use сто, не требует усложнения аппаратуры. При использовании способа на практике обеспечивается повышение точности измерения параметров веществ при

5 помощи спинового эха и повышение эффективности работы спиновых процессоров.

Формула изобретения

Способ усиления сигналов ядерного 10 спинового эха в магнетиках, при котором воздействуют на магнетик, помещенный в катушку радиочастотного контура (РЧ), резонансная частота которого равна частоте ядерного магнитного ре- 15 зонанса, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды сигналов спинового эха, помещают. магнетик в РЧ-контур с временем радиационного затухания Т, меньшим или 20 равным интервалу, между РЧ-импульсами, причем импульсы подают с амплитудами и длительностями, обеспечивающими углы поворота О, и 6 " ядерной намагниченности, удовлетворяющие условиям и 3 и

2ип(6,, О (— + 2Гп, н

B ц +2Гп, п=О, 1, 2, амплитуды входного напря-. жения, В; — длительности импульсов, с,4Π— собственная частота РЧ-к

6 где 0 - - .угол между намагниченностью и ее равновесным направлением в момент окончания 2-го

РЧ-импульса, при этом параметры РЧ-контура, исследуемого магнетика и РЧ-импульсов определяют по формулам

1 1 2

Т„= — 2 t. y .×, l — d где q, — коэффициент заполнения катушки РЧ-.контура; у - ядерное гиромагнитное отнооп .шение, Мрад/сА; — добротность РЧ-контура;

m, — равновесное значение ядерной намагниченности, А/м;" — коэффициент усиления ЯМР в магнетике; д и d †- толщины доменной границы и домена, м, при этом углы поворота ядерной намагниченности под действием первого и второго РЧ-импульсов равны

6х 1 Зр ", л

13 t се 1 ! контура, с ; ю — число ви тко в к а тушки; — площадь поперечного сечения катушки, м .

1597705

I. l Z l уГ уГ4 уЯ Яр

Рих,f а

2 7 У

Риг.2

Составитель В. Покатилов

Редактор А. Шандор Техред Л.Олийнык Корректор Т Малед

Заказ 3048 Тираж 492 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СЧСР.

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101