Способ обработки импульсных сигналов на основе ядерного спинового эха

Авторы патента:

Плешаков Иван Викторович (RU)

Попов Павел Сергеевич (DE)

Дудкин Валентин Иванович (RU)

G01N24/08 - с использованием ядерного магнитного резонанса (G01N 24/12 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2554597:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") (RU)

Использование: для обработки импульсных сигналов на основе ядерного спинового эха. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают ядерное спиновое эхо в магнитоупорядоченном рабочем веществе радиочастотными информационными и управляющими импульсами, при этом к рабочему веществу прикладывают импульсное магнитное поле, действующее на протяжении интервала времени, в течение которого на вещество поступают возбуждающие радиочастотные импульсы и возникают отклики рабочего вещества в виде полезных эхо-сигналов, при этом амплитуду импульсного магнитного поля задают из условия смещения доменных границ, при котором происходит подавление паразитных откликов. Технический результат: повышение степени подавления паразитных откликов с целью увеличения объема информации, обрабатываемой в единицу времени. 6 ил.

Изобретение относится к радиотехнике, а именно к методам обработки радиосигналов. Оно может быть использовано в радиолокации, в телекоммуникациях, а также в других областях, где выполняются аналоговые преобразования, для увеличения скорости обработки информации в системах, базирующихся на эффекте ядерного спинового эха.

Наряду с цифровыми способами обработки сигналов в настоящее время применяются и представляются перспективными такие, которые основаны на функциональных возможностях физических сред [Л.А. Рассветалов. Функциональная электроника, Новгород: Изд-во Нов. ГУ им. Ярослава Мудрого, 1999, 116 с.]. Преобразование информации в них может быть как простым (например, задержкой сигнала без изменения его формы), так и достаточно сложным - сжатием, оптимальной фильтрацией, разложением в спектр и т.п. Данные операции в ряде случаев выполняют в линиях задержки. Последние отличаются простотой конструкции и создаются с применением различных механизмов задержки физических носителей сигнала: электромагнитных волн (в кабелях и оптических волокнах), акустических волн (в ультразвуковых линиях), магнитостатических волн (в линиях на магнитных материалах). Свойственные им недостатки могут быть разными: так, кабельные линии и линии на магнитостатических волнах, как правило, имеют небольшие времена задержки, а в ультразвуковых линиях достаточно велико затухание, но к общему следует отнести невозможность быстро перестраивать работу системы с одного типа преобразования сигнала на другой.

Существует свободный от данного недостатка способ обработки импульсных сигналов, использующий явление спинового эха [М.П. Петров, С.И. Степанов. Обработка информации в радиотехнических системах методом спинового эха. Обзоры по электронной технике, сер. 1 "Электроника СВЧ". М,, ЦНИИ "Электроника", 1976, вып.10 (385), 30 с; В.И. Тарханов. Принцип работы спинового эхо-процессора. Научное приборостроение, 2003, т.13, №1, с.51-57]. Фактически он также представляет собой некоторый вид задержки, основанный, однако, на привлечении иного принципа, а именно на формировании импульсного отклика в некотором материале (рабочем веществе) под воздействием радиочастотных (РЧ) импульсов. Отклик, носящий название спинового, эха, является выходным сигналом рабочего вещества, и возникает в нем при возбуждении нестационарного электронного или ядерного магнитного резонанса несколькими РЧ импульсами. Их число может быть велико, но не должно быть менее двух, а импульсная посылка содержит информационные (поступающие извне) и управляющие (вырабатываемые внутри системы, реализующей способ) РЧ импульсы. Например, двухимпульсная посылка может состоять из информационного импульса небольшой амплитуды (радиолокационного или телекоммуникационного сигнала) и сильного управляющего импульса. Их совместное действие приводит к появлению эхо-сигнала на той же несущей радиочастоте и в момент времени, равный удвоенной задержке между импульсами (при отсчете времени от начала первого). Следовательно, задержка, которая уже сама по себе является некоторым видом обработки, в данной системе регулируется подачей управляющего импульса. Показано [М.П. Петров, С.И. Степанов. Обработка информации в радиотехнических системах методом спинового эха. Обзоры по электронной технике, сер. 1 "Электроника СВЧ", М., ЦНИИ "Электроника", 1976, вып.10 (385), 30 с], что подбором внутриимпульсной модуляции можно дополнительно обеспечить самые разнообразные преобразования входной информации. Поскольку модуляция допускает изменение от посылки к посылке, систему здесь можно перестраивать с максимально возможной частотой, определяемой частотой поступления посылок (или периодом их повторения, Тп). Таким образом, данный способ обладает очень высокой функциональной гибкостью. Однако и он имеет существенный недостаток - необходимость применения мощных РЧ импульсов, что чрезвычайно усложняет техническую реализацию способа в современных компактных радиосистемах.

За прототип принят способ обработки импульсных сигналов на основе ядерного спинового эха, использующий в качестве рабочего вещества магнитоупорядоченный материал [М.М. Нестеров, И.В. Плешаков, Я.А. Фофанов. Информационно-физические свойства нестационарных откликов в системах обработки импульсных сигналов. Научное приборостроение, 2006, т.16, №2, с.3-21]. Для наблюдения в нем ядерного магнитного резонанса не нужны импульсы большой интенсивности, то есть сохраняя все преимущества рассмотренных аналогов, прототип не обладает их недостатками, что делает его перспективным для применения в системах функциональной электроники. Внедрение данного способа сдерживается, однако, тем, что при поступлении на рабочее вещество многоимпульсных последовательностей возникает множество паразитных сигналов. При подаче импульсных посылок с малым периодом повторения Т_п появляются отклики спиновой системы, связанные с взаимодействием РЧ импульсов разных посылок (далее - перекрестными). Они по амплитуде соизмеримы с полезными и в процессе обработки поступающих информационных импульсов будут вызывать ложные срабатывания. Следовательно, внутренние помехи системы, реализующей прототип, делают практически невозможной обработку информации с высокой скоростью.

Технической задачей настоящего изобретения является увеличение объема информации, обрабатываемой в единицу времени, то есть повышение эффективности системы за счет увеличения скорости ее работы.

Поставленная задача решается тем, что к рабочему веществу прикладывают импульсное магнитное поле, действующее на протяжении интервала времени, в течение которого на вещество поступают возбуждающие радиочастотные импульсы и возникают отклики рабочего вещества в виде полезных эхо-сигналов, при этом амплитуду импульсного магнитного поля задают из условия смещения доменных границ, при котором происходит подавление паразитных откликов.

Действие способа поясняется следующими графическими изображениями:

Фигура 1. Иллюстрация физического принципа воздействия магнитного поля;

Фигура 2. Временные диаграммы последовательностей, показывающие применение предлагаемого способа к обработке двухимпульсных посылок;

Фигура 3. Схема экспериментальной проверки предлагаемого способа;

Фигура 4. Осциллограммы, демонстрирующие различные режимы работы системы, реализующей предлагаемый способ;

Фигура 5. Временные диаграммы, поясняющие такой вариант реализации предлагаемого способа, при котором формируется ступенчато нарастающее магнитное поле;

Фигура 6. Временные диаграммы, поясняющие такой вариант реализации предлагаемого способа, при котором формируется знакопеременное магнитное поле нарастающей амплитуды.

На данных графических изображениях приняты следующие обозначения:

1 - образец или часть образца магнитоупорядоченного вещества;

2 - магнитный домен;

3 - противоположно намагниченный домен;

4 - доменная граница (ДГ);

5 - направление магнитного поля;

6 - импульсное магнитное поле;

7 - полезный отклик (сигнал двухимпульсного спинового эха);

8-17 - паразитные отклики;

18 - импульсное магнитное поле малой амплитуды.

19 - импульсное магнитное поля большой амплитуды.

20 - канал поступления информационных импульсов;

21 - канал формирования управляющих импульсов;

22 - сумматор (катушка, намотанная на рабочее вещество);

23 - рабочее вещество (кольцеобразный литий-цинковый феррит);

24 - катушка, создающая импульсное магнитное поле в феррите;

25 - канал формирования импульсного магнитного поля (генератор видеоимпульса);

26 - усилитель с детектором;

27 - осциллограф;

28 - первый РЧ импульс первой возбуждающей посылки (при экспериментальной проверке способа);

29 - второй РЧ импульс первой возбуждающей посылки (при экспериментальной проверке способа);

30 - первый РЧ импульс второй возбуждающей посылки (при экспериментальной проверке способа);

31 - второй РЧ импульс второй возбуждающей посылки (при экспериментальной проверке способа);

32 - луч осциллографа, на котором отображено импульсное магнитное поле;

33 - луч осциллографа, на котором отображены про детектированные РЧ импульсы и эхо-сигналы;

34 - первый РЧ импульс двухимпульсной посылки (при подаче на рабочее вещество посылок с малым периодом повторения);

35 - второй РЧ импульс двухимпульсной посылки (при подаче на рабочее вещество посылок с малым периодом повторения);

36 - полезный отклик (при подаче на рабочее вещество посылок с малым периодом повторения);

37 - импульсное магнитное поле специальной формы;

А - обозначение первого РЧ импульса первой двухимпульсной возбуждающей посылки;

В - обозначение второго РЧ импульса первой двухимпульсной возбуждающей посылки;

С - обозначение первого РЧ импульса второй двухимпульсной возбуждающей посылки;

D - обозначение первого РЧ импульса второй двухимпульсной возбуждающей посылки;

S₁ - обозначение первой двухимпульсной возбуждающей посылки;

S₂ - обозначение второй двухимпульсной возбуждающей посылки;

S₃ - обозначение третьей двухимпульсной возбуждающей посылки.

Рассмотрим физический механизм, на котором основывается предложенный способ. Как известно, процесс намагничивания вещества на начальном этапе состоит в смещении доменных границ (ДГ), причем при относительно небольших приложенных полях смещение носит обратимый характер, т.е. при снятии поля границы возвращаются в исходное состояние [Тикадзуми. Физика ферромагнетизма.- М.: Мир, 1987, 419 с]. С другой стороны, установлено [И.В. Плешаков, С.И. Голощапов, Ю.И. Кузьмин, А.П. Паугурт, Я.А. Фофанов, В.И. Дудкин, Н.С. Клехта, А.И. Явтушенко. Анализ поведения сигнала ядерного спинового эха в намагничиваемом феррите. Научное приборостроение, 2012, т.22, №3, с.61-68.], что ядерное спиновое эхо в магнитоупорядоченных материалах наилучшим образом наблюдается в ДГ - именно это обеспечивает возможность использования РЧ импульсов малой интенсивности. Следовательно, подавая магнитное поле со специальным образом подобранной амплитудой и действующее в течение какого-то времени на образец, можно на это время смещать внутри образца ту область, в которой формируются эхо-сигналы, и таким образом управлять выходными откликами. Это поясняется фиг.1. На ней показан условный образец магнитоупорядоченного вещества 1, разделенный на два противоположно намагниченных домена 2 и 3 ДГ 4 (которая есть область быстрого переворота намагниченности). В действительности он может быть фрагментом магнитного соединения, одним зерном поликристаллического материала и т.п. Фиг.1а демонстрирует такой образец в нулевом поле в размагниченном состоянии. Приложение в направлении 5 импульсного магнитного поля 6 приводит к тому, что домен 2, имеющий более выгодную с энергетической точки зрения ориентацию намагниченности, увеличивается за счет домена 3, и ДГ 4 занимает новое положение, уходя из положения равновесия (фиг.1б), обозначенного пунктирной линией. Если во время действия магнитного поля на вещество подаются РЧ импульсы, они будут возбуждать ядерную спиновую систему в той части образца, которая соответствует этому новому положению. Только в том случае, когда импульс магнитного поля 6 перекрывает интервал, на котором могут возникнуть полезные эхо-сигналы, последние успевают сформироваться и будут зарегистрированы.

Если амплитуда импульса магнитного поля такова, что оно смещает ДГ 4 на расстояние, приблизительно равное ее толщине (как показано на фиг.1б), произойдет практически полное подавление всех перекрестных откликов, которые могли бы возникнуть в результате действия разных импульсных посылок, поскольку они возбуждают спины в пространственно разделенных частях образца. (Эквивалентно тому, что это произошло в разных рабочих веществах.) Но даже и при меньших сдвигах перекрестные паразитные отклики будут уменьшаться, так как они пропорциональны перекрытию областей возбуждения. Регулируя амплитуду поля, можно передвигать ДГ 4 и в другие положения (фиг.1в), позволяя таким образом подавать следующие посылки. (Отметим допустимость применения импульсного магнитного 6 иной полярности, сдвигающих ДГ в противоположном направлении, фиг.1г.) Следовательно, зная приемлемый для конкретной ситуации уровень помех (являющийся здесь условием подавления паразитных откликов), достаточно обеспечить его выбором амплитуды импульса поля.

Временные диаграммы импульсных последовательностей, иллюстрирующие сказанное выше, приведены на фиг.2. Здесь первая посылка S₁ состоит из информационного (А) и считывающего (В) РЧ импульсов, вторая посылка S₂ поступает со временем задержки Т_п и состоит из информационного (С) и считывающего (D) РЧ импульсов, за интервал обработки τ принято время, проходящее между поступлением последнего РЧ импульса S₁ и первого РЧ импульса S₂. Полезные отклики 7 формируются в виде сигналов двухимпульсного спинового эха от импульсов АВ и CD, а паразитные отклики 8-17 возникают вследствие взаимодействия РЧ импульсов из разных посылок (в Таблице для каждого из них указываются эти РЧ импульсы, а также физическая природа отклика). На фиг.2а показан полный выходной сигнал рабочего вещества 1, на которое действуют посылки S₁ и S₂, и содержащий, кроме полезных эхо-сигналов 7, множество паразитных откликов 8-17. Пусть далее к рабочему веществу 1 прикладывается импульсное магнитное поле (18 или 19). В том случае, когда поле, показанное на фиг.2б как видеоимпульс 18, имеет небольшую амплитуду, все перекрестные отклики уменьшатся до некоторого уровня, фиг.2в. Если требуется их дополнительное понижение, поле может быть увеличено, что изображено как видеоимпульс большой амплитуды 19 на фиг.2г. Результат такого воздействия показан на фиг.2д, где паразитные отклики уже полностью устранены. Обратим внимание на то, что перекрестные отклики не возникают даже по окончании действия видеоимпульса (имеются в виду отклики 13-17), поскольку они должны быть образованы РЧ импульсами из разных посылок, а последние возбуждает спиновую систему в разных местах образца, так как вторая посылка импульсом поля перекрыта. При этом упомянутое выше требование перекрытия магнитным полем момента появления полезного эхо-сигнала является обязательным, так как и его возбуждение и его формирование должно происходить в одной области пространства.

В силу действия рассмотренного механизма никакие эхо-сигналы, обозначенные в Таблице буквами, относящимися к разным посылкам (ABC, ABD, ВС, AC, BCD, ACD, BD и AD), не могут появляться при воздействии на рабочее вещество 1 импульсным магнитным полем 19, прикладываемым к веществу во время действия состоящей из радиочастотных импульсов посылки и интервала, на котором возникают отклики рабочего вещества в виде полезных эхо-сигналов 7. Полезные отклики 7 (АВ и CD) при этом сохраняются. Это означает, что можно существенно уменьшить Т_п, то есть выполнить временное уплотнение обрабатываемых импульсных посылок S₁ и S₂, обеспечивая увеличение объема информации, обрабатываемой в единицу времени.

Таким образом, продемонстрировано, что отличительные признаки изобретения являются необходимыми и достаточными для решения поставленной технической задачи.

Примером конкретного выполнения предлагаемого изобретения служит способ обработки импульсных сигналов на основе спинового эха ядер ⁵⁷Fe в литий-цинковом феррите (Li_0.425Fe_2.425Zn_0.15O₄). В дополнение к выполненному выше рассмотрению физической модели механизма управления откликами магнитоупорядоченного вещества пример дает ее экспериментальную проверку, а также демонстрирует возможность временного уплотнения информации для случая двух двухимпульсных посылок. На фиг.3 показана схема установки, реализующей способ для данного случая. Информационным импульсом в нем служит РЧ импульс, вырабатываемый генератором сигналов 20. Такой же по параметрам, но задержанный относительно первого РЧ импульс создается в генераторе 21 (конструктивно аналогичном генератору 20), играя роль управляющего. Несущая радиочастота составляет 68 МГц (частота ядерного магнитного резонанса в указанном материале). РЧ импульсы А и В поступают на действующую в качестве сумматора катушку 22, которая намотана на кольцеобразный феррит (рабочее вещество) 23. Сформированная таким образом посылка РЧ импульсов S₁ возбуждает двухимпульсные эхо-сигналы, являющиеся полезными откликами ядерной спиновой системы, и принимаемые той же катушкой, которая служит для возбуждения. На рабочее вещество 23 намотана дополнительная катушка 24, формирующая импульсное магнитное поле (соответствующее 18 или 19), и питаемая от генератора видеоимпульса 25. Отклики спиновой системы поступают на усилитель с детектором 26 и далее регистрируются осциллографом 27. Когда на рабочее вещество 1 подавались две посылки S₁ и S₂, разделенные небольшим интервалом Т_п (что легко было обеспечить задающим генератором, синхронизирующим работу системы), в нем возникали перекрестные паразитные отклики, соответствующие показанным на фиг.2а (8-17). Воздействие на рабочее вещество 1 импульсным магнитным полем приводило к их устранению. Это показано на осциллограммах, демонстрирующих работу системы в разных режимах (фиг.4), где: 28 - первый РЧ импульс посылки S₁ (А), 29 - второй РЧ импульс посылки S₁ (В), 30 - первый РЧ импульс посылки S₂ (С), 31 - второй РЧ импульс посылки S₂ (D). На луче осциллографа 32 отображено импульсное магнитное поле, на луче 33, продетектированные РЧ импульсы и эхо-сигналы. Задержка между А и В составляла примерно 120 мкс, между С и D - 250 мкс, Т_п=400 мкс. Из фиг.4а, где показана последовательность, не подвергнутая действию импульсного поля, видно, что на протяжении длительного интервала после импульса D возникает множество эхо-сигналов, маскирующих полезный (соответствуют 8-17). Далее включается импульс поля (18 или 19). Вначале его амплитуда подбирается таким образом, чтобы полного исчезновения всех перекрестных откликов не происходило (18). В эксперименте она была такой, что большая часть паразитных откликов устранялась, при сохранении, однако, эха типа ABD (номер 10 в Таблице) с сильно уменьшенной интенсивностью. Если в конкретной ситуации этого достаточно, цель считается достигнутой, в противном случае амплитуда импульсного магнитного поля может быть изменена (19). На фиг.4в показано действие поля в том случае, когда его амплитуда увеличена еще примерно в два раза. Здесь наблюдается практически полное (до уровня шумов) подавление всех нежелательных сигналов, а полезный сохранен. Таким образом, на приведенном примере экспериментально доказана правильность концепции, положенной в основу предложенного способа, показана его работоспособность как технического решения, а также продемонстрирована возможность провести временное уплотнение канала обработки информации в два раза.

Вторым примером конкретного выполнения является применение способа, структурно реализованного такой же системой, которая показана на фиг.3, но имеющей иной режим работы канала 25, создающего импульсное магнитное поле 6. Если рабочее вещество 1 имеет время продольной релаксации Т₁, то без принятия мер, соответствующих отличительным признакам изобретения, обработка РЧ импульсов не может происходить с периодом повторения, существенно меньшим, чем эта величина [М.М. Нестеров, И.В. Плешаков, Я.А. Фофанов. Информационно-физические свойства нестационарных откликов в системах обработки импульсных сигналов. Научное приборостроение, 2006, т.16, №2, с.3-21]. Для решения задачи обработки многих импульсных посылок S₁, S₂… может потребоваться подавать их с периодом повторения Т_п<<T₁ (то есть уложить на интервале времени ~ T₁ большое количество посылок S₁, S₂…S_N, N>>1). В этом случае импульсное магнитное поле должно специальную форму. На фиг.5 показаны временная диаграмма импульсной последовательности и эпюра поля. Здесь 34 и 35 - соответственно первый и второй РЧ импульсы посылки, 36 - полезный эхо-сигнал, 37 - ступенчато нарастающее магнитное поле. На фиг.5а изображена последовательность посылок S₁, S₂, S₃…, разделенных интервалом Т_п, гораздо меньшим, чем T₁, но дающих отклики только в виде полезного сигнала двухимпульсного эха 36. Последнее достигается тем, что к приходу каждой новой посылки подается импульс магнитного поля с увеличенной амплитудой 37 и ДГ 4, в которых формируются отклики, каждый раз перемещаются в новое положение (как показано на фиг.1б и 1в). По прошествии времени T₁ и окончании цикла амплитуда поля возвращается к исходному (нулевому) значению. Таким образом, из фиг.5 видно, что подбирая вид импульса магнитного поля (37), можно обеспечить значительное уплотнение обрабатываемой информации.

Третий пример конкретного исполнения является модификацией второго и демонстрирует дополнительную возможность увеличения частоты следования посылок. Его принцип поясняется фиг.6 (обозначения те же, что на фиг.5). Как и ранее, по мере поступления каждой новой импульсной посылки (S₁, S₂, S₃…) на рабочее вещество 1 действует магнитное поле 37 в виде длительного импульса с увеличивающейся от посылки к посылке амплитудой, но с попеременно изменяющимся знаком. Следовательно, отклики, возбуждаемые соседними по времени импульсными посылками, будут формироваться в ДГ 4, сдвигаемой в разные стороны от исходного положения (как показано на фиг.1б и 1г.). Поскольку при таком воздействии суммарно задействуется вдвое больший объем рабочего вещества 1, период поступления посылок РЧ импульсов S₁, S₂, S₃… по сравнению с предыдущим случаем может быть дополнительно увеличен в два раза, то есть уплотнение импульсной последовательности возрастает вдвое.

Эффективность предлагаемого изобретения состоит в том, что оно позволяет многократно увеличить объем информации, обрабатываемой в единицу времени методом ядерного спинового эха. Следовательно, оно полезно тем, что при его использовании повышается эффективность системы преобразования информации за счет увеличения скорости ее работы. Экспериментально было установлено, что частоту импульсных посылок S₁, S₂ можно повысить как минимум в два раза, а рассмотрение, выполненные на основе модельных представлений, показало, что она может быть дополнительно повышена еще в несколько раз. Один из главных недостатков спиновых способов обработки информации, не дающий возможности обрабатывать импульсные посылки, поступающие с малым периодом повторения, без существенного возрастания помех, можно считать, таким образом, устраненным. Ожидается, что предлагаемое изобретение будет способствовать внедрению в радиотехнику (радиолокацию, связь и другие отрасли) систем, использующих эффект ядерного спинового эха в магнитных материалах, которые обладают высокими функциональными возможностями.

Способ обработки импульсных сигналов на основе ядерного спинового эха, возбуждаемого в магнитоупорядоченном рабочем веществе радиочастотными информационными и управляющими импульсами, отличающийся тем, что к рабочему веществу прикладывают импульсное магнитное поле, действующее на протяжении интервала времени, в течение которого на вещество поступают возбуждающие радиочастотные импульсы и возникают отклики рабочего вещества в виде полезных эхо-сигналов, при этом амплитуду импульсного магнитного поля задают из условия смещения доменных границ, при котором происходит подавление паразитных откликов.

Изобретение относится к медицине, травматологии и ортопедии и может быть использовано для диагностики контрактуры Дюпюитрена (КД) пальцев кисти. Методом МРТ со спектроскопией высокого разрешения в зоне интереса ладонного апоневроза кисти регистрируют время ядерной магнитной релаксации Т2 * на ядрах водорода изотропной составляющей сигнала СН2 группы липидов.

Магнитно-резонансная визуализация химических соединений с помощью спектральной модели // 2552408

Использование: для визуализации химических соединений. Сущность изобретения заключается в том, что собирают первые и вторые данные эхо-сигналов с разными временами появления эхо-сигнала, приводящими к первому и второму собранным комплексным наборам данных, моделируют первый и второй собранные наборы данных с использованием спектральной модели сигнала, по меньшей мере, одного из химических соединений, причем упомянутое моделирование приводит к первому и второму смоделированным комплексным наборам данных, причем упомянутые первый и второй смоделированные наборы данных содержат первую и вторую фазовые погрешности и раздельные наборы данных сигналов для двух химических соединений, определяют по первому и второму собранным наборам данных и первому и второму смоделированным наборам данных разделенные наборы данных сигналов для двух химических соединений.

ethod of determining gas chromatographic retention indices of o-alkylmethylfluorophosphonate compounds based on 13c nmr data // 2549609

Использование: для определения газохроматографичеких индексов удерживания соединений ряда О-алкилметилфторфосфонатов (ОАМФФ) по данным ЯМР 13С. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют построение корреляционных уравнений для известной выборки изомеров и последующее определение значения индексов удерживания неизвестных изомеров по установленной зависимости, при этом в качестве спектральной характеристики используется суммарное значение химических сдвигов ядер 13C атомов углерода, находящихся в разветвлении углеродного скелета О-алкильного радикала рассчитанных по спектрам ЯМР 13C.

Способ разделения изображений воды и жира в магнитно-резонансной томографии // 2544387

Использование: для разделения изображений воды и жира в магнитно-резонансной томографии. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют получение двух комплексных изображений I1 и I2 с различными временами эха, в которых сигналы от воды и жира находятся соответственно в фазе и в противофазе, вычисление значений фазы 2φ комплексного вектора I 2 = ( I 2 I 1 * / | I 1 | ) 2 для каждого пиксела матриц изображений, построение матрицы "развернутой" фазы 2φ и в диапазоне главных значений -180°…180° определение знака комплексного вектора Ie-iφu в каждом пикселе матрицы, формирование изображения по воде как полусуммы абсолютного значения изображения в фазе и изображения в противофазе, умноженного на знак Ie-iφu, изображения жира как полуразности абсолютного значения изображения в фазе и изображения в противофазе, умноженного на знак Ie-iφu, при этом оценивают усредненные градиенты изменения фазы полученных изображений жира и воды по формулам: GF=(|I1|-|I2|)2/NF при Ie-iφu<0 GW=(|I1|-|I2|)2/NW при Ie-iφu<0, сравнивают значения GF и GW и, в случае, если GF<GW, пиксели изображений жира и воды обменивают местами.

Устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей методом ядерного магнитного резонанса // 2544360

Использование: для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей методом ядерного магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что устройство для измерения состава и расхода многокомпонентных жидкостей с использованием метода ядерного магнитного резонанса (ЯМР) включает релаксометр ЯМР с датчиком, имеющим трубку, для облучения потока жидкости и получения сигналов спин-эхо ЯМР, по которым определяются параметры жидкости, систему пробоотбора, содержащую измерительную трубу, соединенную трубкой пробоотбора с релаксометром ЯМР, при этом измерительная труба имеет конический расширитель, а в трубке пробоотбора установлен патрубок, имеющий возможность перемещения по сечению конического расширителя, при этом конический расширитель расположен вертикально, в измерительной трубе, перед входом потока жидкости в конический расширитель, установлена защитная сетка, в коническом расширителе установлены тензометрические датчики давления, а в полости нижней части конического расширителя по периметру размещены зубчатые кольца, на трубке пробоотбора размещены электромагнитные катушки управления перемещением патрубка, при этом контроль перемещения патрубка по сечению конического расширителя осуществляется введенным контроллером, соединенным с электромагнитными катушками.

Способ измерения размеров микрокристаллов // 2539775

Изобретение относится к радиоспектроскопии ЯКР и может быть использовано для измерения размеров микрокристаллов, содержащих квадрупольные ядра. Способ включает регистрацию сигналов квадрупольного спинового эха, определение времени релаксации T 2 * посредством инверсии преобразования Лапласа, расчет эквивалентного радиуса гранул с помощью полученной формулы и предварительно измеренных констант, характерных для данного вещества.

Способ дистанционного обнаружения вещества // 2526594

Использование: для дистанционного обнаружения вещества посредством магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют поляризационную селекцию и фазовый анализ для поиска и обнаружения запрещенных веществ, упакованных в неметаллическую оболочку.

Способ оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов // 2519496

Использование: для оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют возбуждение в образце, помещенном в постоянное магнитное поле, сигналов спин-эхо протонного магнитного резонанса (ПМР) сериями радиочастотных импульсов, регистрируют амплитуды спин-эхо в эталонном и измеряемом образцах, причем в качестве эталонных образцов берут компоненты исследуемой смеси - воды и нефти (или нефтепродукта), измеряют эффективные времена спин-спиновой релаксации в эталонных и измеряемом образцах по начальным участкам огибающих эхо-сигналов в интервале, который выбирают определенным образом, при этом в образец добавляют компоненту смеси, обуславливающую величину сигнала ПМР компоненты с наименьшим содержанием, после чего определяют концентрацию воды и нефти согласно соответствующим математическим выражениям, кроме этого, дополнительно определяют интегральные параметры дисперсного распределения капель воды из времен спин-решеточной релаксации воды по определенной формуле.

Импульсная последовательность для измерения параметров самодиффузии методом ядерного магнитного резонанса // 2517762

Использование: для измерения характеристик вещества методом ЯМР. Сущность: заключается в том, что для определения параметров самодиффузии исследуемого образца используют цикл импульсной последовательности, состоящий из заданного количества градиентных импульсов, длительность, форма, амплитуда и интервалы между которыми постоянны, и двух радиочастотных импульсов - 90-градусного и 180-градусного с интервалом т между ними, подаваемых в промежутках между третьим с конца и предпоследним градиентным импульсом и между предпоследним и последним градиентным импульсом соответственно.

Способ геохимической разведки для геоэкологического мониторинга морских нефтегазоносных акваторий // 2513630

Изобретение относится к области нефтегазовой геологии и может быть использовано при поиске углеводородов. Сущность: выполняют съемку рельефа акватории.

Динамическая контрастная улучшенная мр визуализация с реконструкцией сжатого измерения // 2557334

Использование: для осуществления динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта. Сущность изобретения заключается в том, что способ содержит получение наборов данных магнитного резонанса в k-пространстве с использованием сбора Диксона в пространстве кодирования химического сдвига и динамического временного разрешения в динамическом временном пространстве, причем сбор набора данных осуществляют с использованием субдискретизации, причем способ дополнительно содержит применение способа реконструкции сжатого измерения в k-пространстве, пространстве кодирования химического сдвига и динамическом временном пространстве, указанная реконструкция сжатого измерения дает в результате реконструированные наборы данных, осуществление реконструкции Диксона в отношении реконструированных наборов данных и анализ динамического контраста в отношении реконструированных наборов данных Диксона. Технический результат: обеспечение возможности динамической контрастной улучшенной магнитно-резонансной визуализации объекта. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ определения количественного содержания дейтерия в воде и водных растворах // 2558433

Изобретение относится к анализам количественного определения содержания изотопа дейтерия в жидкостях различной природы с использованием методов ядерного магнитного резонанса. Воздействие на исследуемую пробу производят электромагнитным излучением радиочастотного диапазона в постоянном магнитном поле спектрометра ядерного магнитного резонанса для чего исследуемое вещество помещают в ампулу, затем в эту ампулу вставляют эталонный образец, представляющий собой запаянную ампулу меньшего диаметра, содержащую водный раствор лантаноидного сдвигающего реагента и воды с известным содержанием дейтерия, после чего эту систему ампул опускают в спектрометр ядерного магнитного резонанса и регистрируют спектр на ядрах дейтерия, в котором наблюдают разнесенные по частоте резонанса пики исследуемого и эталонного образцов, затем измеряют интегральную интенсивность каждого пика, сопоставляют их значения и методом пропорции определяют концентрацию дейтерия в исследуемом образце. В качестве лантаноидного сдвигающего реагента используют трифторметансульфонат европия(III) ((Eu(CF3SO3)3), который способен индуцировать парамагнитный химический сдвиг сигнала ядерного магнитного резонанса. Достигается повышение точности и чувствительности, а также упрощение и ускорение анализа. 1 пр., 1 ил.

Способ и установка адаптивного изменения интервала между импульсами при измерении содержания воды на основе ядерного магнитного резонанса (ямр) // 2566651

Использование: для измерения содержания воды на основе ядерного магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что подвергают образец действию магнитного поля постоянного тока, образец под действием магнитного поля постоянного тока подвергают действию последовательности импульсов возбуждения на радиочастоте с интервалом между импульсами для возбуждения ядер водорода, и измеряют ЯМР-сигнал возбужденных ядер водорода, при этом оценивают время спин-решеточной релаксации для каждого образца на основе отклика на последовательность импульсов возбуждения, и регулируют интервал между импульсами как минимальный при поддержании интервала между импульсами, превышающим оцененное время спин-решеточной релаксации. Технический результат: обеспечение возможности оптимизации частоты повторения импульсов для различных уровней влажности образца. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил.

Устройство ядерного магнитного резонанса низкого поля для измерения содержания воды в твердых веществах и суспензиях // 2573710

Использование: для измерения содержания воды в твердых веществах и суспензиях посредством ядерного магнитного резонанса. Сущность изобретения заключается в том, что устройство содержит средство для создания постоянного магнитного поля, емкость для вмещения образца в пределах упомянутого постоянного магнитного поля, средство для возбуждения измеряемой радиочастотной намагниченности в образце, помещенном в упомянутую емкость для вмещения образца, при рабочей частоте, определяемой упомянутым постоянным магнитным полем, средство для измерения радиочастотного сигнала, производимого возбужденным образцом, и средство для определения содержания воды в образце на основании радиочастотного сигнала. Согласно настоящему изобретению емкость для вмещения образца способна вмещать образец, у которого объем составляет, по меньшей мере, 0,5 дм3, и средство для создания постоянного магнитного поля содержит резистивный электромагнит, который выполнен с возможностью создавать постоянное магнитное поле, соответствующее рабочей частоте от 400 до 2000 кГц. Технический результат: обеспечение возможности измерения сильно связанной воды в образцах сухой массы, имеющих большой объем, при низкой ларморовской частоте. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл., 5 ил.

Способ идентификации соевого лецитина // 2579534

Использование: для идентификации соевого лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 ч, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к соевому, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 169 до 188 мс. Технический результат: сокращение времени осуществления способа и исключение применения органических растворителей и токсичных химических реактивов. 1 табл.

Способ идентификации подсолнечного лецитина // 2579536

Использование: для идентификации подсолнечного лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 часа, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к подсолнечному, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 189 до 205 миллисекунд. Технический результат: сокращение времени осуществления способа и исключение применения органических растворителей и токсичных химических реактивов. 1 табл.

Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в рапсовом лецитине // 2581447

Изобретение относится к способам анализа качества рапсовых лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в рапсовом лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (А3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине. При этом измеряют амплитуды сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов первой (A1) и второй (А2) компонент лецитинов в условных единицах, определяют сумму амплитуд (Асис) сигналов первой (A1), второй (А2), третьей (А3) и четвертой (А4) компонент в условных единицах. Затем рассчитывают долю амплитуд сигналов третьей (А3) и четвертой (А4) компонент в процентах как отношение значения А3 к значению Асис, умноженное на 100, и отношение значения А4 к значению Асис, умноженное на 100, а содержание ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в рапсовом лецитине (Фр) рассчитывают в процентах по формуле Фр=0,6992(А3+А4)+17,09. Техническим результатом является создание эффективного способа определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в рапсовом лецитине, обеспечивающего высокую точность и воспроизводимость результатов определения.

Способ идентификации рапсового лецитина // 2581452

Использование: для идентификации рапсового лецитина. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют отбор пробы и ее подготовку, при этом отбирают пробу лецитина массой (10±0,02) г, подготовку пробы проводят путем ее термостатирования при температуре 60°C в течение 1 ч, после чего пробу лецитина помещают в датчик импульсного ЯМР-анализатора и измеряют время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) в миллисекундах, при этом лецитин относят к рапсовому, если время спин-спиновой релаксации первой компоненты лецитина (T21) находится в диапазоне от 158 до 168 мс. Технический результат: сокращение времени осуществления идентификации, исключение сложной подготовки пробы и исключение применения органических растворителей и токсичных химических реактивов. 1 табл.

Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в подсолнечном лецитине // 2582912

Изобретение относится к способам анализа качества подсолнечных лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в подсолнечном лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (А3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине. При этом измеряют амплитуды сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов первой (A1) и второй (А2) компонент лецитинов в условных единицах. Затем определяют сумму амплитуд (Асис.) сигналов первой (A1), второй (А2), третьей (А3) и четвертой (А4) компонент в условных единицах. Затем рассчитывают долю амплитуд сигналов третьей (A3) и четвертой (А4) компонент в процентах как отношение значения А3 к значению Асис., умноженное на 100, и отношение значения А4 к значению Aсис., умноженное на 100, а содержание ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в подсолнечном лецитине (Фп.) рассчитывают в процентах по формуле: Фп.=0,8484(А3+А4)+7,35. Техническим результатом является повышение точности и воспроизводимости результатов определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в подсолнечном лецитине. 2 пр.

Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в соевом лецитине // 2582913

Изобретение относится к способам анализа качества соевых лецитинов и может быть использовано в масложировой промышленности. Способ определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в соевом лецитине включает отбор пробы лецитина, подготовку пробы путем термостатирования, помещение пробы в датчик импульсного ЯМР-анализатора, измерение амплитуд сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов третьей (A3) и четвертой (А4) компонент лецитинов в условных единицах и расчет содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в лецитине. При этом измеряют амплитуды сигналов ядерно-магнитной релаксации протонов первой (A1) и второй (А2) компонент лецитинов в условных единицах. Далее определяют сумму амплитуд (Асис.) сигналов первой (A1), второй (А2), третьей (A3) и четвертой (А4) компонент в условных единицах. Затем рассчитывают долю амплитуд сигналов третьей (A3) и четвертой (А4) компонент в процентах, как отношение значения А3 к значению Асис., умноженное на 100, и отношение значения А4 к значению Асис., умноженное на 100, а содержание ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в соевом лецитине (Фс.) рассчитывают в процентах по формуле: Фс.=0,8177(А3+А4)+2,52. Техническим результатом является повышение точности и воспроизводимость результатов определения содержания ацетоннерастворимых веществ (фосфолипидов) в соевом лецитине. 2 пр.