Модулятор для импульсного спектрометра ядерного магнитного резонанса

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К . АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) б10010

1 (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 070776 (21) 2379752/18-25 с присоединением заявки рй— (23) Приоритет (43) Опубликовано 0506.78.Бюллетень р6 21

ig (51) М. Кл.

Я 01 )(27/78

Государственный намнтет

Совета Мнннстрав СССР па делам нзовретеннй н етнрытнн (53) УДК550. 380 (088. 8) (45) Дата опубликования описания 06.05.78, (72) рвторьт изобретения

S.Ï. Зеленин, A.Ê. Мельников, С.Ю. Устинов и С.Д. Чабан (71) 3аявитель 11eÐMcKHÀ ордена тРУдового красного знамени государственный

Университет им. А.М.Горького (54) МОДУЛЯТОР ДЛЯ ИМПУЛЬСНОГО CIIEKTPONETPA

ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к спектроско-, пии ядерного магнитного резонанса (ЯМР) и может быть использовано в им.пульсных спектрометрах ЯМР.

Известны модуляторы для импульсных спектрометров ЯМР(1) . Модулятор должен вырабатывать радиоимпульсную последовательность с различной фазой ВЧ-заполнения импульсов по отношению к фазе опорного сигнала и вы- 10 сокой степенью подавления (> 120 дб)

ВЧ-несущей в паузе между импульсами.

Обычно в импульсном спектрометре используется до четырех различных значений фазы ВЧ-несущей, а также . 15 имеется канал опорного сигнала с регулируемой фазой для питания фазового детектора приемника спектрометра.

Переключение фазы ВЧ-несущей должно быть малоинерционным (t пер с 1 мкс). Ю

Известен модулятор импульсного спектрометра ЯМР, работающий в широком диапазоне частот без перестройки и частотных преобразований, так как изменение фазы в нем производится не- 25 посредственно на рабочей частоте спектрометра p2$ Модулятор содержит четыре канала, каждый из которых включает квадратурний фазорасщепи- . тель и высокочастотный ключ, к вы- 80 ходам фазорасщепителей через фаэоинверторы подключены потенциометрические фаэовращатели. Сигналы с выходов фазовращателей через буферные усилители и ВЧ-ключи собираются на общем выходе и далее через общий ВЧ-ключ поступают на выход устройства. Выбор одного из четырех значений фазы ВЧ-заполнения, заданных потенциометрическими фаэовращателями, производится подачей управляющего импульса на соответствующий ВЧ-ключ, а также на общий

ВЧ-ключ, который обеспечивает подавление ВЧ-несущей в паузе между импульсами. Аналогичный фазовращатель осуществляет регулировку фазы в опорном канале, с которого сигнал поступает на фазовый детектор приемника спектрометра.

Модулятор имеет ряд существенных недостатков.

Во-первых, для работы в диапазоне

1-100,мгц необходимы специальные потенциометрические фазовращатели; вовторых, в каждом иэ четырех каналов необходимо иметь квадратурный фаэорасщепитель, два фаэоинвертора, буферный усилитель, ВЧ-ключ, что делает устройство весьма громоздким, дорогим и трудоемким в изготовлении; в-третьих, элемент, регулирующий фазу (потенциометрический фазовращатель), работает на высокой частоте, и все

Обслуживающие схемы необходимо распо)пагать в непосредственной близости от него и тщательно экранировать. Ь связи с этим возникает масса трудностей при конструировании устройства, когда фазовращатели необходимо расположить в удобном порядке на пульте управления спектрометром.

)0

Цель изобретения — упрощение устройства эа счет сокращения числа каналов при сохранении рабочего диапазона.

Указанная цель. достигается заменой четырех ВЧ-каналов одним, в котором производится быстрое изменение фазы с помощью управляющего сигнала.

Для этого в схему введены два перемножителя, первые входы которых под- 20 ключены к выходам квадратурного фазорасщепителя; сумматор, вход которого подключен к выходам перемножителей, а выход соединен с входом: высокочастотного ключа; синус-косинус-26 ные датчики постоянного тока, выходы которых через коммутатор попарно подключены к вторым входам перемножителей, и опорный канал, также вклю.—, чающий два перемножителя, сумматор и 30 синус-косинусный датчик постоянного тока. Первые входы перемножителей опорного канала подключены к выходам квадратурного фазорасщепителя, вторые входы — к выходам синус-косинусного 36 датчика постоянного тока, а выходы— к сумматору.

Для формирования сигнала в опорном канале используется также два перемножителя„ первые входы которых 40 подключены к выходам фазорасщепителя, вторые входы — к выходам синус-косинусного датчика, а выходы подключены к сумматору опорного канала.

В предложенном устройстве органы 45 регулировки фазы (нап имер, синус-косинусные потенциометры) вырабатывают сигналы постоянного тока, и поэтому их можно располагать в любом удобном месте на пульте управления спектромет-50 ром.

Структурная схема устройства представлена на чертеже °

Модулятор содержит квадратурный фаэорасщепитель 1, выходы которого

Подключены к первым входам перемножителей 2, 3. Выходы перемножителей 2, 3 подключены к сумматору 4, с которого через ВЧ-ключ 5 сигнал поступает на выход модулятора. Синус-косинусные датчики 6-9 через коммутатор 10 под60 ключаются к вторым входам перемножителей 2, 3. Сигналы управления поступают на входы 11 коммутатора 10 и через схему ™ ИЛИ 12 на управляющий вход ключа 5. 65

Фазовращатель опорного канапа содержит перемножители 13, 14, первые ходы которых подключены к выходам азорасщепителя 1, вторые входы — к выходам синус-косинусного датчика 15 опорного канала, а выходы — к сумматору 16.

Высокочастотный сигнал от синтеза. тора подается на вход квадратурного фазорасщепителя 1, с выхода которого сигналы V е) и cat >> U ñî û É поступают на входы перемножителей 2, 3. На вторые входы перемножителей 2, 3 поданы сигналы U&ir(gi И Ucogg< (где i — номер синус-косйнусного датчика) с одного иэ синус-косинусных датчиков

6-9 через коммутатор 10. Выбор датчика осуществляется подачей управляющего импульса на один иэ входов 11 коммутатора 10. С выходов перемножителей 2, 3 сигнал поступает на сумматор 4, на выходе которого получают напряжение, пропорциональное

UU &in (M4 + g i) . Полученный сигнал стробируется по амплитуде в ключе 5, который управляется импульсами, поступающими через схему ИЛИ 12.

Сигналы Uо pi yt t и ц са9 % поступают также на входы перемножителей 13, 14 опорного канала, на вторые входы которых поданы напряжения )) ь п ч „и Uco6 р „. На выходе сумматора 16 вырабатывается сигнал, пропорциональный VV Sig (ы „).,предназначенный для питания фазового детектора приемника спектрометра.

Заданные значения фазы устанавливаются синус-ко".èíóñíüìè датчиками

6-9. Смена фазы на выходе модулятора осуществляется подачей управляющего импульса на соответствующий вход 11 коммутатора 10. Так как система перемножения и суммирования сигналов широкополосная, время переключения фазы определяется в основном быстродействием коммутатора 10.

Устройство конструктивно проще известного, так как содержит всего один канал высокочастотного фазовращателя, а управление фазой производится датчиками постоянного тока, применение которых вместо специальных высокочастотных потенциометрических фазовращателей намного удобнее и экономичнее.

Формула изобретения

Модулятор для импульсного спектрометра ядерного магнитноо резонанса, содержащий квадратурный фазорасщепитель и высокочастотный ключ, управляемый от схемы ИЛИ, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения устройства эа счет сокращения числа каналов при сохранении рабочего

610010

Составитель В. Майорин

Редактор Т. Орловская Техред Н. Ба ур

6 ка Ко екто Н ° Тупица

PP E

Заказ 2999/32 Тираж 1112 Подписное ст ов СССР

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров по делам изобретений и открытий

113035„ Москва, K-35д Раушская наб. д. 4 5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 диапазона, в него введены два flepeмножителя, первые входы которых подключены к выходам квадратурного фазорасщепителя, сумматор, вход которого подключен к выходам перемножителей, а выход соединен с входом высокочастотного ключа, синус-косинусные датчики постоянного тока, выходы которых через коммутатор попарно подключены к вторым входам перемножителей и опорный канал, также включающий два перемножителя, сумматор и синус-косинусный датчик постоянного тока, причем первые входы перемножителей подключены к выходам квадратурного фазорасщепителя, вторые входы — к выходам синус-косинусного датчика постоянного тока, и выходы — к сумматору.

Источники информации, принятые во внимание при эксгертизе:

l.J.D:ÅÈåÈc àÐ Ярес1гоще е far hhuf-.6рРе.Рийве ММР. Anvancee in Magnetic Реьапапсе К 6 NTl hcadewlr Press,Чеа Хо k, 0 London p-p-ИТ-1ТЬ.

2. Описание импульсного спектрометра ЯМР типа 5 ХР 2-200 фирмы

ВГикЕ ФРГ, 1972.