Датчик сигнала магнитного резонанса

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социалнстическик

Республик (61) Дополммтельмое к аат. саид-ау— (22) За»влемо 160580 (2!) 2925043/18-25 с присоединением за»вкм Н9

{23) Г3риоритет

Опубликовано 30.12.8 1. Бюллетень Ж4 8 (51)М. Кл.

G 01 и 24/08

Государственный номнтет

СССР не яеааи нэебретеннй

» открытей (53) УДК 539.143, .43(088.8) Дата опублмковами» описами» 30.1231

P2) Квтсрьв изабретеми»

A.Ê.ÑàâèH и А.И.Кармншин

I

Институт физики им. Л.В.Киренского Сибирского отделения

AH СССР (П) За»амтелъ (54) длтчик сигнАлА иАгнитного РезОнАнсА

Изобретение относится к радиоспек» троскопии и может быть использовано

s спектроиетрах магнитного резонанса, а также в различных радиотехнических и измерительных устройствах на. основе магнитного резонанса.

Известен датчик ядерного магнитного резонанса, содержащий две передающие и одну приемную катушки. В этом 10 датчике электромагнитная ортогоиальность между передающей и приемной системой обеспечивается благодаря взаимному расположению катушек, а также благодаря регулировке амплиту ды и фазы радиочастотного на ряжения питания каждой передающей катушки.

Регулировка осуществляв си пЕременн резисторами и конденсатора и, и дключеннымн параллельно каждой пер дающей катушки g1). 20

Однако это устройство обладает .следующими недостатками. Наличие двух передающих катушек усложняет датчик (го сравнению с датчиком с одной передающей системой), что приводит к увеличению габаритов и ухудшению стабильности характеристик дагчика. Однородность входногО радиочастотного поля внутри приемной катушки зависит от ее размеров и от

I расположения относительно передающих катушек. Подключение регулируемых рес зисторов параллельно передающим катушкам приводит к уменьшению доброт" ности этих катушек, что снижает чувствительность датчика.

Наиболее близким техническим рвше нием к предлагаемому является датчик сигнала магнитного резонанса, содер-. жащий полосковый резонатор, состоящий нз двух заземленных и токонесущей полосок, регулируемые емкости возбуждения, подключенные к токонесущей полоске резонаторе с разных сторон От оси симметрии, емкость укорочения, п<щключенную к разомкнутОму концу токонвсущей полоски, приеье ую катушку, расположенную между заземленными и токонесущей полосками (2 J.

Однако в этом устройстве высокая степень развязки между входом и выходом достигается при установке оси приемной катушки строго параллельно оси токонесущей полоски. Для точной установки применяется механизм поворота и закрепления катушки. При смене одного образца на другой, отличающийся магнитоэлектрическими характеристиками, изменяФтся конфигура894506 ция ВЧ поля в объеме катушки, что приводит к появлению в ней паразитной наводки, которая ус траняется только при дополнительном повороте катушки. Устройство поворота и закрепления катушки сложно в изготовлении, а настройка датчика при замене одного образца другим занимает яного времени.

Цель изобретения — упрощение кон-. струкции датчика и сокращение времени его настройки.

Поставленная цель достигается тем что в известный датчик сигнала маг- . нитного резонанса, содержащий полосковый резонатор, состоящий из двух заземленных и токонесущей полосок, 15 (регулируемые емкости возбуждения, подключенные к токонесущей полоске резонатора с. разных сторон от ее оси симметрии, емкость укорочения, подключенную к разомкнутому концу токо- ® несущей полоски, приемную катушку, находящуюся между заземленными и токоивсущей полосками, дополнительно введены регулируеьые емкости укорочения, подкяноченныв к токонесущей ц ,полоске резонатора с разных сторон

Ьт оси ве сиюлетрии.

На фиг. 1 изображен датчик бвз дерхней заземляющей пластииы и боковых стенок. общий вид. на фиг. 2 и .3 — схематическая картина резонансных токов в полоске укороченного резонатора.

Датчик содержит корпус 1 полоскового резонатора, токонесущую полос; з5 ку 2 резонатора, электрически соединенную одним концом с корпусом 1.

Другой конец полоски 2 соединен с корпусом 1 через емкости 3 - 5 укорочения, причем емкости 3 и 5 регулируемыв. Приемная катушка 6 жестко 44 закреплена вблизи закороченного конца полоски 2 таким образом, что ее ось параллельна оси симкетрйи полоски 2.

Резонатор возбуждается при помощи реГулиру мык емкостей 7 и 8 возбуж- 45

Денияа Образец помещен в катушку 6 для смены образца предусмотрено отвер;стие в стенке резонатора.

Устройство работает следувщим обра зом. 50

Ыа вход датчика подается радиочастотный сигнал, который через емкости 7 и 8 возбуждает резонатор.Регулировкой емкостей 4,5,7 и 8 устраняется параэитная наводка в катушке б, 55 в реэулвтате чего входная мощность нЭ просачивается на выход датчика.

Датчик помещен в магнитное поле H таким образом, чтобы магнитные силовые линии были направлены перпендикуьо полнении условий магнитного резонанса в образце, помещенном в катушку, возникает прецессия спинов, благодаря которой на выходе датчика появ.ляется сигнал спиновой индукции. 65

В предлагаемой конструкции точная механическая установка катушки б цля уменьшения паразитной наводки в ней заменена регулировкой величин емкостей 5 и 4. При этом был использован тот факт, что механическая ори-, ентация катушки в условиях неизменной конфигурации ВЧ поля в резонаторе может быть эквивалентна изменению конфигурации ВЧ поля при неподвижной катушке. КонФигурация ВЧ поля в резонаторе однозначно связана с геометрической картиной резонансных токов, протекающих в токонесущей полоске.

Фиг. 2 соответствует случаю, когда емкости 3 и 4 укорочения равны

Между собой и равны величине С а Фиг. 3 - случаю, когда емкость 5 укорочения равна О. а емкость 3 рав-. на 2СО(С - постоянна) . При этом суммарная емкооть укорочения не изменяется и, следовательно. не изменяется частота настройки резонатора. Как следует иэ фиг. 2, линии резонансных токов искривлены и имеют противоположно направленные составляющие,. перпендикулярные оси полоски. В приемной катушке, ось которой параллелМна оси полоски, ие возникает параэитный сигнал, так как ЭДС индукции в катушке. вызванная противоположно направленными токами в полоске, рав-. на нулю. Как следует из фиг. 3, s катушке, сориентированной вдол. оси полоски, возникает паразитная наводка, вызванная нескомпеисированиыми компонентами резонансных токов протекающими через емкость укороченйя. Для устранения этой наводки необходимо цовернуть катушку вокруг оси, перпендикулярно полоске(фиг.3). При величи" не емкости 3 укорочения равной О, а емкости 5 - равной 2Се распределение токов будет зеркально-симметричным схеме токов (фиг. 3 ), а фаза ЭДС наводящейся в катушке. в этом случае из, менится на 180

Таким образом. регулировка емкостей 4 и 5 укорочения (фиг. 1j приводит к перераспределению резонансных токов в полоске 2. Расположение емкос тей 4 и 5 укорочения с разных сторон от оси симметрии токонесущей полоски резонатора, а также изменение их величин дает возможность изменять ампли туду и фазу ЭДС, наводимой в неподвижной катушке. Предложенная емкостная регулировка соответствует механическому повороту катушки вокруг осиперпендикулярной полоске 2.

Для сохранения неизменной резонанс ной частоты резонатора целесообразно емкости 4 и 5 укорочения регулировать противофазно, т.е.> увеличивая величи-. ну одной из них настолько же уменьшать величину другой.

Использование новых элементов — регулируемых емкостей укорочения — позволяет упростить датчик, облегчить и

894506

Формула изобретения

©и23

Составитель В.Покатилов

Редактор Н.Гришанова Техред A. Бабинец Корректор A. Дзятко -, Заказ 11472/68 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная. 4 ускорить его настройку при работе со сменными образцами. Благодаря введению предложенной регулировки появилась возможность устранить механическую ре= гулировку в датчике и жестко закрепить приемную катушку, что улучшило стабильность работы датчика. Применение варикапов вместо емкостей 4 и 5, 7 и

& дает воэможность дистанционно настраивать датчик. что улучшает его эксплуатационные качества. !О

Датчик сигнала магнитного резонанса, содержащий полосковый резонатор, состоящий нэ двух заземленных и токонесущей полосок, регулируемые емкости возбуждения, подключенные к токонесчшей полоске резонатора с разных сторон от ее оси симметрии, ем- 20 кость укорочения, подключенную к иааомкнутому концу токонесущей полос- ,ки. приемную катушку, находящуюся . между заземленными и токонесущей по.лосками, о т л и ч а ю m и и с я тем что с целью упрощения конструкции датчйка и сбкращения времени его настройки, в него дополнительно введены регулируемые емкости укорочения, подключенные к токонесущей полоске резонатора с разных стордн от оси ее симметрии.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Салитов Ю.Ю. Ядерный магнитный резонансный спектрометр высокой раз- решающей силы.-"Приборы и техника эксперимента". 1961. 9 5. с. 100-108.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 721735 кл. 6 01 и 27/78, 1978 (прототий).