Следящий датчик магнитного поля наоснове ядерного магнитного резонанса

Следящий датчик магнитного поля наоснове ядерного магнитного резонанса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И- -C- А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<о798570 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву(22) Заявлено 05. 02. 79 (21) 2721598/18-25 (5 I ) M. Кл.

G k 24/00 с присоедимвмием заявки М— (23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

ОпубликовамО 23.01.81. Бюллетень Йо 3 (53) УДК 5з9.14з.4з (088.8) Дата опубликоваммя описания 2601S1

А.A,Ñàâèöêèé и И.И.Недбальский (72) Авторы изобретения

Отдел физики неразрушающего контроля AH Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СЛЕДЯЩИЙ ЧАСТОТНЫЙ ДАТЧИК МАГНИТНОГО .ПОЛЯ

HA ОСНОВЕ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к области радиотехники, а точнее к области испольэования явления ядерного магнитного резонанса и может быть использовано при построении прецеэионных следящих частотных датчиков магнитного поля, необходимых для устройств построения топограммы поля в магнитах с высокой однородностью 10 поля, в стабилизаторах и измерителях магнитного поля радиоспектрометров ядерного магнитного резонанса, в аналого-цифровых преобразователях, а также может быть использовано в качестве датчиков ядерного магнитного и ядерного квадрупольного резонансов.

Известны следящие частотные датчики магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса, называемые 20 спиновыми генераторами, в которых ядерная процессия в магнитном поле воэбуждается.с помощью положительной обратной связи на чаототе резонанса.

Они состоят из усилителя с большим 2з усилением, приемной и передающей катушек, резонирующих ядер, ампулы, помещенной посредством радиочастотного кабеля в магнитное поле, цепей модуляции поля или частоты (1). 30

Однако спиновые генераторы тре1буют довольно сложных схемных решений и устройств. Так, например для возбуждения ядерной процессии в спиновом генераторе на боковой полосе необходим усилитель с усилением порядка 106. Чтобы реализовать такое усиление применяют метод модуляции магнитного поля или частоты затем проводят основное усиление на частоте модуляции, а обратную связь замыкают на боковой .полосе.

Наиболее близким к предлагаемому техническим решением является следящий частотный датчик магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса, который содержит резонирующие ядра, ампулу, помещенную в магнитное поле, приемно-передающую катушку, радиочастотный кабель, сверхрегенератор,колебательный контур, включенный в схему сверхрегенератора на двух лампах, цепи запуска сверхрегенера-. тора и регистрации сигнала Q), Недостатком известного. следящего частотного датчика магнитного поля является низкая точность слежения эа изменениями магнитного поля,. сложность обеспечения режима гене798570

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема следящего частотного датчика магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса.

Следящий частотный датчик магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса содержит ампулу 1 с резонирующими ядрами, помещенную в приемно-передающую катушку 2, подключенную к радиочастотному кабелю

3, который через разделительный конденсатор 4 подключен к катодным цепям ламп 5 и 6 и через конденсатор 7 к сеточной цепи лампы 8. Катод лампы 8 подсоединен к емкостному делителю 9 и 10 напряжения в колебательном контуре 11. Диод 12, резистор 13, конденсатор 14 образуют цепь регистрации .сигнала.

60 рации. Это вызвано тем, что резонирующие ядра, ампула, приемно-передающая катушка посредством гибкого радиочастотного кабеля подключены непосредственно к колебательному контуру сверхрегенератора.Непосредственное подключение длинного радиоЧастотного кабеля к колебательному контуру вносит в последний фазовые сдвиги, нарушающие условия генерации, а изменения емкости кабеля при его изгибании во время работы влияют на частоту генерации, что снижает точность слежения за полем. Использование жесткого кабеля усложняет конструкцию датчика и затрудняет работу с ним. 35

Цель изобретения — повышение точности слежения за магнитным полем.

Поставленная цель достигается тем, что в следящем частотном датчике магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса, содержащем резонирующие ядра, ампулу, помещенную в магнитное поле приемно-передающую катушку, радиочастотный кабель, сверхрегенератор на двух электронных лампах,колебательный контур, включенный в схему сверхрегенератора, цепи запуска сверхрегенератора и регистрации сигнала, радиочастотный кабель с приемно-передающей катушкой и ампулой подключены одновременно к катодной цепи одной лампы сверхрегенератора и к сеточной цепи другой лампы, причем катодная цепь второй лампы подключена к колебатеАЬному контуру через делитель напряжения, а ее сеточная цепь — к катодной цепи первой лампы сверхрегенератора.

Такое схемное решение позволяет повысить точность слежения частоты 40 генерации за изменением магнитного поля, облегчает получение режима генерации за счет значительного уменьшения влияния кабеля на колебатель- . ный контур. 45

При отсутствии запускающих импульсов на конденсаторе 15 лампа 6 сверхрегенератора заперта напряжением, создаваемым на резисторе 16 эа счет протекания по нему тока лампы 5,:генерация высокочастотных колебаний при этом отсутствует.

При подаче на разделительный конденсатор 15 запускающих импульсов отрицательной полярности лампа 5 запирается,. а лампа 6 отпирается, в результате чего сверхрегенератор на лампах 6 и 8 генерирует радиочастотный импульс с частотой заполнения, определяемой параметрами колебательного контура 11, Раэночастотный импульс снимается с катода лампы 6, и через разделительные конденсаторы

4 и 7 кабель 3 поступает на приемнопередающую катушку 2 и возбуждает в ампуле 1 находящейся в магнитном поле между .полюсами магнита 17,18, процессию ядерной намагниченности.

После окончанМя радиоимпульса в приемно-передающей катушке наводится процессирующий ядерной намагниченностью сигнал, который поступает обратно через конденсаторы 4 и 7 на сетку лампы 8 и далее в колебательный контур.

Таким образом, после окончания радиоимпульса и запирания лампы 6 в колебательном контуре существует затухающий высокочастотный сигнал ядерной процессии. Если к тому моменту, когда сигнал ядерной процессии еще присутствует в колебательном контуре 11, подают следующий запускающий импульс, то генерация происходит уже на частоте сигнала процессии, присутствующего в контуре, и вновь возбудит процессию ядерной намагниченности в ампуле 1, далее этот процесс повторяется. Таким образом радиоимпульсы сверхрегенератора теперь синхрониэируются частотой сигнала ядернай процессии, которая определяется магнитным полем, и частота генераци» следует за его изменением. Для того, чтобы обеспечить такой режим работы, возбуждение. и прием сигнала ядерной процессии должны осуществляться по одному радиочастотному кабелю, что обеспечивается предлагаемой схемой.

Сравнительные испытания данного следящего частотного датчика магнитного поля на основе ядерного магнит ного резонанса с известным показываю что точность слежения возрастает в 10 раз при одновременном повышении стабильности и облегчении получения режима генерации.

Формула изобретения

Следящий частотный датчик магнитного поля на основе ядерного магнитного резонанса, содержащий резонирую798570

Составитель В.Покатилов

Редактор В.Жиленко Техред -A. A" Корректор Ю.Макаренко

Заказ 10012/52 Тираж 918 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП"Патент", г ужгород,ул.Проектная,4 щие ядра, ампулу, помещенную В магнитном поле, приемно-передающую катушку, радиочастотный кабель, сверхрегенератор на двух электронных лампах, колебательный контур, вклю- . ченный в схему сверхрегенератора.цепи запуска сверхрегенератора и регистрации сигнала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ- ности слежения за магнитным полем, радиочастотный кабель с приемнопередающей катушкой и ампулой подключены одновременно к катодной цепи одной лампы сверхрегенератора и к сеточной цепи другой лампы, причем катодная цепь второй лампы подключена к колебательному контуру через делитель напряжения, а ее сеточная цепь — к катодной цепи первой лампы сверхрегенератора..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Померанцев Н.М. и др. Физические основы квантовой магнитометрии, О М., "Наука", 1972.

2.Freeman R. Measurement от вар е1

ИеЫ сопЮооге, д.áe1ent диМщ0,38, t96 р. 318-321,(прототип).