Zapojenie stabilizátora magnetického poľa

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

(751 A Autor vynálezu 1 ELLUs VLADIMÍR iHgJWEIS JÁN mg. VAŠKO JOZEF ing FROLLO IVAN ing. Csc., BRATISLAVA54 Zapojenie stabilizátnra magnetického poľaZapojenie stebilizátoma indukucie jednosmerného magnetického pema spadá do ed~ boruv jadrovej megnetickej rez-osnancíe a ae líkvovveenej elektroniky. jeho praktické využitie priame súvisí so získaním vyscmkostabilnebo mag-netiokéhe- poľa pri meraniach na báze jadrovej megneti-cäkej rezonancie. Účelom zapojenie je ístabilizovať indukcivu jednosmerného megmeťtřuckehuo poľa v časevom multiplexe, tak, aby súčasne mohlo prebiehať mera«ni.e. Uvedený účel sa v zapojení desahuje zmenou lnfom-rnárcie o indukcü magnetického peľa nna frekvenciu, ktorá sa porovnáva s refewenňnou frekvenciou. Odchýlka od tejto frekvencie, ktorá je úmernú zmene inde-kate magnetického peníze sa Vyhvedlneťcí ako rerguüerčwné napätie, »kterým sa reguluje jednosmerný -pľüd pretekajúci Cievzkoamí ełlełktremragn-et-In. Zapojenie môže býti využité predovšemkým v oblasti NMR tomogrefie a- spektroskoypią ale i všade tam,k-de je potrebné dleeievhsnuť vysokú včera-umí stabilitu indukcíe jeachnosnmerného magnetického poľa.Vvnález sa. týkna zapojenia stabilizátora jednosmerného magnetického poľa NMR tomogrxafu a- spektroumetrxa.Informačná hodnota, kvalita a reprodukovatelinost signálov jauclrcnvej magneti-ckej rezonvancie závisí od časovej stability magnetickej indokcie meracích .magnet-ov, Dlhoclobá časová stabilita je závažná podmienka nielen pre spektrometer jadrovej magnetickej rezonancie, ale aj pre NMR tomograiy. Vysoká stabilizácie magnetického poľa odporových muagnetov sa dosahuje regulovanim napájacie-h prúdov pomocou NMR stabilizátowrwov.NMR stabiiizátory sú obvykle tvorené slučkou automatickej fázovej synchronizácia, v ktorej sa iájzovo porovnáva slgnáłl referenčného kmitočtu so signálom jadrovej magznetickej rezonamcie spinového systemu vzorky, ktorý obsahuje svtabilizačnú látku. Za stabilizačnú látku sa volí látka, napr. voda, anebo tužjká vnodua, -kutorej NMR spektrum tvorí jednoduchá úzka rezonančná čiara,pričom jej rezornančný kmitočet nezasahuje do oblasti meraneho spektra. Fazovýrozdiel obu-ch signálom vytvára na výstupe porovnavatąiełio člena, fázového detektora, od chylliové napätie. Dĺdchyvlkové napätie bý-va. regulátorom upravené .na akčnú veličinu. Akčná veličina po vhodnom zosilnení spôsobuje zmenu prúdu pretekvajúceho elektromaglnetom, resp. loompenzačnými Cievka.mi supenrst-abilizátora. Superstabilizátor je tvorený odchýlkovým zosilňovačom, na ktorého výstup sa .privádza jednak signál z NMR stabilizácie, jednałk regulačný signál zo snímazcej cievky. Po zosilnení je rk-ornpenzačný účinok prenášaný do základného magnetického poľa kompenzačlnou cievkou. Táto korekcie spôsobi tanku zmenu magnetiokej indukcie v .mieste vzorky, aby fázová odchýlka rezonančxného signálu od referenčného bolia nulová.Známe spôsoby stabilizácie j-eudenosmerného magnetického polia. meracích mlag-netov sa používajú .najmä pre sperktrometre jadro.vej magnetiokej rezonancie. Z hľadiska ich použitia pre NMR tomografy majú niektoré nevýhody. Napriklad existencia silných, impulzne Spĺľlvüíľlých prúdových grwadientných.magnetických .polí vylučuje použitie snímaCích a kompenzačných cievok s veľkým -počtom zárvitov, čo zároveň znemožňuje použitie superstabilizätora. Uvedené spôsoby stabilizáncie mognetiokej indukcie obvykle dostatočne účinne pracujú v .lrontirnuálnom režime a pri malých odchýllkach indukcie magnetického podľa memucielio maguetu. NMR tomograíy však vyžadujú impulzný režim stabilizácie, pricom opakovanie perióda .stabilizácie býva v intervale 300 .až 3000 ms.Zxa tento čas však môžu vznikať také odchýlky magnetického poľa., .ktoré budú nad možnosti stabilizátora založeného len na princípe fázonvého prorovnxávania referenčného kmitočtu so signálom jodrovej magnetickej rezonvancie. Podmienky ešte zhoršujeveľká časová kovnšxtanta odozvy prúdorvého zdroja Qlektromagnetu a vnutnosť umiestnenia stabilizačnej látky NMR stabilizávtolrav .mimo skúmaný objekt, spravidla do neho mogénnejšieho magnetického polia.Uvedené nevýhody v podstatnej miere odstraňuje zapojenie srtalbilizá-tora mag-neuticlkého podľa podľa vvnálezu, v ktorom sa porovnáva rkmitoče-t signálu volí-ného indukčuého rozpadu spinového systému stabilizačnej látky s referenčným k-mitočtom. jeho podstata spočíva vtom, že výstup referenčného generámora je spojený so zosilňovačom s fázovým článkom a s prvým vstupom. synchronnéno detektora, pričom výstup fázovacieho článku je spojený s prvým vstupom synchronneho detektora, výstup zosilňovača je spojený s vysielaącio-pnrijímacim systémom, ktorého výstup je spojený so vstupomzosilňovače, ktorého výstup je spojený s.druhými vstupmi synohmonných detektorov, pričom výstup synchron-ného detektora je cez dolxnopriepustný filter spojený s jedným vstupom »axnaalógovej násobičky a výstup syn-chronného detektora je cez dolnopriepustný filter a derivačnný obvod spoje-ný s druhým vstupom nawnarlógovej násobičky, ktorejvýstup je cez zosilňovač spojený so vstupomspinaného integrátora, ktorého výstup. je cez pamäťový obvod .spojený s regulačiným lvstzupom prúdového zdroja elektromagnetu, pričom prvý výstup zdroja riadiacich impulzov je spojený s hradlovacím vstupom zosilňovače, druhý výstup zdroja riadiacich impuzov je spojený s hr-adlorvatzím vistuvpom zosilňovače a s hradlovacim vstupom spínaného integrátoara a tretí výstup zdroja riadiacich impuilzov je spojený s riadiacim vstupom pamäťovéłio obvodu.Výhodou zapojenia stabilizátore. magnetického poľa je zníženie požiadaviek .na časovú stabilitu napájacieho prúdu pre elektromagnet. Ďalšou prednosťou je schopnosť pracovat v impuulznoun .režime - v časovom.rnultiplexe, čo umožňuje súčasnú stabilizáciu a meranie s -ptoužiülm spinaných gradientov magnetického polia.Na obr. 1 je znázornená blokové zapojenie stabilizátorva .magnetického poľa -a na obr. 2 sú znázornená riadiace impulzy generátora riadiacich impulzov jed-nej periódy.Zapojenie stabilizáitoura magnetického polia pozostáva z referenčného vysokofrekvenčného generatora 1 spojeného vysokofrekrvenčným zosilňovačom 2 - vysietačom,so svnchrónnym detektorom 6 a s fázovacim článkom 3, ktorý posúva fázu o 90 ° a je spojený so synchrónnym detektorom 7. Vysokoirekvenčný zosilňovač 2 je spojený s vysielacou cievkou vysieleon-prijímacím systémom 4, ktorý obsahuje rstabilizačnú latku a je umiestnený v magnetickom .poli elektromagnetu. Vysielaco-pirijimaci systém 4 je spojený s vysok-ofrekvenčným zosilňovačom -i prijímačom 5.Výstup vysokotrekvenčnélio zosilňovače 5 je spojený so synohrönnymi detektormi 6 a 7, ktorých výstupy sú spojené s dolnopriepustnými filtrami 8 a 9. Výstup dolnopriepustiného filtre ü je spojený so vstupom analógorvej násosbičky 11. Výstup doaliropriepustného filtra 9 je spojený so vstupom derivačného obvodu 10, ktorého výstup je spojený s druhým. vstup-om násobič-ky 11. Výstup násobičky 11 je spojený so vstupom nízkofrekvenčného zosilňovače 12 a jeho výstup so vstupom ispínantěho imtegrátora 13.Výstup integrátora 13 je cez pamäťový obvod 14 spojený s regulačným vstupom prúdonvého zdroj-a 15 elektromagnetu, prípadne kovm.petn.zxa.čnelj cievky. Generátor 16 riadiacich impulzov je spojený jedným výstupom s vysokofrekvenčlným zosilňovačom 2, druhým výstupom s vysolkofrekvenčným zosilňovačom 5 a so spínaným integrátorom 13, treti výstup generátona 16 riadiacich impulzov je spojený s pamätovým obvodom 14.Vysokofrekvennčný gełľełľátülł 1 sa nastavI na Larmorovu frekvenciu, ktorá zodpovedá hodnote indukcie .magnetického pola meraoieho magnetu v mieste sondy. Signál sa p-o zosil-nenĺ vo vysolkofrekvenčnom zosilňovači 2 privedie do vysielaoo-prijimacieho systému 4 sondy. Vybudený signál volného indukčného rozpadu sa privádza z vysielaco-prijímatcieho systému 4 do vysokofrekvenčlného zosilňovače 5, kde sa zosilňuje na potrebnú úroveň. Synchurónny detektor 6 a synohrónny detektor 7 spolu s fázovacim člšuokoni 3, dolnopriepunstnê filtre 8 a 9 .poskytujú nízikofrekvenčné signály s rozdielovou frekvenciou Ai zo signálu voľného indukčnéhzo rozpadu a referenčnejfrekvencie vysokoirekvenčného generátora 1 asnalogicky ako v kvadnatúnnom detektore. Z výstupu dolnopríepustných filtrov 8 a 9 sa nizkofrekvenčné signály privádzajú do anallógovej .násobi-čky 11, pričom jeden zo signáiov sa pred privedenim do násobičky 11 derivuje obvodom 11. Na výstupe analógovej násworbąičky 11 dostávame signál s jednosmernou zložkou úmernou r-ozdielovej frekvencii Af a so striedavou zložkou 2 Af. Po vhodnom zosilneni v nízkofrekvenčnom zosilňovlači 12 sa v spies-nom integrátiore 13 získava ülkčľlä veličima, ktorá je cez pamäťový obvod 14 privádzaná do regulačného vstupu prúdového zdroja 15 elektromagnetu.Spinaný iotegrátor 13 .može byt nahradený dolnopriepustným filtr-cum, ktorý .potlačia striedavú zložku 2 Af. Činnosť smalbilizátora je riadená z generátor 16 riadiacich imp-ulzov. Obr. za predstavuje liradl-ovanie,napr. logická jednotka, Ivylsorktotrekvenčnéhąo zosilňovače 2, o-br. 2 b hrvaudllovanie vysokofrekvenčného zosilňovač-a 5 a spínaného integrátora 13. Týmto hradlovanim sa zabezpečí nulová integračná konštalntua integratiora 13. Na obr. 2 c je riadiaci impulz, napr. logická jednotka, ktorý zabezpečuje zapamätanie si akčnej veličiny pred vynulovarním integrátoria 13, a ktorá sa používa na regulovanie prúdového zdroja 15 počas prestávky v činnosti st-abilizátorza vyvnútenej meracim cyklom NMR twomografu.Zapojenie tnôže byt využité puredovvšeokým |v~ oblasti NMR tomografie a spektuoskopie a tiež všade tam, kde je potrebné dosiahnut vysokú časovú stabilitu iudukcie jednosmerného magnetického polia.Zapojenie stabilizátora magnetického poľa, vyznaačujúce sa tým, že výstup referenčného generatora 1 je spojený so zosilňovačom 2 s fázovacim článkom, 3 a s prvým vstupom synchrónnełro deatektora. 6,-pričom výstup fázovaoieho článku 3 je spojený s prvým vstupom synchronného detektora 7, výstup zosilňovača 2 je spojený s vysielaco-çirijímacim systemom 4,ktorého výstup je spojený so vstupom zosilňovače 5, ktorého výstup je spojený s druhými vstupmi synchronných detektorov 6 a 7 j, pričom výstup synchnonného detektora 6 je cez dolnopriepwustný filter 8 spojený s jedným vstupom analógovej nasobtčky 11 a výstup svnchironnéhtoa detektora 7 je cez dolnriopriepnstný filter 9 aderivačný obvod 10 spojený s druhým vstupom vanalógovej mtłsobičrky 11, ktorej výstup je cez zosilňovač 12 spojený so vstupom spíoaného integrátora 13, kto» rého výstup je cez pamäťový obvod 14 spojený s regulačným vstupom. prüdorvéhlo zdzrvoja 15 e-lektromagnetu, pričom DTK/ý výstup zdroja 16 riadiacich impulz-ov je spojený s lvićandlovacím vstupom zosilňovača 2, druhý výstup zdroja 16 riadiacich impulzov je spojený shradlovacím vstupom zosilňovače. 5 a s hradlovacim- vstupom spinaného integrátora 13 »a treti výstup zdroja 16 riadiacich impulzov je spojený s riadiacim vstupom pamätového oibtvodu 14.

MPK / Značky

MPK: H03K 19/00

Značky: stabilizátora, zapojenie, poľa, magnetického

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/5-245896-zapojenie-stabilizatora-magnetickeho-pola.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Zapojenie stabilizátora magnetického poľa</a>

Podobne patenty