Измерительная головка для ямр-спектрометра - RU2001111886A

Реферат

1. Измерительная головка, предназначенная для ЯМР-спектрометра, который имеет по меньшей мере один передатчик, предназначенный для генерирования высокочастотных электромагнитных волн возбуждения, и по меньшей мере один предусилитель (V), предназначенный для усиления измерительных сигналов от образца, возбужденного волнами возбуждения, и имеющая первичный измерительный контур с криогенным охлаждением, включающий по меньшей мере первую антенну (1) и первый волновод (2), при этом указанная антенна (1) соединена с предусилителем (V) первым волноводом (2), отличающаяся тем, что по меньшей мере указанный первый волновод (2) выполнен с возможностью работы в зоне аномального скин-эффекта, при этом средняя длина свободного пробега носителя заряда в этом по меньшей мере первом волноводе (2) больше электромагнитной глубины скин-слоя, а первичный измерительный контур имеет средства для кратковременного согласования с собственным характеристическим сопротивлением.

2. Измерительная головка по п.1, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере первый волновод (2) выполнен с возможностью работы в зоне предельно аномального скин-эффекта.

3. Измерительная головка по п.1 или 2, отличающийся тем, что указанный по меньшей мере первый волновод (2) выполнен из металла с максимально возможным высоким собственным коэффициентом отношения сопротивлений r_i≥10⁴.

4. Измерительная головка по п.3, отличающаяся тем, что указанный по меньшей мере первый волновод (2) выполнен из сверхчистого алюминия в качестве проводникового материала.

5. Измерительная головка по п.3 или 4, отличающаяся тем, что по меньшей мере внутренние и наружные поверхности первого волновода (2) обладают такой же собственной проводимостью, что и его внутренняя часть.

6. Измерительная головка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что предусмотрена возможность коммутируемого соединения предусилителя (V) и антенны (1) друг с другом.

7. Измерительная головка по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что в качестве среды для криогенного охлаждения применяется гелий-II.

8. Измерительная головка по п.7, отличающаяся тем, что рабочая температура составляет 1,85 К.

9. Измерительная головка по п.7 или 8, отличающаяся тем, что гелий-II используется в качестве диэлектрика по меньшей мере в первом волноводе (2).

10. Измерительная головка по п.9, отличающаяся тем, что в ЯМР-спектрометре антенна (1) расположена под первым волноводом (2).

11. Измерительная головка согласно ограничительной части п.1 или по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что второй волновод (3', 3'') прежде всего по меньшей мере через одно отверстие связан с первым волноводом (2), а также соединен с передатчиком, при этом предусмотрены средства для ввода волны возбуждения из второго волновода (3', 3'') в первый волновод (2), позволяющие подавлять распространение волны возбуждения в направлении предусилителя (V).

12. Измерительная головка по п.11, отличающаяся тем, что указанные средства для ввода волны возбуждения имеют обходную λ/2-линию (9') и выполняют функцию направленного ответвителя.

13. Измерительная головка по п.11 или 12, отличающаяся тем, что указанные средства для ввода волны возбуждения в первом волноводе (2) имеют на участке между точкой ввода волны возбуждения из второго волновода (3', 3'') в первый волновод (2) и предусилителем (V) средства для замыкания накоротко, прежде всего по меньшей мере один p-i-n-диод (21).

14. Измерительная головка по любому из пп.11-13, отличающийся тем, что предусмотрена возможность коммутируемого ввода волны возбуждения из второго волновода (3', 3'') в первый волновод (2).

15. Измерительная головка по п.14, отличающаяся тем, что второй волновод (3') выполнен в виде резонансной линии с разомкнутой оконечной нагрузкой с возможностью временного замыкания этой линии с помощью разрядного промежутка (11') на расстоянии n·λ/2 от отверстия для ввода волны возбуждения в первый волновод (2) в направлении к стороне, дальней от передатчика.

16. Измерительная головка по п.15, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из выполненных в виде электрода концов разрядного промежутка (11') охлаждается гелием-II, при этом указанный электрод взаимодействует с имеющим по меньшей мере одно впускное (33') и одно выпускное (34') отверстие каналом для гелия-II и это выпускное отверстие (34') снабжено полупроницаемой диафрагмой.

17. Измерительная головка по п.14, отличающаяся тем, что второй волновод (3'') разветвляется на два проводника (13'', 14''), которые входят в первый волновод (2) на расстоянии предпочтительно (2n+1)·λ/4 друг от друга, при этом оба этих проводника имеют короткозамкнутые концы с возможностью укорачивания каждого из этих проводников на величину (2n+1)·λ/4 за счет замыкания накоротко.

18. Измерительная головка по п.17, отличающаяся тем, что оба проводника (13'', 14'') имеют замкнутые накоротко на их конце участки (15'', 16'') длиной (2n+l)·λ/4 с возможностью закорачивания их входов прежде всего с помощью по меньшей мере одного p-i-n-диода (17'', 18'').

19. Измерительная головка по любому из пп.11-18, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из волноводов выполнен в виде коаксиального проводника.

20. Измерительная головка по п.19, отличающаяся тем, что несколько коаксиальных волноводов образуют многокомпонентный коаксиальный проводник с общей осью.

21. Измерительная головка согласно ограничительной части п.1 или по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что предусмотрена вторая антенна, при этом антенны расположены таким образом, чтобы первая антенна (1) принимала измерительный сигнал и шумовой сигнал в экваториальной ближней зоне излучения, испускаемого анализируемым образцом в виде диполя Герца, а вторая антенна принимала только шумовой сигнал в аксиальной ближней зоне излучения, испускаемого анализируемым образцом.

22. Измерительная головка по п.21, отличающаяся тем, что первая антенна (1) выполнена в виде резонатора в форме трубки (35) с проходящими в продольном направлении с двух сторон прорезями и с замкнутым накоротко концом.

23. Измерительная головка по п.21 или 22, отличающаяся тем, что связь первой антенны (1) с первым волноводом (2) реализована на основе λ/4-трансформации (22, 23, 24) с компенсацией частотной зависимости.

24. Измерительная головка по любому из пп.21-23, отличающаяся тем, что вторая антенна представляет собой простой, направленный в ближней зоне излучения анализируемого образца аксиально в направлении поля В₀, короткий электрический или магнитный диполь, прежде всего с предвключенной линзой Люнеберга.

25. Применение гелия-II в измерительной головке согласно ограничительной части п.1 в качестве диэлектрика в волноводах.