Способ определения внутреннего строения материальных объектов

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ, преимущественно биологических, отличающийся тем, что, с целью получения объемной картины внутреннего строения материальных объектов при исключении радиационного поражения и выявления распределения по объему различных видов атомов, материальные объекты помещают во внешнее неоднородное магнитное поле, сформированное так, что сигнал свободной прецессии ядер атомов, из которых состоят анализируемые объекты, возбуждается последовательно в ограниченных частях объекта, прилегающих одна к другой, а на входе приемного устройства имеется частотный фильтр, выделяющий полосу частот прецессии ядер, содержап(ихся в ограниченной части объекта, во внешнем магнитном (Л поле.

СОЮЗ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН

09) (И) экю С 01 И 24/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОЬРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 659411/18-25 (22) 21.03.60 (46) 07. 09. 84 ° Бюл. ))- 33 (72) В.А.Иванов (53) 539. 143.43(088.8) (56) 1. Хараджа Ф.H. Общий курс рентгенотехники. Изд. 2, N., Госэнергоиздат, 1956, с. 3-364.

2. Скрипов Ф.И. Состояние и перспективы развития ядерно-прецессионных магнитометров. Сборник производственно-технической информации по геофизическому приборостроению.

Вып. 4, 1958, с. 51-58. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО СТРОЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ, преимущественно биологических, о т— личающий ся тем, что, с целью получения объемной картины внутреннего строения материальных объектов при исключении радиационного поражения и выявления распределения

vо объему различных видов атомов, материальные объекты помещают sî внешнее неоднородное магнитное поле, сформированное так, что сигнал свободной прецессии ядер атомов, из которых состоят анализируемые объекты, возбуждается последовательно в ограниченных частях объекта, прилегающих одна к другой, а на входе приемного устройства имеется частотный фильтр, выделяющий полосу частот прецессии ядер, содержащихся в ограниченной части объекта, во внешнем магнитном оле.

111226б

Изобретение относится к интроскопии, т. е. наблюдению внутреннего ,строения материальных объектов без нарушения их целостности, Известен способ наблюдения внут- 5 реннего строения тел материальных объектов, основанный на использовании свойства большой проникающей способности электромагнитного излучения коротковолновой части спектра (рентгеновского, гамма лучей и т.д.) и свойства различных тел по-разному пропускать (поглощать) это излучение (1), Недостатком известного способа является то, что облучение рентгеновскими и гамма лучами оказывает вредное биологическое действие на живые ор- ганизмы. Кроме того, известный способ не позволяет выявить картину рас- 20 пределений видов атомов в анализируемом объекте, что важно для оценки, например, протекающих в объекте биологических процессов.

Цель изобретения — получение объем-, 25 ной картины внутреннего строения материальных объектов при исключении радиационного поражения и выявление распределения по объему различных видов атомов. 30

Поставленная цель достигается тем, что материальные объекты помещают во внешнее неоднородное магнитное поле, сформированное так, что сигнал свободной прецессии ядер ато- 35 мов, из которых состоят анализируемые объекты, возбуждается последовательно в ограниченных частях объекта, прилегающих одна к другой, а на входе приемного устройства имеется час- 40 тотный фильтр, выделяющий полосу частот прецессии ядер, содержащихся в ограниченной части объекта, во вненшем магнитном поле.

Известно, что многие ядра атомов 45 (например, ядра атомов водорода) обладают механическими и магнитными моментами, Во внешнем магнитном поле

Но-магнитный момент ядра начинает прецессировать вокруг Н с частотой 50 прецессии (.> = !!„, где g — гидромагнитное отношение для данного ядра.

При создании условий, обеспечивающих прецессию всего ансамбля ядер в фазе (путем предварительной поляризации образца, например, сильным внешним магнитным полем), прецессия может быть зафиксирована физическими

: (радиотехниче скими) методами. Этот принцип (зависимость частоты прецессии суммарного вектора намагниченности ансамбля ядер от внешнего магнитного поля) положен в в основу пре». цизионных магнитометров (2) .

Эффект прецессии вектора суммар" ной намагниченности ансамбля ядер во внешнем магнитном поле может быть использован для реализации способа наблюдения внутреннего строения материальных объектов, близкого по назначению рентгенологии.

Суть предлагаемого способа состоит в том, что при помещении исследуемого объекта в сильное поляризующее поле Н, направленное вдоль оси магнитные моменты (и соответственно спины) ядер, из которых состоит тело (материальный объект), ориентируются вдоль этого поля. При достаточно быстром уменьшении поля Н до конечного поля Нк(Н < « Н„) магнитные моменты ядер с одинаковым гиромагнитным отношением (т,е. вектор суммарной намагниченности ансамбля ядер) прецессируют вокруг Н в фазе с частотой Q = Н . Лоле

Н„ должно быть заранее известно и направлено перпендикулярно Н .

Поле Нц в пределах исследуемого материального объекта должно быть неоднородным и сформировано таким образом, чтобы можно было выделить с помощью тех или иных его характеристик ограниченную часть исследуемого объекта. Например, оно должно иметь экстремальное значение в огра- ниченной по какому-либо правилу части пространства.

Приемником с помощью входного воспринимающего устройства (антенны) и частотного фильтра можно зафиксировать сигнал прецессии с частотой Q, соответствующей выбранному виду атомов и изветсному значению Нк, Если пределах ограниченной части объекта

Н < изменяется в пределах (Н + d H), то и на вход приемника поступает сигнал, являющийся набором сигналов с частотами Я = (dg + dQ, где d4)

= у Н. Для выявления распределения атомов другого вида фильтр перестраивается на частоту прецессии их ядер в том же известном поле Н, Величина сигнала тем больше, чем больше (при одном и том же Н„) ядер данного вида находится в элементарном объеме, 1112266

Составитель С.Рыков

Редактор H.Äæóãàí Техред М.Гергель Корректор В. сутяга

Заказ 6449/29 Тираж 822 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

3 подвергающемся воздействию Н„. 11осzeposaxezs oe получение сигнал.ов от объемов частей тела (при сохранении общего направления вектора при его пространственном перемещении), позволяет построить картину распределения ядер данного сорта по объему тела (материального объекта) в проекции на плоскость 7.Y

Вращая тело перед каждой серией 1р измерений, можно получить распределение ядер в любой проекции. Совокупность проекций дает общее представление о внутреннем объемном строении тела. В связи с тем, что для получения иэображения необходимо время, целесообразно пользоваться физическими устройствами с запоминанием (например, записью на фотоматериалы).

Таким образом, при использовании предлагаемого способа создаются условия, при которых ядра атомов химических элементов, из которых состоит объект, сами являются источниками сигналов. Эти сигналы являются результатом свободной процессии ядер в магнитном поле. Сигналы, соответствующие отдельным участкам наблюдаемого материального объекта, разделены один от другого и используются для получения изображения.,Предлагаемый способ безвреден в биологическом отношении для живых организмов и позволяет получить картину распределения большинства из химических элементов в различных участках исследуемых объектов.