Автодинный детектор ядерного акустического резонанса

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сеюз Советских

Соцмалмстмческми

Республик

w>989415 (63) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 240781 (21) 3320155/18-25 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 150183. Бюллетень Йо 2

fsflhA Nfl э

G 01 М 24/04

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений. и открытий (531УДК 538.б9. .083. 2 (088. 8) Дата опубликования описания 150183 (72) Автор изобретения

И. И. Садыков.„C с — -Казанский физико-технический институт Казанского----филиала AH СССР (73) Заявитель (54) ЛВТОДИННЫЧ ДЕТЕКТОР ЯДЕРНОГО

ЛКУСТИЧЕСКОГО РЕ3ОНАНСА

Изобретение относится к магнитной квантовой акустике и может быть использовано для исследования веществ методом ядерного акустического резо- нанса (ЯЛР) по принципц прямой регистрации поглощения энергии ультразву. ка резонирующей спин-системой.

Известны автодинные детекторы ЯЛР, состоящие иэ пьезодатчика с акустическим резонатором, инвертирующей цепочки и автодина (порогового генера- тора слабых колебаний). Необходимость инвертирующей цепочки вызвана тем, что автодин работает при максимуме импеданса, а ньезопреобразователь имеет минимум импеданса в момент резонанса образца 1 11.

Недостатком этого устройства является то, что наличие инвертируемой цепочки усложняет схему устройства, затрудняет настройку автодина и уменьшает отношение сигнал/шум.

Наиболее близким к предлагаемому является автодинный детектор, ЯЛР, содержащий основной усилитель, имеющий контур положительной обратной связи с нулевой точкой и контур отрицательной обратной связи, причем вы. ход основного усилителя через усилитель высокой частоты связан с выпрямителем, а контур отрицательной обратной связи соединен с акустическим резонатором 21.

Однако при повьваении рабочей -частоты автодина происходит уменьшение чувствительности и отношения сйгнал, шум детектора в целом, что ведет к. понижению точности измерений.

Целью изобретения является повышение точности измерений путем расширения частотного диапазона генерации °

Указанная цель достигается тем, что в автодинном детекторе ядерного аустического резонанса, содержащем основной усилитель, имеющий контур положительной обратной связи с нулевой точкой и контур отрицательной обратной связи, причем выход основного усилителя через усилитель высокой частоты связан с выпрямителем, а контур отрицательной обратной связи подключен к нулевой точке контура положительной обратной связи, и детектор дополнительно содержит петлю связи, которая соединяет выпрямитель и контур положительной обратной связи с нулевой точкой.

На Фнг. 1 изображена Функциональная схем автодинного детектора ЯЛР; на

989415

Формула изобретения фиг. 2 — графики амплитуд напряжений А+.

Основной усилитель 1 имеет контур поло><ительной обратной связи с нулевой точкой 2 и контур отрицательной обратной связи 3. Акустический резонатор 4 связан с контуром отрицательной обратной связи 3. Выход основного усилителя 1 через усилитель высокой частоты 5 связан с выпрямителем б, петля связи 7 соединяет выпрямитель 710 и контур отрицательной обратной связи 3.

На фиг. 2 изображены графики амплитуд напряжений А на контуре по- . ложительной обратной связи с нулевой точкой A — 8 и на контуре отрица+ тельной обратной связи А - 9 в зависимости от частоты F . Узкий провал на частоте с, характеристики A обусловлен высокодобротным резонансом акустического резонатора 4. 20

Автодинный детектор работает следующим образом.

Основной усилитель 1 охвачен сильной положительной обратной связью через контур положительной обратной 25 связи с нулевой точкой 2 и сильной отрицательной обратной связью через контур отрицательной обратной связи 3.

В случае совпадения их частот схема не возбуждается и находится в сильно регенерированном состоянии при выполнении условия А 7 A+ во всем диапазоне частот F . Если теперь на максимуме A создать провал (фиг.2) путем увеличения связи контура отри- З5 цательной обратной связи 3 с акустическим резонатором 4, то схема пере-, ходит в режим регенерации на чатоте

F акустического резонатора 4, как только начнет выполняться известное условие (А - А ) К 7/1, где К вЂ” коэффициент усиления основного усилителя 1. 45

Величина установившегося уровня генерации схемы определяется обычно нелинейными свойствами основного усилителя 1. Получаемое таким образом высокочастотное напряжение усиливается усилителем высокой частоты

5 и подается на выпрямитель б.

В экспериментах с ядерным акустическим резонатором, проводимых при низких и сверхнизких температурах или при исследовании ядер с длинными временами спин-решетчатой релаксации, приходится принудительно уменьшать уровень генерации автодинного детектора HAP. Ранее это Уменьшение осуществлялось только путем изменения режима питания активных элементов основного усилителя 1, что неизбежно приводило к ухудшению шумэвых параметров.

В предложенной схеме снижение уровня генерации достигается вследствие того, что первую . армонику пульсирующей компоненты тока выпрямителя б подают в противофазе на контур положительной обратной связи с нулевой точкой через петлю связи 7.

Таким .путем осуществляется амплитудно зависящая отрицательная обратная связь. Уровень генерации в данном случае пропорционален пороговому напряжению открывания диодов Ч выпрямителя б и обратно пропорционален коэффициенту усиления усилителя ч высокой частоты 5. Подбором параметров Ч и Y<, можно получить любой необходимый уровень генерации автодинного детектора ЯАР. При этом основной усилитель 1 и усилитель высокой частоты 5 работают в оптимальном по минимуму шумов режиме.

Технико-экономический эффект предложенного технического решения определяется тем, что расширяется частотный диапазон генерации, упрощается схема устройства и обеспечивается получение малых уровней генерации.

p,âòoäèííûé детектор ядерного акустического резонанса, содержащий основной усилитель, имеющий контур положительной обратной связи с нулевой точкой и контур отрицательной обратной

"вязи, причем выход основного усилителя через усилитель высокой частоты связан с выпрямителем, а контур отрицательной обратной связи соединен с акустическим резонатором, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерений путем расширения частотного диапазона генерации, контур отрицательной обратной связи подключен к нулевой точке контура положительной обратной вязи, и детектор дополнительно содержит петлю связи, которая соединяет выпрямитель и контур положительной обратной связи с нулевой точкой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Альтшулер С.A. Магнитная квантовая акустика. M. "Наука", 1977, с. 68.

2. Садыков И.И. Автодинный детектор акустического ядерного магнитного резонанса. — "Приборы и техника эксперимента", 1978, Р 1, с. 129 (прототип).. 989415

Ринг

Составитель В. Крутских

Редактор Т. Веселова Техред М.Гергель Корректор Е. Рококо

Заказ 11114/б1 Тираж 871 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