АНТЕННАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ЯДЕРНОГО РЕЗОНАНСА, ИСКЛЮЧАЮЩАЯ ВЛИЯНИЕ НАВЕДЕННЫХ ПОМЕХ И ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
ANTENNA SYSTEM FOR DETECTING NUCLEAR RESONANCE, EXCLUDING EFFECT OF INDUCED INTERFERENCE AND TRANSIENT PROCESSES

Изобретение относится к области применения ядерного магнитного (ЯМР) и ядерного квадрупольного (ЯКР) резонансов для обнаружения веществ, содержащих атомы, ядра которых обладают квадрупольным моментом. Изобретение может быть использовано, например, для обнаружения наркотиков и взрывчатых веществ в багаже при транспортировке или при проведении досмотра пассажиров в аэропорту, а также для обнаружения инородных объектов в теле человека и животных.
Известен «Способ согласования радиоспектрометра ЯМР и устройство для его осуществления» авторов Е.Ф.Кондратьева, В.В.Федотова по авт. свид. СССР, №1539622, МПК G01N 24/28, заявл. 11.02.87; опубл. 30.01.1990, Бюл. No 4. Устройство, описанное в данном источнике, позволяет исключить переходные процессы в колебательном контуре путем шунтирования его на короткое время и подбора моментов нарастания переднего и спада заднего фронтов модулирующего импульса оконечного каскада, нагруженного на этот контур.
К недостаткам известного устройства можно отнести отсутствие возможности исключения влияния наведенных помех, а также сложность его настройки.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство, описанное в заявке США US 99/09283, G01V 3/00. RESONANCE DETECTION COIL THAT IS IMMUNE TO ENVIRONMENTAL NOISE/ GARROWAY, Allen, N, SUITS, Bryan, H., MILLER, Joel, B. (USA); заявл. 01.04.1998; опубл. 07.10.1999.
Это устройство принято нами в качестве прототипа. Оно содержит: металлический экран, катушку индуктивности, коаксиально помещенную в экран, и конденсатор, которые в совокупности образуют резонансный колебательный контур. Устройство включает также схему согласования передатчика с этим контуром, при этом катушка индуктивности, имеющая специальную форму и конструкцию, состоит из двух одинаковых половин и включена в схему таким образом, что во время детектирования сигнала обе половины работают в противофазе, что приводит к уничтожению наведенных помех.
К недостаткам прототипа следует отнести: отсутствие возможности исключения помех и переходных процессов, сложность конструкции (коаксиальный кабель, из которого изготовляется катушка индуктивности, имеет жесткую внешнюю оболочку - экран). Устройство требует также большой мощности закачки РЧ импульсов.
Цель изобретения: исключить влияние наведенных помех и переходных процессов на результаты детектирования. Попутной целью является упрощение конструкции устройства.
Поставленная цель достигается тем, что в антенной системе, содержащей металлический экран, катушку индуктивности и конденсатор, катушка индуктивности выполнена состоящей из последовательно соединенных двух плоских одинаковых спиралей, расположенных по обе стороны экрана. Последний выполнен в виде плоского металлического листа, а плоскости спиралей параллельны плоскости экрана и расположены на одинаковом расстоянии от него. Два одинаковых конденсатора образованы витками спиралей и металлическим экраном. Во время действия радиочастотного импульса спирали образуют два синфазно работающих резонансных контура, подключенных к выходу схемы согласования, а в режиме приема сигнала спирали образуют один резонансный контур и включены последовательно и противофазно. Схема согласования выполнена в виде г-образной цепочки, входом которой являются последовательно соединенные первая и вторая пары встречно-параллельно включенных диодов и согласующий конденсатор, а выходом служат последовательно соединенные вторая пара встречно-параллельно включенных диодов и согласующий конденсатор, причем, выход схемы согласования подключен к средней точке катушки индуктивности, а вход приемника подключен к любому концу катушки индуктивности.
Предлагаемое техническое решение позволяет максимально исключить наведение помех и переходных процессов, существенно упростить закачку радиочастотных импульсов большой мощности и повысить чувствительность устройства в момент приема сигнала.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена принципиальная электрическая схема устройства;
на фиг.2 схематично изображена конструкция устройства.
Устройство (фиг.1) содержит металлический экран 1, выполненный в виде плоского металлического листа, катушку индуктивности, состоящую из последовательно соединенных двух плоских одинаковых спиралей 2 и 3, расположенных по обе стороны экрана 1, причем, плоскости спиралей параллельны плоскости экрана и расположены на одинаковом расстоянии от него. Устройство включает также два одинаковых согласующих конденсатора 4 и 5, образованных витками спиралей 2 и 3 и металлическим экраном 1, и схему согласования, выполненную в виде г-образной цепочки (конденсатора 6 и двух включенных встречно-параллельно пар диодов 7 и 8). Входом схемы согласования являются последовательно соединенные первая и вторая пары встречно-параллельно включенных диодов и согласующий конденсатор, а выходом служат последовательно соединенные вторая пара встречно-параллельно включенных диодов и согласующий конденсатор. Выход схемы согласования подключен к средней точке катушки индуктивности, а вход приемника может быть подключен к любому концу катушки индуктивности.
Работа устройства осуществляется следующим образом:
Во время действия мощного радиочастотного импульса (фиг.2) пары диодов 7 и 8 открыты, а спирали 2 и 3 образуют два синфазно работающих идентичных резонансных контура, настроенных на частоту ядерного резонанса. По завершении радиочастотного импульса пары диодов 7 и 8 запираются, спирали 2 и 3 включаются противофазно и последовательно с согласующими конденсаторами 4 и 5, образуя резонансный контур, который работает на частоте ядерного резонанса с небольшими отклонениями. Противофазное включение спиралей в резонансном контуре позволяет исключить наведенные помехи и переходные процессы.