способ детектирования и идентификации химических соединений

Классы МПК:G01N24/00 Исследование или анализ материалов с помощью ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса или других спин-эффектов
G01N33/46 древесины 
Автор(ы):, ,
Патентообладатель(и):Калининградский государственный университет (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2005-06-27
публикация патента:

Использование: для обнаружения и идентификации химических соединений. Сущность: заключается в том, что детектирование и идентификацию химических соединений проводят путем определения линий спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающего последовательное воздействие парой радиочастотных подготовительных импульсов с различными частотами способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2 и способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1, охватывающими две линии в спектре ядерного квадрупольного резонанса облучаемого вещества, относящиеся к смежным переходам многоуровневой системы энергий ядерного квадрупольного резонанса, при этом после подачи подготовительных импульсов на одной из двух частот применяют многоимпульсную последовательность радиочастотных импульсов одинаковой длительности с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2, регистрацию и суммирование сигналов ЯКР осуществляют на переходе, смежном с переходом действия радиочастотных импульсов, причем сигналы ЯКР регистрируют на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 после каждого импульса многоимпульсной серии, действующей на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2. Технический результат: исключение влияний переходных процессов в аппаратуре и пьезоэлектрических сигналов на условия регистрации сигналов ЯКР, увеличение продолжительности регистрации сигнала ЯКР после каждого импульса и, как следствие, сокращение общего времени определения и идентификации химического соединения. 3 ил. способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124

способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124

Формула изобретения

Способ детектирования и идентификации химических соединений путем определения линий спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающий последовательное воздействие парой радиочастотных подготовительных импульсов с различными частотами способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2 и способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1, охватывающими две линии в спектре ядерного квадрупольного резонанса облучаемого вещества, относящиеся к смежным переходам многоуровневой системы энергий ядерного квадрупольного резонанса, отличающийся тем, что после подачи подготовительных импульсов на одной из двух частот применяют многоимпульсную последовательность радиочастотных импульсов одинаковой длительности с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2, регистрацию и суммирование сигналов ЯКР осуществляют на переходе, смежном с переходом действия радиочастотных импульсов, причем сигналы ЯКР регистрируют на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 после каждого импульса многоимпульсной серии, действующей на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к измерительной технике и может найти применение при обнаружении и идентификации химических соединений, в том числе взрывчатых соединений и наркотиков, с помощью метода ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР).

Известно изобретение "Способ идентификации химических соединений" по авторскому свидетельству №1303915 от 13 февраля 1985 года, М.Кл. G 01 N 24/00, авторов Г.В.Мозжухина, B.C.Гречишкина. Данный способ включает поиск одной из линий способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 исследуемого вещества путем воздействия на него многоимпульсной одночастотной серией радиоимпульсов с подготовительным импульсом, сдвинутым по фазе на 90° относительно последующих. После обнаружения сигнала ЯКР на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 из банка данных ЯКР выбирают химические соединения, спектры которых содержат компоненту на найденной частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1, для каждого из выбранных соединений в банке данных находят вторую частоту способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2, связанную общим энергетическим уровнем с способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1, воздействуют на образец высокочастотным полем на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 в виде серии радиоимпульсов и насыщают импульсом на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2, в интервале между первым и вторым импульсом указанной серии. По изменению сигнала ЯКР на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 судят о наличии химического соединения с частотами способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 и способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2.

Общими признаками известного и заявляемого способов является подтверждение регистрации по двум частотам и использование многоимпульсной последовательности на одном из переходов с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1, а также использование одного импульса на другом с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2.

Недостатком известного изобретения является необходимость наблюдения сигналов ЯКР после действия радиочастотных импульсов на той же частоте, на которой действуют радиочастотные импульсы. Мощные радиочастотные импульсы вызывают эффект переходных процессов в аппаратуре и резонансных контурах («звон»), длительность которых зависит от частоты заполнения радиочастотных импульсов и добротности резонансных контуров в аппаратуре. Таким образом, применение данного изобретения затруднено в случае мощных радиочастотных импульсов и низкочастотного диапазона спектра частот ЯКР. Для эффективного гашения "звона" необходимо использовать специальные устройства, которые в большинстве случаев не являются достаточно эффективными.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является изобретение «Three-frequency nuclear quadrupole resonance (NQR) (трехчастотный ядерный квадрупольный резонанс (ЯКР)», описанное в международной заявке WO 03/076952 от 28.09.2002, опубликованной 18.09.2003. В описании и формуле изобретения описаны как аппаратура для испытаний образцов методом ЯКР, так и способ детектирования этих образцов. Согласно способу, описанному в прототипе, осуществляют: генерирование первого радиочастотного импульса, имеющего первую предопределенную частоту, облучение указанного образца первым импульсом, генерирование второго радиочастотного импульса, имеющего вторую предопределенную частоту, облучение указанного образца вторым радиочастотным импульсом. После этого осуществляют детектирование сигнала ЯКР на третьей частоте в отклике облученного образца. Причем указанные импульсы и сигнал ЯКР определяются частотами ЯКР ядер.

Общим признаком прототипа с заявляемым техническим решением является воздействие на ЯКР систему радиочастотными импульсами с частотами способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 и способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2.

Однако регистрацию сигнала в указанном патенте осуществляют на третьей частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 3, на которой не действуют радиочастотные импульсы. При этом также достигается положительный эффект, связанный с исключением влияния переходных процессов после действия радиочастотных импульсов («звон»), а также мешающих сигналов, возникающих вследствие пьезоэлектрических резонансов в кристаллах. Как известно, ряд химических соединений в кристаллической форме обладают пьезоэлектрическим резонансом, частота которого зависит от размера кристаллов.

Основным недостатком данного способа является продолжительность детектирования, а также сложность практической его реализации. Объясняется это необходимостью использования системы трех отдельных каналов и трех катушек для трехчастотного детектирования. Такая конструкция оказывается достаточно сложной и плохо реализуемой в практических применениях. Отдельные особенности данной методики рассмотрены в работах K.L.Sauer, B.H.Suits, A.N.Garroway, J.B.Miller. Chem. Phys. Letters 342, 362-368 (2001) и K.L.Sauer, B.H.Suits, A.N.Garroway, J.B.Miller. J of Chem. Phys., vol.18. No11, 5071-5081 (2003). И в том, и в другом способах не используют многоимпульсные последовательности, позволяющие регистрировать множественные сигналы в каждом цикле наблюдения. А именно это позволяет сократить общее время детектирования.

К основным задачам, которые поставили перед собой авторы предлагаемого изобретения относятся: исключение влияния переходных процессов в аппаратуре, влияния пьезоэлектрических сигналов на условия регистрации сигналов ЯКР, а также повышение достоверности обнаружения, увеличение продолжительности регистрации сигнала ЯКР после каждого импульса и, как следствие, сокращение общего времени определения и идентификации химического соединения.

Поставленные задачи достигаются за счет того, что в способе детектирования и идентификации химических соединений путем определения линий спектра ядерного квадрупольного резонанса, включающем последовательное воздействие парой радиочастотных подготовительных импульсов с различными частотами способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2 и способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1, охватывающими две линии в спектре ядерного квадрупольного резонанса облучаемого вещества, относящиеся к смежным переходам многоуровневой системы энергий ядерного квадрупольного резонанса, после подачи подготовительных импульсов, на одной из двух частот применяют многоимпульсную последовательность радиочастотных импульсов одинаковой длительности с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2, а регистрацию и суммирование сигналов ЯКР осуществляют на переходе, смежном с переходом действия радиочастотных импульсов, причем сигналы ЯКР регистрируют на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 после каждого импульса многоимпульсной серии, действующей на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2.

Сущность данного изобретения состоит в регистрации сигналов ЯКР в многоуровневой системе энергетических уровней ЯКР на переходе, смежном с тем, на котором действуют радиочастотные импульсы многоимпульсной серии. При этом на наблюдаемом переходе способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2 в начальный момент времени действует подготовительный импульс. Однако после этого импульса сигналы ЯКР непосредственно не регистрируются. Они регистрируются после каждого импульса в многоимпульсной серии (ti-способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 )n, действующего на соседнем ненаблюдаемом переходе способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2 после предварительного импульса с задержкой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 . При этом способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 - временной интервал, ti - длительность радиочастотного импульса, n - количество циклов. Последовательность действий выглядит следующим образом. Предварительно вещество, содержащее квадрупольные ядра, подвергают двухчастотному радиочастотному воздействию. Два последовательных импульса на разных частотах переходов (первый импульс на нерегистрируемом переходе с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2 и длительностью t1, второй импульс, непосредственно следующий за первым, на смежном переходе с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1 и длительностью t2) создают новые неравновесные смешанные состояния, что приводит к появлению сигналов ЯКР на обоих переходах. Таким образом создается двухчастотное облучение ЯКР ядер. Воздействие на переходе с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2 многоимпульсной серии (ti-способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 )n приводит к сохранению сигналов ЯКР на обоих переходах. При этом наблюдаемые сигналы на том переходе, где не действует многоимпульсная серия, являются следствием предварительного двухчастотного воздействия и их можно называть комбинационными. Регистрация двухчастотных сигналов происходит на том переходе, где многоимпульсная серия не действует. Мешающие сигналы от радиочастотного импульса на этом переходе становятся ничтожно малыми по сравнению с сигналами ЯКР после импульсов на смежном переходе. Сигналы ЯКР на наблюдаемом переходе многократно суммируются. Наличие данных комбинационных сигналов свидетельствует о присутствии двух линий в спектре ЯКР химического соединения. И это позволяет однозначно идентифицировать химическое соединение по спектру ЯКР, а также исключить влияние на регистрацию сигналов переходных сигналов от радиочастотных импульсов, акустических помех и пьезоэффектов.

На фиг.2 представлена приведенная выше последовательность радиочастотных импульсов. Для простоты на регистрируемом переходе указаны сигналы ЯКР с частотой способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1.

В реальном эксперименте после радиочастотных импульсов возникают переходные процессы, которые являются следствием особенностей аппаратуры и возможностью присутствия пьезокристаллов в окружающем химическое соединение веществе. Поскольку для создания радиочастотного поля, действующего на определяемое химическое соединение, используются, как правило, резонансные контура, то это приводит к появлению времени нечувствительности приемной системы и, следовательно, к сокращению времени регистрации сигналов после каждого импульса. Известно, что характерное время переходного процесса ("звона") способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 в резонансном контуре зависит от добротности контура Q и резонансной частоты контура способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 0=2способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 0 как способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 При мощности импульсов около 1 кВт, добротности Q=200 на частоте ЯКР 842 кГц время восстановления приемника составляет около 6 мс (A.N.Garroway, M.L.Buess, J.B.Miller, B.H.Suits, A.D.Hibbs, G.A.Barral, R.Matthews, L.J.Burnett. IEEE TRANSACTIONS GEOSCIENCE AND REMOTE SENSING, VOL.39, NO.6, JUNE 2001, p.1108-1118). Поскольку время наблюдения сигнала индукции после каждого импульса составляет около 1 мс, постольку основным недостатком при наблюдении сигналов ЯКР в обычном импульсном методе является необходимость наблюдения сигналов ЯКР после действия радиочастотных импульсов на той же частоте, на которой действуют радиочастотные импульсы.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления способа.

Рассмотрим пример действия предлагаемого метода на ядрах азота N-14 со спином I=1 в гексагидро-1,3,5-тринитро-s-триазине C 3H6N6O6 (RDX) при комнатной температуре. Вид переходов системы квадрупольных энергетических уровней представлен на фиг.1. Для демонстрации метода используют переходы с частотами способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1=3359 кГц и способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 2=5048 кГц. Время продольной релаксации t 1, которое определяет максимальную длительность цикла наблюдения, для данного вещества составляет 10-15 мс. Длительность импульса t1=400 мкс, длительность импульса t2=220 мкс, интервал между импульсами способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 =600 мкс. В результате применения данного метода получают экспериментальную запись сигналов ЯКР на частоте способ детектирования и идентификации химических соединений, патент № 2289124 1=3359 кГц. При этом запись получают с помощью последовательного изображения временных интервалов после каждого импульса в использованной последовательности, что нашло отражение на фиг.2. Запись представлена на фиг.3.

Класс G01N24/00 Исследование или анализ материалов с помощью ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса или других спин-эффектов

устройство для воздействия инфракрасным излучением на коллагеновый слой кожи человека с визуализацией процесса -  патент 2527318 (27.08.2014)
мрт с гиперполяризационным устройством, использующим фотоны с орбитальным угловым моментом -  патент 2526895 (27.08.2014)
способ дистанционного обнаружения вещества -  патент 2526594 (27.08.2014)
способ оценки качества кварцевого сырья -  патент 2525681 (20.08.2014)
способ оперативного контроля качества нефти и нефтепродуктов -  патент 2519496 (10.06.2014)
импульсная последовательность для измерения параметров самодиффузии методом ядерного магнитного резонанса -  патент 2517762 (27.05.2014)
способ геохимической разведки для геоэкологического мониторинга морских нефтегазоносных акваторий -  патент 2513630 (20.04.2014)
способ дистанционного обнаружения вещества -  патент 2510015 (20.03.2014)
способ определения содержания твердого жира по данным ямр-релаксации -  патент 2506573 (10.02.2014)
способ определения содержания твердого жира по данным ямр-релаксации, прямой метод -  патент 2506572 (10.02.2014)

Класс G01N33/46 древесины 

способ анализа формы комля дерева -  патент 2529167 (27.09.2014)
способ анализа относительного сбега комбля березы на склоне оврага -  патент 2529058 (27.09.2014)
способ ультразвукового испытания технической древесины -  патент 2526648 (27.08.2014)
устройство для фиксации образца при дендроакустических испытаниях по раннему выявлению резонансных свойств древесины на корню -  патент 2523033 (20.07.2014)
способ сравнительного испытания древесины -  патент 2522862 (20.07.2014)
способ и устройство для измерения содержания влаги в биологическом материале -  патент 2519066 (10.06.2014)
способ измерения комля древесного растения -  патент 2495418 (10.10.2013)
способ анализа ветвей кроны дерева ели -  патент 2495417 (10.10.2013)
способ и устройство определения объема штабеля круглых лесоматериалов, расположенных на автомобиле -  патент 2492477 (10.09.2013)
способ определения химической безопасности древесного композиционного материала -  патент 2492476 (10.09.2013)
Наверх