DE69426158T2

DE69426158T2 - Gerät und methode für kernresonanzuntersuchungen

Info

Publication number: DE69426158T2
Application number: DE69426158T
Authority: DE
Inventors: Martin Blanz; Alec Smith
Original assignee: BTG International Ltd
Current assignee: BTG International Ltd
Priority date: 1993-09-27
Filing date: 1994-09-23
Publication date: 2001-05-17
Anticipated expiration: 2014-09-24
Also published as: JP2005221512A; GB2282666B; AU7787094A; CA2172487A1; GB9419279D0; CA2172487C; DE69426158D1; GB2282666A; WO1995009368A1; JPH09504104A; IL111048A; IL111048A0; GB9319875D0; EP0724727B1; US5814987A; EP0724727A1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein Gerät und ein Verfahren zum Untersuchen einer Probe mittels Kernquadrupolresonanz.
Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine NQR- Untersuchung auf das Vorhandensein bestimmter Substanzen in einer Probe, die NQR-Effekte zeigen. Solche Substanzen umfassen Drogen wie z. B. Heroin und Kokain und Explosivstoffe wie z. B. TNT, RDX, HMX und PETN. Typischerweise könnten das Gerät und Verfahren verwendet werden, um auf das Vorhandensein solcher Substanzen im Flughafengepäck hin zu untersuchen.
Verfahren zur NQR-Untersuchung auf das Vorhandensein bestimmter Substanzen hin sind z. B. bekannt aus den GB- Patentanmeldungen Nr. GB-2254923, GB-2255414 und GB-2255830 (die alle im Namen der British Technology Group Ltd. angemeldet sind). Derartige Verfahren beinhalten die Schritte Anregen der Probe, um eine NQR-Resonanz anzuregen, und Nachweisen des Antwortsignals der NQR-Resonanz. Da die Substanzen von Interesse (wie z. B. Heroin, Kokain, TNT, RDX, HMX und PETN) gut charakterisierte und ausgeprägte Resonanzantwortcharakteristiken aufweisen, kann das Antwortsignal der NQR-Resonanz analysiert werden, um Information darüber zu gewinnen, ob eine bestimmte Substanz in einer Probe vorhanden ist oder nicht. Falls bestimmt wird, daß die Substanz vorhanden ist, kann ein Alarm ausgelöst werden.
Bei den bekannten Verfahren nimmt die Anregung die Form von Pulsen einer Hochfrequenzbestrahlung ein. Im Zeitbereich ist die Wellenform dieser Pulse rechteckig. Solche Rechteckpulse erscheinen im Frequenzbereich als ein Spektrum mit einer scharfen zentralen Spitze und Seitenbändern, die von der zentralen Spitze weg in der Amplitude abnehmen. Man erkennt, daß die Bandbreite des Frequenzbereichs eines Rechteckpulses mit seiner Dauer (oder Breite) im Zeitbereich invers zusammenhängt, so daß die Bandbreite umso größer ist, je kürzer der Puls ist. Da die exakte NQR-Frequenz von der Temperatur der Probe abhängig ist, ist eine große Bandbreite erforderlich (typischerweise 20 kHz), um auf das Vorhandensein der verschiedenen interessierenden Substanzen hin zu untersuchen, wenn die Probentemperatur nicht exakt bekannt ist. Dies erfordert einen kurzen Puls (z. B. 30 us). Um die Substanz ausreichend anzuregen, damit nachweisbare Antwortsignale abgeleitet werden, kann die Spitzenhochfrequenzleistung des Pulses in Abhängigkeit vom Volumen der Sonde z. B. 2 kW oder mehr betragen. Solch ein Pegel einer Spitzenleistung kann unerwünscht hoch sein.
Die vorliegende Erfindung trachtet danach, ein Gerät und ein Verfahren zur NQR-Untersuchung zu schaffen, die gegenüber der in den bekannten Techniken erreichten eine ähnliche Leistungsfähigkeit bieten können, aber eine niedrigere Spitzenhochfrequenzleistung nutzen und die Verwendung von Rechteckpulsen vorzugsweise vermeiden.
Ein weiterer Stand der Technik von Bedeutung ist in US-A- 5 153 515, Magnetic Resonance in Medicine 5 (1987) 217-237, EP-A-0 394 504 und EP-A-0 242 911 beschrieben. Keines dieser Dokumente beschreibt Kernquadrupolresonanz-Techniken.
WO-A-92/21989 offenbart ein Bilderzeugungsverfahren, das eine Kernquadrupolresonanz nutzt, und ein Untersuchungsverfahren, das ebenfalls eine Kernquadrupolresonanz nutzt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gerät zum Untersuchen einer Quadrupolkerne enthaltenden Probe mittels Kernquadrupolresonanz (NQR) geschaffen, aufweisend eine Einrichtung zum Anregen der Probe; eine Einrichtung, um das Antwortsignal nachzuweisen, und eine Steuerungseinrichtung, die dafür eingerichtet ist, die Anregungseinrichtung zum Anregen der Probe zu steuern, um eine NQR-Resonanz anzuregen, wobei die Anregung mindestens einen Anregungspuls umfaßt, der oder jeder Anregungspuls einen ausgewählten Anregungsfrequenzbereich abdeckt, die Phase des oder jedes Anregungspulses über den ausgewählten Bereich mit der Anregungsfrequenz nicht- linear variiert, wobei die Steuerungseinrichtung ferner dafür eingerichtet ist, die Nachweiseinrichtung zu steuern, um das NQR-Antwortsignal nachzuweisen.
Die Anregung ist geeigneterweise eine gepulste Anregung bei einer Trägerfrequenz ν&sub0;, und die Phase der Anregung variiert mit dem Frequenzversatz (Δν = ν - ν&sub0;) nicht-linear.
Diese Erfindung ergibt sich aus der überraschenden Entdeckung auf dem Gebiet der Kernquadrupolresonanz, die gemäß der Erfindung gemacht wurde, daß durch Anwenden einer Anregung, deren Phase mit der Anregungsfrequenz nicht-linear variiert, die Spitzenleistung der Anregung sehr signifikant reduziert werden kann. In einem Beispiel wurde die Spitzenleistung um mehr als eine Größenordnung reduziert. Eine äußerst signifikante Reduzierung im Spitzen-Hochfrequenzmagnetfeld wurde ebenfalls erreicht.
Aus einem Artikel mit dem Titel "Generation of optimal excitation pulses for two energy level systems using an inverse Fourier transform method" von Guan, S. (J. Chem. Phys. Bd. 96, Nr. 11, 1992, S. 7959 ff.) ist bekannt, auf dem verschiedenen technischen Gebiet einer magnetischen Kernresonanz (NMR) eine Anregung zu verwenden, deren Phase mit der Anregungsfrequenz nicht-linear variiert. Eine derartige Anregung wird verwendet, um ein verschiedenes Problem zu lösen, nämlich das einer NMR-Lösungsmittelunterdrückung. Die Anregung ergibt ein gekerbtes Spektrum im Frequenzbereich. Ein früherer Artikel von Guan, S. hat den Titel "General phase modulation method for stored waveform inverse Fourier transform excitation for Fourier transform ion cyclotron mass spectrometry", J. Chem. Phys., Bd. 91, Nr. 2, 1989, S. 775 ff. (siehe auch Abschnitt 4.2.3. des Buchs mit dem Titel "Fourier Transforms in NMR, Optical and Mass Spectrometry, A Users' Handbook" von Marshall, A. G. und Verdun, F. R., veröffentlicht von Elsevier, 1990).
Man würde jedoch nicht erwarten, daß die von Guan vorgeschlagene Technik zum Verwenden solch einer Anregung in einer NMR-Untersuchung auf eine NQR-Untersuchung anwendbar ist, weil sie sich auf die Annahme stützt, daß die Substanz, die getestet wird, ein System mit zwei Niveaus ist, das den Blochschen Gleichungen genügt.
Es sollte besonders erwähnt werden, daß die Blochschen Gleichungen auf NMR in Flüssigkeiten, Ionenzyklotronresonanz, FT-Massenspektrometrie und elektronische Laserspektroskopie anwendbar sind. Sie sind jedoch nicht auf Substanzen anwendbar, die NQR-Effekte zeigen. Aus diesem Grund würde man nicht erwarten, daß die Technik von Guan bei NQR funktioniert.
In der Tat ist es überraschend, daß die Technik bei NQR wirklich funktioniert, und nicht ganz verstanden warum.
Es ist ebenfalls besonders zu erwähnen, daß die Technik von Guan bewußt auf die Wellenform im Zeitbereich der Anregung begrenzt ist, die nur amplitudenmoduliert ist, nicht aber auch ansonsten phasenmoduliert ist. (Man wird verstehen, daß eine Amplitudenmodulation allein, wenn die Amplitude zwischen positiven und negativen Werten variiert, mit einer Modulation der Phase z. B. zwischen 0 und 180º verbunden ist.)
Für die Dauer der Anregung ist der Modul der Anregungswellenform im Zeitbereich ungleich Null. Dies kann den Vorteil haben, daß die Spitzenleistung (und das Hochfrequenzmagnetfeld) der Anregung beträchtlich reduziert wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anregungseinrichtung dafür eingerichtet, eine Anregung anzuwenden, deren Wellenform im Zeitbereich sowohl amplituden- als auch phasenmoduliert ist. Im Gegensatz zu dem Fall, bei dem die Wellenform nur amplitudenmoduliert ist, kann diese Anordnung genutzt werden, um eine Anregungswellenform zu erzeugen, deren Einhüllende keine Nulldurchgänge aufweist.
In dieser Ausführungsform enthält die Anwendungseinrichtung vorzugsweise eine Einrichtung zum Erzeugen von zwei Signalen, die eine relative Phasenverschiebung von 90º aufweisen, und eine Einrichtung zum Kombinieren der Signale, um die amplituden- und phasenmodulierte Anregung zu bilden. Andererseits enthält die signalerzeugende Einrichtung vorzugsweise eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals und zum Teilen des Signals in zwei Signale mit relativer 90º-Phasenverschiebung. Diese beiden Merkmale können eine einfache Methode liefern, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen.
Es ist besonders zu erwähnen, daß diese Merkmale per se aus einem Artikel mit dem Titel "High-Speed Phase and Amplitude Modulator", von Wittebort, R. J. et al. (J. Magn. Reson., Bd. 96, 1992, S. 624 ff.) bekannt sind. Der in diesem Artikel beschriebene Modulator ist so entworfen, daß er bei einer Trägerfrequenz von 30 MHz weit oberhalb des Frequenzbereichs von z. B. 0,5 bis 6 oder 8 MHz betrieben wird, der bei einer NQR-Untersuchung mit ¹&sup4;N wahrscheinlich von Interesse ist.
Zwei Arten eines Signals können für eine spätere Teilung erzeugt werden. Die Erzeugungseinrichtung kann dafür eingerichtet sein, ein Trägersignal mit einer festen Amplitude zu erzeugen. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Erzeugungseinrichtung dafür eingerichtet sein, ein Signal mit einer variierenden Amplitude zu erzeugen.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform ist die Anwendungseinrichtung vorzugsweise dafür eingerichtet, eine Anregung anzuwenden, deren Wellenform im Zeitbereich amplitudenmoduliert, im übrigen nicht aber phasenmoduliert ist. Diese Ausführungsform kann nicht zulassen, daß derartig niedrige Spitzenanregungsleistungen erreicht werden, wie sie mit anderen Ausführungsformen erreichbar sind, kann aber einfacher herzustellen sein, da eine direkte Modulation der Phase nicht erforderlich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anwendungseinrichtung dafür eingerichtet, eine Anregung anzuwenden, deren Wellenform im Zeitbereich gemäß einer Chirp- Funktion moduliert ist. Dies ist ein besonders einfaches Verfahren, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen, da eine Chirp-Funktion einfach zu implementieren ist.
In einer beliebigen Ausführungsform enthält die Anregungseinrichtung vorzugsweise eine Einrichtung zum Erzeugen eines Trägersignals und eine Einrichtung zum Modulieren des Trägersignals, um eine Anregung zu erzeugen, deren Phase über den ausgewählten Anregungsfrequenzbereich mit der Anregungsfrequenz nicht-linear variiert. Dies kann ein besonders zweckmäßiger Weg sein, um die Erfindung in die Praxis umzusetzen. Die modulierende Einrichtung enthält vorzugsweise eine Einrichtung zum Speichern einer Darstellung einer modulierenden Wellenform zum Modulieren des Trägersignals.
Die Variation der Phase der Anregung mit der Anregungsfrequenz kann bezüglich der Trägerfrequenz ν&sub0; z. B. symmetrisch oder asymmetrisch sein. In jedem Fall ist die Phasenvariation vorzugsweise quadratisch (d. h. proportional (ν - ν&sub0;)²); es wurde festgestellt, daß dies niedrige Spitzenanregungsleistungen ergibt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Phase mit statischem Rauschen zu variieren, dies kann aber ein Rauschspektrum ergeben; ein weiterer Nachteil kann sein, daß die Wellenform im Zeitbereich viele Nulldurchgänge aufweist, so daß die Zeit nicht effizient genutzt wird.
Falls die Phasenvariation quadratisch ist, werden dann in einer besonders bevorzugten Ausführungsform mehrere Anregungspulse auf solch eine Weise angewendet, um zumindest ein Echoantwortsignal zu erzeugen. Es kann vorteilhaft sein, im Gegensatz zu Abklingsignalen einer induzierten Magnetisierung Echoantwortsignale zu erzeugen, speziell unter Umständen, in denen die Spin-Gitter-Relaxationszeit T&sub1; der Substanz, die gerade getestet wird, relativ lang ist.
Dieses Merkmal ergibt sich aus der überraschenden Entdeckung, die gemäß der vorliegenden Erfindung gemacht wurde, daß geformte Pulse, in welchen die Phasenvariation quadratisch ist, die Phase des NQR-Antwortsignals erhalten. Eine derartige Phasenerhaltung ist für die erfolgreiche Erzeugung von Echos notwendig.
Der Modul des Anregungsspektrums im Frequenzbereich ist über den ausgewählten Anregungsfrequenzbereich vorzugsweise im wesentlichen konstant. Folglich kann die Anregung über den Frequenzbereich gleichmäßig sein.
Diese Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zur Untersuchung einer Quadrupolkerne enthaltenden Probe mittels Kernquadrupolresonanz (NQR), umfassend:
Anregen der Probe, um eine NQR-Resonanz zu erzeugen, wobei die Anregung mindestens einen Anregungspuls umfaßt, der oder jeder Anregungspuls einen ausgewählten Anregungsfrequenzbereich abdeckt, die Phase des oder jedes Anregungspulses über den ausgewählten Bereich mit der Anregungsfrequenz nicht-linear variiert;
und Nachweisen des NQR-Antwortsignals.
Eine ausgewählte NQR-Resonanz kann angeregt werden, und, falls dies der Fall ist, ist die Dauer der Anregung vorzugsweise kürzer als die doppelte Abklingzeit T&sub2;* der induzierten Magnetisierung, die dieser Resonanz entspricht. Dies ist ein wichtiges Merkmal, welches sicherstellen kann, daß kein inakzeptabler Verlust des NQR-Antwortsignals auftritt, bevor das Signal nachgewiesen ist. Die Dauer ist in der Tat vorzugsweise geringer als 100%, 75% oder gar 50% von T&sub2;*.
Analoge Verfahren sind ebenfalls vorgesehen.
Alle oben erwähnten Merkmale treffen auf diese bevorzugten Gesichtspunkte der Erfindung zu.
In einem weiteren eng zusammengehörenden Aspekt schafft die Erfindung ein Verfahren zum Verlängern der Abklingzeit T&sub2;* einer induzierten Magnetisierung bei Kernquadrupolresonanz (NQR) einer Quadrupolkerne enthaltenden Probe, das ein Anregen der Probe über einen ausgewählten Anregungsfrequenzbereich umfaßt, um eine NQR-Resonanz anzuregen, wobei die Phase der Anregung über den ausgewählten Bereich mit der Anregungsfrequenz nicht-linear variiert.
Dieser Aspekt der Erfindung ist auf die Entdeckung gemäß der vorliegenden Erfindung zurückzuführen, daß, falls ein Kernsignal mit einer variierenden Phase angeregt wird, die Länge des Zerfalls der induzierten Magnetisierung im Vergleich zum Fall einer einfachen Anregung mit konstanter Phase größer sein kann. Die Gründe dafür scheinen den im folgenden angegebenen Gründen analog zu sein, warum unter solchen Umständen die angewandte Anregung selbst länger ist.
Falls eine signifikante Änderung in der Abklingzeit T&sub2;* der induzierten Magnetisierung zu beobachten ist, sollte die angewandte Anregung eine beträchtliche Phasenvariation innerhalb der Bandbreite des Kernsignals aufweisen. Daher ist ein geeigneter Test der Technik eine breite Kernresonanzlinie wie z. B. die NQR-Linie bei 3460 kHz von RDX mit einer Bandbreite von 1 kHz.
Die Technik dieses Gesichtspunkts der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel besonders nützlich sein, wenn T&sub2; kürzer als T&sub2; ist, um Totzeitprobleme eines Abschaltens der Sonde zu vermeiden, oder unter Umständen, in denen nur kleine HF-Amplituden und daher kleine Umklappwinkel verwendet werden können.
Verfahrensmerkmale, die den verschiedenen Gerätemerkmalen irgendeines Gesichtspunkts der Erfindung analog sind, können ebenfalls vorgesehen sein und umgekehrt.
Die der Erfindung zugrundeliegende Theorie sowie bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nun nur beispielhaft mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 (Stand der Technik) einen rechteckigen Anregungspuls im Zeitbereich (Fig. 1(a)) und dessen Äquivalent im Frequenzbereich (Fig. 1(b)) zeigen;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform eines Geräts zur NQR-Untersuchung gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
Fig. 3(a) bis 3(e) ein erstes Beispiel eine NQR-Tests veranschaulichen;
Fig. 4(a) bis 4(f) ein zweites Beispiel eines NQR- Tests veranschaulichen;
Fig. 5 ein Blockdiagramm einer Variante der bevorzugten Ausführungsform eines Geräts zur NQR-Untersuchung ist; und
Fig. 6(a) bis 6(f) ein drittes Beispiel eines NQR- Tests veranschaulichen.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Basistheorie wird zuerst beschrieben. Bezugnehmend auf Fig. 1, welche den bekannten rechteckigen Anregungspuls zeigen, erscheint dieser Puls im Zeitbereich als die Wellenform in Fig. 1(a) und ist im Frequenzbereich dem in Fig. 1(b) gezeigten Spektrum äquivalent. Das Spektrum von Fig. 1(b) enthält eine scharfe zentrale Spitze und Seitenbänder, welche von der zentralen Spitze weg in der Größe abnehmen. Man erkennt, daß das Spektrum in Fig. 1(b) die Fouriertransformierte der Wellenform in Fig. 1(a) ist; die letztgenannte Wellenform ist die inverse Fouriertransformierte dieses Spektrums. Man erkennt auch, daß Fig. 1(a) tatsächlich nur die Einhüllende des Pulses (oder noch präziser eine Hälfte der Einhüllenden des Pulses) zeigt, insofern als der Puls viele Hochfrequenzoszillationen aufweisen kann.
Man kann zeigen, daß für einen Rechteckpuls mit einer Dauer T, einer Bandbreite Δν bei halber Höhe und einer Spitzenpulsleistung P T gleich 0,6/Δν ist und P proportional 1/T² ist, vorausgesetzt daß (bei NQR) das Produkt BHFT und daher der Umklappwinkel konstant bleiben. BHF ist als die Amplitude des oszillierenden Hochfrequenzfeldes definiert. Daher weist der bekannte Rechteckpuls den Nachteil auf, daß eine Spitzenleistung stark (tatsächlich quadratisch) zunimmt, wenn die Bandbreite zunimmt.
Aus einer Analyse des Rechteckpulses ergibt sich, daß die hohe Leistungsanforderung zwei Hauptfaktoren zuzuschreiben ist. Zunächst verbrauchen die im Frequenzbereich auftretenden Nebenkeulen beträchtliche Leistung, ohne zum nützlichen Teil des Spektrums (der zentralen Spitze) beizutragen. Zweitens ist der Bereich von Anregungsfrequenzen, die im Puls enthalten sind, zur Zeit Null in Phase. Daher gibt es eine hohe Kohärenz zwischen den verschiedenen Frequenzen bei und sehr nahe dem Zeitpunkt Null, aber destruktive Interferenz zu anderen Zeiten. Folglich hat der Puls eine kurze Dauer und eine hohe Spitzenleistung.
Es wurde bei NQR nun festgestellt, daß eine Lösung für das erste dieser Probleme darin besteht, einen Puls zu verwenden, welcher so geformt ist, daß er ein beinahe rechteckig geformtes Frequenzspektrum ergibt (d. h. der Modul der Anregung im Frequenzbereich ist über den ausgewählten Anregungsfrequenzbereich im wesentlichen konstant). Ein Formen des Pulses wird durch eine inverse Fouriertransformation des nahezu rechteckigen Frequenzspektrums erreicht, um die erforderliche Form der Anregungswellenform im Zeitbereich zu erhalten.
Es wurde nun festgestellt, daß die Lösung für das zweite dieser Probleme (hohe Kohärenz nahe dem Zeitpunkt Null) darin besteht, eine Anregung zu verwenden, deren Phase mit der Frequenz nicht-linear variiert, so daß die Phasen in dem Zeitbereich verwürfelt werden. Daher gibt es zwischen den verschiedenen Frequenzen über eine signifikant längere Dauer konstruktive Interferenz, als es für den einfachen Rechteckpuls der Fall ist, und gleichzeitig weniger konstruktive Interferenz zum Zeitpunkt Null. Folglich kann der Anregungspuls eine längere Dauer und eine niedrigere Leistung aufweisen. Tatsächlich wurde für eine quadratische Phasenvariation festgestellt, daß bei konstantem Umklappwinkel die Leistung P für solch einen Puls eher nahezu proportional Δν als Δν² ist, wie es für den rechteckigen Anregungspuls der Fall ist. Diese Schlußfolgerung ergibt sich aus der Beziehung P Δν/tP oder BHF (Δν/tP)1/2, worin tP die Pulslänge ist; Δν und tP nicht abhängig sind (sie sind es für den einfachen Rechteckpuls), wobei so bei konstant gehaltenem tP wir BHF (Δν)1/2 und P Δν erhalten. Es wurde ebenfalls festgestellt, daß die Leistung für eine gegebene Anregungsbandbreite Δν der Dauer des Pulses umgekehrt proportional ist. Die Dauer ist in der Praxis nur durch die Dauer der Abklingzeit T&sub2;* der induzierten Magnetisierung der speziellen, in Frage kommenden Substanz begrenzt. Dies wird später ausführlicher diskutiert.
Die Variation der Phase mit der Frequenz sollte nicht- linear sein, um ein geeignetes Verwürfeln der Phasen sicherzustellen. Eine lineare Phasenvariation hat nur den Effekt, daß eine Zeitverschiebung erzeugt wird, hat aber nicht den Effekt des Verwürfelns von Phasen. Es wurde in der Tat festgestellt, daß für eine NQR-Untersuchgung eine quadratische Phasenvariation optimal sein kann.
Mit Verweis auf Fig. 2 wird nun eine bevorzugte Ausführungsform eines Geräts zur NQR-Untersuchung beschrieben. Diese Ausführungsform ist besonders zum Nachweis des Vorhandenseins einer speziellen Substanz in einer Probe (wie z. B. einem Koffer oder dergleichen) geeignet. Das Gerät umfaßt allgemein einen Steuerungscomputer 100, eine Einrichtung 102 zum Anwenden eines oder üblicher mehrerer kontinuierlicher Hochfrequenz-Anregungspulse auf die Probe, die einen ausgewählten Anregungsfrequenzbereich abdecken, und für eine gegebene Dauer, eine Einrichtung 104 zum Erzeugen geformter Pulse zum Durchleiten zur Anwendungseinrichtung 102, eine Einrichtung 106 zum Nachweisen des NQR-Antwortsignals und einen hörbaren oder visuellen Alarm 108, der dem Bediener das Vorhandensein der zu untersuchenden Substanz signalisiert. Obgleich nicht veranschaulicht enthält das Gerät normalerweise einige Einrichtungen wie z. B. eine Fördereinrichtung zum Transportieren der Probe relativ zum Gerät, so daß eine Reihe von Proben "ohne Abschalten" untersucht werden kann.
Mit der Technik der bevorzugten Ausführungsform wird jeder einzelne Anregungspuls so geformt, daß eine Phase während des Pulses und vorzugsweise über einen wesentlichen Teil der Dauer des Pulses, z. B. über zumindest 50%, eher vorzugsweise mindestens 75 oder 90%, am meisten bevorzugt über den gesamten Puls variiert. Die Phasenmodulation ist in der Zeit vorzugsweise kontinuierlich, wobei der Anregungspuls selbst in der Zeit kontinuierlich ist (d. h. es gibt keine Periode während des Pulses, in der die Anregung abgeschaltet ist, obgleich die Anregung instantan durch Null gehen kann).
Ausführlicher die bevorzugte Ausführungsform betreffend enthält die Einrichtung 102 zur Anwendung von Anregungspulsen einen Hochfrequenz-Leistungsverstärker 110, dessen Ausgang mit einer HF-Sonde 112 verbunden ist, die eine oder mehrere HF-Spulen enthält, die um die (nicht dargestellte) zu untersuchende Probe angeordnet sind.
Die HF-Sonde 112 bildet auch einen Teil der Nachweiseinrichtung 106, welche ebenfalls eine HF-Empfänger- und Nachweisschaltung 120 enthält.
Die geformte Pulse erzeugende Einrichtung 104 umfaßt einen Pulsprogrammierer 130 zum Erzeugen von Triggersignalen, um den Puls zeitlich festzulegen, ein von SMIS, Großbritannien, hergestelltes Spektrometer 132 zum Erzeugen eines Hochfrequenz-Trägersignals bei einer bekannten Trägerreferenzfrequenz und mit fester Amplitude, wobei das Signal durch die Triggersignale ausgelöst wird, einen von Farnell, Großbritannien (Modellnr. SFG 25), hergestellten Funktionsgenerator 134 zum Erzeugen einer Wellenform aus einer gespeicherten Darstellung, um die Amplitude des Trägersignals zu modulieren, wobei die Ausgabe des Funktionsgenerators auch durch die Triggersignale initiiert wird, und einen Ringmischer 136 zum Mischen der modulierenden Wellenform und des Trägersignals und Durchleiten des gemischten Signals zum HF-Leistungsverstärker 110. Man erkennt folglich, daß die geformte Pulse erzeugende Einrichtung 104 auf die Probe eine Anregungswellenform im Zeitbereich anwenden kann, die amplituden-, im übrigen nicht aber phasennoduliert ist.
Der Computer 100 steuert schließlich alle Pulse, ihre Hochfrequenz, die Zeit, Breite, Amplitude und Phase. Er ist dafür eingerichtet, die Anwendung der Anregungspulse im wesentlichen gleichzeitig mit der Ankunft einer bestimmten Probe neben der Sonde 112 zeitlich festzulegen. Er dient auch dazu, das nachgewiesene NQR-Antwortsignal von der Nachweiseinrichtung 106 zu empfangen und es zu verarbeiten, eine Signaladdition oder -subtraktion auszuführen und schließlich den Alarm 108 auszulösen, falls dies zweckmäßig ist.
Wie vorher erwähnt wurde, basiert die Erfindung auf der Phase der Anregung, die mit der Anregungsfrequenz nicht- linear variiert. Folglich kann die Anregung als eine komplexe Funktion im Frequenzbereich (der Form E(ω) = Ereell(ω) + i.Eimaginär(ω)) dargestellt werden. Im allgemeinen ist die Anregung auch eine komplexe Funktion in dem Zeitbereich (der Form (E(t) = Ereell(t) + i.Eimaginär(t)). Daher wird eine rein amplitudenmodulierte Anregungswellenform im Zeitbereich im allgemeinen für die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht adäquat sein, so daß das Gerät von Fig. 2 im allgemeinen ungeeignet ist. Es gibt jedoch spezielle Fälle, für die dieses Gerät verwendet werden kann.
Zwei solche Fälle werden nun mit Verweis auf Fig. 3 bzw. 4 beispielhaft dargelegt. In beiden Beispielen hatten die Funktionen im Zeitbereich keine feste Länge, so daß es notwendig war, sie an beiden Enden symmetrisch abzuschneiden, wo sie gegen Null strebten. Das Ergebnis des Abschneidens bestand darin, daß verschiedene Artefakte im Frequenzbereich erzeugt wurden. Diese konnten durch Verwenden einer gewissen Form einer Apodisation, falls erwünscht, reduziert (nicht aber vermieden) werden.
Im ersten Beispiel (Fig. 3) wurde für das Anregungsspektrum im Frequenzbereich eine Rechteckform ausgewählt. Die Phasenvariation über den ausgewählten Anregungsfrequenzbereich war bezüglich des Frequenzversatzes (Δν = ν - ν&sub0;) quadratisch und um die Mitten- (Träger-) Frequenz (ν&sub0;) asymmetrisch. Das heißt, im unteren Frequenzhalbbereich variierte die Phase quadratisch und war negativ, bei der Mittenfrequenz war die Phase Null und im oberen Frequenzhalbbereich variierte die Phase quadratisch und war positiv.
Die durch inverse Fouriertransformation dieses Spektrums erhaltene Wellenform im Zeitbereich ist in Fig. 3(a) (der Realteil der Wellenform) und Fig. 3(b) (der Imaginärteil) dargestellt. Die Wellenform war auf eine Dauer von 1 ms abgeschnitten. Man beachte, daß in diesem Beispiel der Imaginärteil in der Theorie Null sein sollte und nur auftritt, weil die Mitte des Spektrums bei Punkt 512 von 1024 Punkten statt zwischen 512 und 513 genommen wurde.
Es versteht sich, daß in den Fig. 3(a) und 3(b) das Hochfrequenz-Trägersignal der Klarheit halber weggelassen wurde. Tatsächlich stellen die Fig. 3(a) und 3(b) die modulierende Wellenform (Formgebungsfunktion) dar, die mit dem Trägersignal gemischt wird. Diese Konvention wird von hier an benutzt.
Fig. 3(c) zeigt den Modul der Fouriertransformation der Wellenform der Fig. 3(a) und 3(b). Die Abweichung von einer reinen Rechteckform wird durch das Abschneiden der Wellenform hervorgerufen.
Fig. 3(d) ist die gleiche wie Fig. 3(c), außer daß der Imaginärteil der Wellenform im Zeitbereich (siehe Fig. 3(b)) auf Null gesetzt wurde. Man kann erkennen, daß sich Fig. 3(d) nicht übermäßig von Fig. 3(c) unterscheidet. Dies verhält sich so, weil der Imaginärteil der Wellenform in jedem Fall klein war. Daher ist es akzeptabel, den Imaginärteil der Wellenform zu ignorieren und als die modulierende Wellenform nur den in Fig. 3(a) gezeigten Realteil zu nutzen.
Folglich wurde im ersten Beispiel in der Praxis nur die in Fig. 3(a) gezeigte Wellenform als die modulierende Wellenform in der ersten Ausführungsform des Gerätes (Fig. 2) genutzt. Diese Wellenformamplitude moduliert das Trägersignal, moduliert es aber ansonsten nicht in der Phase. Man versteht natürlich, daß sogar eine "reine" Amplitudenmodulation (die z. B. durch Multiplikation von zwei Signalen miteinander erreicht wird) eine Phasenänderung (zwischen 0 und 180º) hervorruft.
Fig. 3(e) zeigt das Ergebnis eines Experiments mit dem Explosivstoff RDX als der Substanz von Interesse. Das Gerät zur NQR-Untersuchung wurde verwendet, um eine der ¹&sup4;N-ν- Resonanzen von RDX (die eine nahe 5192 kHz mit einer Abklingzeit T&sub2;* der induzierten Magnetisierung von ungefähr 1,4 ms bei Raumtemperatur und einer Linienbreite von 200 Hz) anzuregen. Die Variation der integrierten Fläche unter dem durch die Nachweiseinrichtung nachgewiesenen NQR-Signal bezüglich der Trägerfrequenz des Spektrometers ist dargestellt. Die kreisförmigen Datenpunkte stellen einen Anregungspuls mit einer Bandbreite (dem ausgewählten Anregungsfrequenzbereich) von 20 kKz dar; die Bandbreite für die quadratischen Datenpunkte betrug 10 kHz.
Man kann erkennen, daß die beiden Sätze von experimentellen Datenpunkten gut übereinstimmen. Für die Bandbreite von 20 kHz betrug die Spitzenleistung (P) für den Puls 208 W für einen Puls mit 90ºeffektiv. Dies wird verglichen mit einer Spitzenleistung von 2000 W für den entsprechenden Rechteckpuls der gleichen Anregungsbandbreite.
Im zweiten Beispiel (Fig. 4) wurde für das Anregungsspektrum im Frequenzbereich wieder eine bezüglich der Trägerfrequenz symmetrische Rechteckform ausgewählt, aber nur die obere Hälfte des gewünschten rechteckigen Spektrums wurde ausgewählt. Die Phäsenvariation über den ausgewählten Anregungsfrequenzbereich war quadratisch. Das Beispiel stützt sich auf die Tatsache, daß, falls eine Trägerfrequenz ν0 mit einem linear modulierenden Signal νm multipliziert (gemischt, amplitudenmoduliert) wird, die Resultierende ein Paar um den ursprünglichen Träger symmetrische Frequenzen ohne den Träger selbst ist: ν1,2 = ν&sub0; ± vm. Falls daher eine komplexe Wellenform abgeleitet wird, die eine Hälfte der gewünschten Bandbreite auf einer Seite der Trägerfrequenz abdeckt und dann nur der Realteil dieser Wellenform genommen wird, wird die vollständige Bandbreite abgedeckt. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht.
Fig. 4(a) zeigt den Modul der durch inverse Fouriertransformation der oberen halben Bandbreite erhaltenen Wellenform im Zeitbereich. Die gepunkteten Linien geben an, wo die Wellenform abgeschnitten wurde, um eine Pulsdauer von 1 ms zu erzeugen. Fig. 4(b) zeigt den abgeschnittenen Realteil dieser Wellenform. Dieser Realteil ist die modulierende Wellenform, die verwendet wurde, um das Trägersignal zu modulieren. Fig. 4(c) zeigt den Realteil der Fouriertransformierten der abgeschnittenen Wellenform von Fig. 4(b), während Fig. 4(d) den Modul dieser Transformation zeigt. Die Abweichung von einer Rechteckform ergibt sich wieder nur aufgrund des Abschneidens. In Fig. 4(d) ist die Trägerfrequenz als eine gepunktete Linie dargestellt. Es ist aus Fig. 4(d) klar, daß es eine Anregung beider Seiten der Trägerfrequenz gibt.
Fig. 4(e) zeigt das Ergebnis eines ähnlichen Experiments zu dem in bezug auf Fig. 3(e) beschriebenen, wobei aber die modulierende Wellenform von Fig. 4(b) statt der von Fig. 3(a) verwendet wurde. Die Bandbreite des Anregungspulses betrug 20 kHz. Das Diagramm in Fig. 4(e) paßt gut zu dem in Fig. 3(e). Die Spitzenleistung (P) für den Puls betrug für einen Puls mit 90ºeffektiv 133 W.
Fig. 4(f) ist ein zu dem in Fig. 4(e) gezeigten ähnliches Diagramm, außer daß es unter Verwendung einer modulierenden Wellenform abgeleitet wurde, die durch inverse Fouriertransformation der unteren Hälfte der Bandbreite erhalten wurde. Diese modulierende Wellenform ist tatsächlich die Zeitumkehrung der in Fig. 4(b) gezeigten. Die Fig. 4(e) und 4(f) unterscheiden sich nur dadurch, daß die erstgenannte eine Spitze in dem NQR-Signal nahe 5192 kHz zeigt, während die letztgenannte im gleichen Gebiet eine Minimumkurve zeigt. Falls das NQR-Antwortsignal der Anregung eng folgen würde, könnte man erwarten, daß das Gebiet beinahe flach (wie in Fig. 4(d) gezeigt) ist.
Die Erklärung für diesen Unterschied lautet wie folgt. Für das Experiment von Fig. 4(e) wurden am Beginn des Pulses Frequenzen weit weg von der Trägerfrequenz angelegt, wohingegen am Ende Frequenzen nahe der Trägerfrequenz angelegt wurden, wie man in Fig. 4(b) sehen kann. Somit wurden zu verschiedenen Zeitpunkten verschiedene NQR-Resonanzen angeregt. Die Abklingzeit T&sub2;* einer induzierten Magnetisierung von 1,4 ms für die spezielle Resonanzfrequenz von RDX, das untersucht wurde, ist nicht viel größer als die Pulslänge von 1 ms. Daher sind die Resonanzen weit weg von der Mittenfrequenz, die am Beginn des Pulses angeregt wurden, während des Pulses schon teilweise abgeklungen und daher schwächer zu der Zeit, zu der nach dem Ende des Pulses ein Nachweis stattfindet, als die näher zur Mitte liegenden, die nur am Ende des Pulses angeregt werden. In Fig. 4(f) gilt das Umgekehrte, da eine zeitinvertierte Funktion verwendet wurde, was die Umkehrung der Spitze von Fig. 4(e) erklärt.
Es ist daher wichtig, wenn man NQR-Tests unter Verwendung der vorliegenden Erfindung ausführt, daß die Pulsdauer in bezug auf T&sub2;* der Substanz, die gerade getestet wird, sorgfältig gesteuert wird, um einen inakzeptablen Verlust eines NQR- Antwortsignals vor einem Nachweis zu verhindern. Daher ist die Pulsdauer vorzugsweise kürzer als die doppelte T&sub2;*, eher vorzugsweise nur 100%, 75, % oder gar 50% von T&sub2;*. Im vorliegenden Fall beträgt sie 1 ms/1,4 ms 70%.
Eine Methode, die Pulsdauer bezüglich T&sub2;* zu maximieren, bestünde darin, dafür zu sorgen, daß das Gerät zur NQR- Untersuchung eine gegebene Anzahl von Pulsen der in bezug auf Fig. 4(e) beschriebenen Art, gefolgt von einer gleichen Anzahl Pulse der in bezug auf Fig. 4(f) beschriebenen Art oder umgekehrt erzeugt. Eine Addition der beiden Gruppen von Antworten würde dann eine im wesentlichen flache Antwort über die Anregungsbandbreite ergeben. Diese Technik kann wichtig sein, wenn die Explosivstoffe TNT und PETN untersucht werden, da man erwartet, daß für solche Explosivstoffe T&sub2;* kürzer ist, als sie für RDX ist.
Die spezielle ν&sub0;-Linie von RDX, die wie oben erwähnt ein T&sub2;* von ungefähr 1,4 ms hat, ist eine besonders vorteilhafte Linie zur Untersuchung. Die anderen ν&sub0;-Linien haben T&sub2;*s, die kürzer als 1 ms sind, und würden daher die Verwendung eines kürzeren Pulses erfordern. Dies würde den Nachteil haben, daß die Spitzenleistung des Anregungspulses steigt.
Eine Variante der bevorzugten Ausführungsform eines Geräts zur NQR-Untersuchung wird nun mit Verweis auf Fig. 5 beschrieben. Es ist nur die geformte Pulse erzeugende Einrichtung 204 veranschaulicht; die restlichen Komponenten sind denjenigen der mit Verweis auf Fig. 2 beschriebenen Ausführungsform identisch. Im wesentlichen ist die Erzeugungseinrichtung 204 der Variante der Erzeugungseinrichtung 104 ähnlich, außer daß sie eine Anordnung mit Doppelkanal statt einer Anordnung mit Einzelkanal ist. Daher kann sie eine Wellenform erzeugen, die phasen- sowie amplitudenmoduliert ist.
Die Variante enthält wieder einen Pulsprogrammierer 230 und ein Spektrometer 232. Zwei Funktionsgeneratoren 234a und 234b und zwei Ringmischer 236 sind jedoch vorgesehen. Außerdem sind ein Teiler 238 für ein 0º-90º-Phasenquadrätur- Hybrid, ein Kombinierer 240 und Widerstände 242 und 244 vorgesehen. In dieser Ausführungsform ist der Teiler 238 ein Teiler mit 5 MHz, der von Mini Circuits (U. S. A.) hergestellt wird und die Modellnummer PSCQ 2-5-1 trägt; der Kombinierer 240 und die Mischer 236 werden beide von Hatfield (GB) gefertigt und tragen die Modellnummern DP102 bzw. MC 291. Die Widerstände 242 haben 56 Ω, während die Widerstände 244 560 Ω aufweisen. Das gesamte Netzwerk von Widerständen 242 zusammen mit den Widerständen 244 ergibt einen Widerstandswert von 50 Ω, der von den Funktionsgeneratoren 234 aus wahrgenommen wird.
Die Variante arbeitet wie folgt. Das Spektrometer 232 wird ausgelöst, und die Ausgaben der Funktionsgeneratoren 234 werden durch den Pulsprogrammierer 230 wie in bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben initiiert. Der Teiler 238 erzeugt aus dem Hochfrequenz-Trägersignal zwei Hochfrequenzsignale mit relativer 90º-Phasenverschiebung. Die Funktionsgeneratoren 234a und 234b erzeugen den Real- bzw. Imaginärteil der modulierenden Wellenform. Die Widerstände 242 liefern eine Impedanzanpassung mit den Kabeln von den Funktionsgeneratoren, während die Widerstände 244 die Spannungsabgabe der Funktionsgeneratoren in eine Stromabgabe zum Durchleiten zu den Mischern 236 umwandeln. Nach Mischen der relevanten modulierenden Wellenformen und Trägersignale in den Mischern 236 werden die beiden resultierenden Wellenformen im Kombinierer 240 kombiniert, um ein amplituden- und phasenmoduliertes Signal zum Durchleiten zum Hochfrequenz-Leistungsverstärker 110 zu bilden.
In einer Modifikation der Variante könnte ein einziger Funktionsgenerator vorgesehen sein. Die Ausgabe des Generators würde durch ein Phasenquadratur-Hybrid geleitet werden, deren beide Ausgaben zu den jeweiligen Mischern 236 geleitet werden würden. Diese Modifikation würde die Art einer Modulation erzeugen, die auf dem Gebiet der Telekommunikation als ein Seitenbandmodulation mit unterdrücktem Träger bekannt ist. Die Modifikation weist den möglichen Nachteil auf, daß das Phasenquadratur-Hybrid bei sehr niedrigen Frequenzen arbeiten würde.
Ein drittes Beispiel der Verwendung der vorliegenden Erfindung wird nun in bezug auf Fig. 6 beschrieben. Die Variante des mit Verweis auf Fig. 5 beschriebenen Gerätes wurde verwendet, wobei das Anregungsspektrum nominell rechteckig war und eine quadratische Phasenvariation aufwies. In Fig. 6(a) ist der abgeschnittene Modul der modulierenden Wellenform dargestellt, der durch inverse Fouriertransformation des gewünschten rechteckigen Anregungsspektrums im Frequenzbereich abgeleitet wurde. Die Real- und Imaginärteile dieser Wellenform sind in den Fig. 6(b) bzw. 6(c) gezeigt. Der Modul der Fouriertransformation dieser Wellenform ist in Fig. 6(d) dargestellt, wohingegen der Realteil dieses Spektrums in Fig. 6(e) dargestellt ist. Die in Fig. 6(d) gezeigte Wellenform ist nicht perfekt rechteckig, weil die Wellenform von Fig. 6(a) abgeschnitten wurde. Schließlich ist in Fig. 6(f) ein Oszillogramm des Anregungspulses des Zeitbereichs dargestellt. Dieses zeigt die Effekte der modulierenden Wellenform auf das Hochfrequenz-Trägersignal.
Die Spitzenleistung des Pulses betrug 1,44 W. Das Spitzenmagnetfeld (BHF) für den Anregungspuls war nicht größer als 0,16 mT bei einem Umklappwinkel von 30ºeffektiv und für eine Anregungsbandbreite von 15 kHz. Dies sind die niedrigsten Werte einer Spitzenleistung und von BHF von jedem der Beispiele. Diese niedrigen Werte wurden hauptsächlich erreicht, weil der Modul der Anregungswellenform im Zeitbereich nicht Null war (siehe z. B. Fig. 4(a)) und jede Einhüllende relativ flach war, so daß Leistung über die Dauer der Anregung so gleichmäßig wie möglich verteilt wurde.
In einem vierten Beispiel eines NQR-Tests hat man festgestellt, daß Echoantworten aus der NQR-Resonanz von RDX bei 5,19 MHz unter Verwendung geformter Pulse der oben beschriebenen Art erzeugt werden konnten. Für das Experiment wurde ein Paar geformte Pulse mit 90ºeffektiv verwendet. (Es sei besonders erwähnt, daß für zu erzeugende Echos der Umklappwinkel nahe 90ºeffektiv oder höher liegen muß). Neben dem größeren Umklappwinkel waren die einzelnen Pulse den in bezug auf das dritte Beispiel beschriebenen identisch. Insbesondere wurde eine quadratische Phasenvariation verwendet. Es wurde festgestellt, daß die Amplitude des Echosignals derjenigen ähnlich war, die unter Verwendung eines Paares Rechteckpulse mit 90ºeff erhalten wurde. Der Wert von BHF in diesem vierten Beispiel war 0,47 mT.
Es ist besonders zu erwähnen, daß es bei jeder der Ausführungsformen oder Beispiele, die oben beschrieben wurden, möglich sein sollte, die Phasenverzerrung im endgültigen Spektrum der Anregung durch Datenmanipulation auf der Grundlage der bekannten gewünschten Phasenabhängigkeit mit der Frequenz umzukehren. Statt des Moduls kann dann zu Nachweiszwecken das Absorptionsmodussignal verwendet werden.
Man hat festgestellt, daß die hierin beschriebenen geformten Pulse am meisten zufriedenstellend in Experimenten mit Substanzen verwendet werden können, die Signale aufweisen, welche relativ kleine Linienbreiten zeigen. Eine kleine Linienbreite ist vorzuziehen, weil sie die Anregung großer Frequenzbereiche mit niedrigem BHF-Feld und niedriger Leistung ermöglicht. Falls nur breite Linien verfügbar sind, kann es notwendig sein, eine höhere Leistung zu verwenden. Für RDX ist eine gute Linie die bei 5190 kHz, die eine Linienbreite von nur etwa 200 MHz bei Raumtemperatur hat.
Es versteht sich natürlich, daß die vorliegende Erfindung oben rein beispielhaft beschrieben wurde und Modifikationen eines Details innerhalb des Umfangs der Erfindung vorgenommen werden können.

Claims

1. Gerät zum Untersuchen einer Quadrupolkerne enthaltenden Probe mittels Kernquadrupolresonanz (NQR), aufweisend:

eine Einrichtung (102), um die Probe anzuregen;

eine Einrichtung (106), um das Antwortsignal nachzuweisen; und

eine Steuerungseinrichtung (100), die dafür eingerichtet ist, die Anregungseinrichtung zur Anregung der Probe zu steuern, um eine NQR-Resonanz anzuregen, wobei die Anregung mindestens einen Anregungspuls umfaßt, wobei der oder jeder Anregungspuls einen ausgewählten Anregungsfrequenzbereich abdeckt, die Phase des oder jedes Anregungspulses über den ausgewählten Bereich mit der Anregungsfrequenz nicht-linear variiert, und wobei die Steuerungseinrichtung ferner dafür eingerichtet ist, die Nachweiseinrichtung zu steuern, um das NQR-Antwortsignal nachzuweisen.

2. Gerät nach Anspruch 1, worin während der Dauer der Anregung der Modul der Anregungswellenform des Zeitbereichs ungleich Null ist.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, worin die Anregungseinrichtung dafür eingerichtet ist, eine Anregung anzuwenden, deren Wellenform des Zeitbereichs entweder sowohl amplituden- als auch phasenmoduliert oder amplitudenmoduliert, aber nicht sonst phasenmoduliert ist.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Anregungseinrichtung eine Einrichtung zum Erzeugen eines Trägersignals und eine Einrichtung zum Modulieren des Trägersignals enthält, um eine Anregung zu erzeugen, deren Phase über den ausgewählten Bereich mit der Anregungsfrequenz nicht-linear variiert.

5. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Phase der Anregung im allgemeinen quadratisch mit dem Frequenzversatz variiert.

6. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Modul des Anregungsspektrums des Frequenzbereichs über den ausgewählten Anregungsfrequenzbreich im wesentlichen konstant ist.

7. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das zum Nachweis des Vorhandenseins einer gegebenen NQR-Substanz in der Probe dient, wobei es einen Alarm (108) enthält, um das Vorhandensein der Substanz anzuzeigen.

8. Verfahren zum Untersuchen einer Quadrupolkerne enthaltenden Probe mittels Kernquadrupolresonanz (NQR), umfassend:

Anregen der Probe, um eine NQR-Resonanz anzuregen, wobei die Anregung mindestens einen Anregungspuls umfaßt, der oder jeder Anregungspuls einen ausgewählten Anregungsfrequenzbereich abdeckt, die Phase des oder jedes Anregungspulses über den ausgewählten Bereich mit der Anregungsfrequenz nicht- linear variiert;

und Nachweisen des NQR-Antwortsignals.

9. Verfahren nach Anspruch 8, worin während der Dauer der Anregung der Modul der Anregungswellenform der Zeitdomäne ungleich Null ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, worin die Wellenform des Zeitbereichs entweder sowohl amplituden- als auch phasenmoduliert oder amplitudenmoduliert, aber nicht sonst phasenmoduliert ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, worin die Variation der Phase der Anregung mit der Anregungsfrequenz entweder symmetrisch oder asymmetrisch ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, worin die Phase der Anregung mit dem Frequenzversatz im wesentlichen quadratisch variiert.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, worin eine ausgewählte NQR-Resonanz mit mindestens einem Anregungspuls angeregt wird und die Dauer des oder jedes Anregungspulses kürzer als die doppelte Abklingzeit T&sub2;* der induzierten Magnetisierung, die der Resonanz entspricht, vorzugsweise kürzer als 100%, bevorzugter kürzer als 75% oder gar 50% von T&sub2;* ist.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, das zum Nachweis des Vorhandenseins einer gegebenen NQR-Substanz in der Probe dient.

15. Verfahren nach Anspruch 14, worin das Vorhandensein der Substanz durch einen Alarm (108) angezeigt wird.

16. Verfahren zum Verlängern der Abklingzeit T&sub2;* der induzierten Magnetisierung in einer Kernquadrupolresonanz (NQR) einer Probe, die Quadrupolkerne enthält, umfassend ein Anregen der Probe über einen ausgewählten Anregungsfrequenzbereich, um eine NQR-Resonanz anzuregen, wobei die Phase der Anregung über den ausgewählten Bereich mit der Anregungsfrequenz nicht-linear variiert.