FI103923B - Menetelmä ja laite NQR-testausta varten - Google Patents

Description

, 103923

Menetelmä ja laite NQR-testausta varten -Förfarande och anordning for NQR-testning Tämä patenttihakemus johtaa prioriteetin UK-patenttihakemuksesta nro 9106789.2 (2.4.1991), jonka selitys liitetään tähän viitteeksi.

5 Tämä keksintö liittyy ydin-kvadrupoli-resonanssimenetelmään ja -laitteeseen (NQR, Nuclear Quadrupole Resonance) näytteen testaamiseksi, jolla on ainakin yksi NQR-ominaisuus (erityisesti NQR-resonanssitaajuus tai NQR-relak-saatioaika, Tj, T2, T2e ja T2*), joka vaihtelee annetun ympäristöparametrin, kuten paineen, magneettikentän, tai erityisemmin lämpötilan mukaan. Se liit-10 tyy myös NQR-menetelmään ja laitteeseen näytteiden testaamiseksi valittujen ytimien (erityisesti ytimien, joilla on spinkvanttiluku on kokonaisluku, kuten esimerkiksi l^N) läsnäolon suhteen. Se liittyy myös menetelmään, jolla määritetään lämpötilajakautuma näytetilassa.

Keksintöä voidaan soveltaa esimerkiksi kentällä tapahtuvaan, RDX-räjäh-15 teestä lähtevien l^N-kvadrupoliresonanssisignaalien ilmaisemiseen, kun räjähde on piilotettu paketteihin tai matkatavaraan, tai on henkilön päällä, tai sijoitettu räjäytyslaitteisiin. Toisena esimerkkinä sitä voidaan soveltaa piilotetun huumeen ilmaisemiseen, esimerkiksi lentokentillä.

NQR-mittauksilla on se etu, että ne eivät vaadi näytteen sijoittamista voimak-20 kaaseen magneettikenttään, ja sen vuoksi ne eivät vaadi suuria, kalliita ja näytteen kokoa rajoittavia magneettirakenteita, joita tarvitaan ydinmagneetti-sen resonanssin (NMR, nuclear magnetic resonance) mittauksiin.

Kvadrupoliytimillä on ydinspinkvanttiluku I, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin yksi (I > 1). Jos se on puolet kokonaisluvusta, niin kvadrupolivaikutus 25 (nolla-magneettikentässä) aiheuttaa kaksi kaksinkertaisesti vaillinaista tasoa tapauksessa I = 3/2 ja yhden sallitun siirtymisen (1/2 -> 3/2); kolme kaksinkertaisesti vaillinaista tasoa tapauksessa I = 5/2 ja kaksi voimakkaasti sallittua siirtymistä (1/2 -> 3/2, 3/2 -> 5/2) ja yhden heikosti sallitun siirtymisen (1/2 -> 5/2); jne. Sellaisilla ytimillä, joilla on kokonaisluku-spin, joista tärkein on 30 14N jolla I = 1, esiintyy yleensä kolme tasoa ja kolme siirtymätaajuutta, joka putoaa yhteen ytimillä, jotka ovat aksiaalisesti symmetrisissä ympäristöissä.

• Kaikilla näillä siirtymillä on ominainen taajuus ja relaksaatioaika (tai -ajat), joita voidaan käyttää tutkittavana olevan aineen tunnistamiseen. Nämä taa- 2 103923 juudet ja relaksaatioajat eivät riipu muista läsnä olevista aineista, edellyttäen ettei nillä ole siirtymiä samalla taajuusalueella.

Ydin-kvadrupoli-resonanssi-vastesignaalit ilmaistaan tavallisesti pulssitetun radiotaajuisen (rf) säteilyn avulla, jolla valittujen siirtymisten herättämiseksi 5 (resonanssitaajuudella vq) on oikea herätetaajuus (v0); ennalta asetettu puls sin leveys t; rf-kentän amplitudi Βχ; ja kääntymäkulma a; ja kehittää välittömästi pulssia seuraavan vaimenevan signaalin, joka tunnetaan vapaan induktion vaimennuksena (fid, free induction decay), ja kaiku voidaan kehittää kahdella tai useammalla pulssilla, joilla on ennalta määrätyt leveydet ja välit. 10 Maksimi-fid:n tuottava pulssin leveys annetulla kvadrupoliytimellä kiinteässä jauheessa merkitään tm, ja vastaava kääntymäkulma am (joka vastaa esimerkiksi "90-asteen" pulssia NMR:ssä).

Tavallisesti NQR-testeissä käytetään toistuvaa pulssijonoa, jossa pulssien välillä on välejä τ, jotka riippuvat relaksaatioajöistä Τχ, T2, ja T2e> ja kootaan 15 useampia fid:jä ja/tai kaikuja vaaditun ilmaisuherkkyyden aikaansaamiseksi. "Ilmaisuherkkyydellä" tarkoitetaan valittujen ydinten lukumäärää (tai ainemäärää), joka voidaan ilmaista annetulla todennäköisyystasolla kiinteässä näytetilavuudessa annetussa testiajassa. Tätä herkkyyttä voidaan edelleen parantaa kertyneiden signaalien Fourier-muunnoksella, niin että saadaan absorp-20 tiospektri, jonka peittämä pinta-ala sitten mitataan integroimalla sopivien rajojen välillä. Eräs N.E. Ainbinderin ym. artikkeli (Advances in Nuclear Quadrupole Resonance, 3, 1978, 67 - 130) antaa taustatietoa tästä tekniikan tasosta.

Esillä oleva keksinnöllä pyritään aikaansaamaan parempi menetelmä ja laite 25 NQR-testausta varten.

Esillä olevan keksinnön mukaan aikaansaadan menetelmä näytteessä olevien valittujen kvadrupoliytimien läsnäolon ilmaisemiseksi, jolloin ytimillä on ainakin yksi NQR-ominaisuus, joka vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, joka menetelmä käsittää ympäristöparametrin valittua aluetta vas-30 taavan ominaisuuden alueen määrittämisen, herätteen kohdistamisen näytteeseen ydinkvadrupoliresonanssin herättämiseksi, ja resonanssin vastesignaalin ilmaisemisen, jolloin heräte on sellainen, että ilmaistavissa oleva resonanssin vastesignaali voidaan herättää ominaisuuden koko alueella.

• 3 103923

Huomiota kiinnitetään artikkeliin T. Hirschfeld ym: "Short Range Remote NQR Measurements" (J. Molecular Structure, voi. 58, 1980, s. 63 - 77).

Huomiota kiinnitetään myös patenttihakemukseen nro WO 92/21987, jolla on myöhempi prioriteetti kuin esillä olevalla patenttihakemuksella.

5 Keksintö perstuu havaintoomme, että näytteen NQR-ominaisuudet, kuten resonanssitaajuus (tai -taajuudet), spin-hila -relaksaatioaika (Ti), spin-spin -relaksaatioaika (T2), tehollinen spin-spin -relaksaatioaika (T2e)> tai vapaan induktion vaimenemisen (fid-) relaksaatioaika (T2*), voivat vaihdella merkittävästi annetun ympäristöparametrin, kuten lämpötilan, paineen tai magneetti-10 kentän funktiona, ja että sen tähden nämä vaihtelut on otettava huomioon tai kompensoitava, kun NQR-testit suoritetaan, niin että katetaan ympäristö-parametrien ennalta määrätty alue. Sellaisella kompensoimisella voi olla odottamattomana etuna, että voidaan saavuttaa herkemmät testit kuin tähän saakka.

15 Koska NQR-testaus tavallisesti suoritettaisiin kentällä (kuten lentokentällä), ympäristöparametrin annettu ennalta määrätty alue voi tyypillisesti olla parametrin se alue, joka kentällä todennäköisesti kohdataan (mahdollisesti kansallisesti tai maailmanlaajuisesti keskimääräinen alue, tai tämän parametrin maksimialue). Jos parametrina on lämpötila, ennalta määrätty alue voi olla 20 +10 °C (mahdollisesti välillä 5 °G... 25 °C) tai +20 °C (mahdollisesti välillä -10 °C ... 30 °C). Alue voi olla niinkin suuri kuin väli -30 °C:sta (joka vastaa arktisia olosuhteita) +40 °C:een (joka vastaa aavikko-olosuhteita). Eräissä teollisissa sovellutuksissa voidaan kohdata huomattavasti laajempia lämpötila-alueita. Jos ympäristöparametrina on paine, ennalta määrätty alue voi olla 25 esimerkiksi +1 % (joka vastaa tyypillistä päivittäistä painealuetta) tai +5 % (joka vastaa maksimialuetta).

Tässä käytettynä termi "ilmaistavissa oleva" merkitsee edullisella tavalla signaali-kohinasuhdetta, joka ilmaisuvaiheen mittausajan puitteissa on merkittävästi todellisen tai odotettavissa olevien kohinatasojen yläpuolella, jolloin 30 merkitsevyysaste määritetään esimerkiksi tavallisin tilastollisin menetelmin, kuten t-jakautumalla.

Otettakoon esimerkiksi RDX-räjähteestä tulevien NQR-signaalien ilmaisu kun räjähde on piilotettu paketteihin tai matkatavaraan, tai on henkilön päällä, jolloin ympäristöparametrina on lämpötila. Tarkastellaan ensin NQR-ominai- 4 103923 suuden resonanssitaajuutta. Kaikki kyseeseen tulevat kolme resonanssitaa-juutta vx, Vy, vz, ovat kidevaiktusten takia triplettejä; lähellä 298 K:ä korkeimmalla oleva joukko (vx) esiintyy taajuudella 5047 kHz (Nj), 5192 kHz (N2), ja 5240 kHz (N3). Välillä 240 K - 340 K niiden taajuudet (kHz) nou-5 dattavat hyvin tarkasti yhtälöitä: N! vq(1) = 5148 - 0,223T - 0,000395T2 N2 vq(2) = 5277 - 0,139T - 0,000506T2 (1) N3 vq(3) = 5332 - 0,108T - 0,000670T2 jossa T on lämpötila.

10 Jos RDX-räjähde olisi lentokentällä matkatavaroissa, siihen kohdistuva lämpötilavaihtelu voi olla -30 / +20 °C keskiarvon 20 °C ympärillä (ts. vaihtelu alueella -10...+40 °C). Eri näytteet voivat olla eri lämpötilassa, ja/tai samassa näytteessä voi olla epätasainen lämpötila. Yhtälö (1) ennustaa, että vq(1) vaihtelee hyvin merkittävästi (välillä 5041 kHz...5062 kHz) lämpötila-15 alueella -10 °C...+40 °C. Esillä oleva keksinnössä voidaan esimerkiksi aikaansaada se, että heräte on sellainen että se herättää ilmaistavissa olevan NQR-resonanssin resonanssitaajuuksilla välillä 5041 kHz...5062 kHz, ts. lämpötila-alueella, joka todennäköisesti voidaan kohdata lentokenttämatka-tavaran osalta.

20 Tarkastellessamme NQR-ominaisuutta spin-hila -relaksaatioaikaa (Ti) olemme nyt havainneet, että lämpötilan (ja myös paineen) vaihtelujen vaikutukset spin-hila relaksaatioaikaan (Ti) voivat olla hyvin huomattavia. Esimerkiksi edellä selitetyllä RDX-näytteellä uskotaan, että lämpötila-alueella -10 °C...+40 °C Ti noudattaa kaavaa: 25 Ti = aT2 + bec/kT (3) jossa aja b vaihtelevat siirtymän mukaan, ja c on likimain 70 kJ mol'1.

·. RDX:n Ti vaihtelee Ni:n osalta yllättäen kertoimella, joka on likimain 8 vä lillä 5 °C...25 °C.

Olemme lisäksi havainneet, että Ti:n vaihtelun eräänä erityisen tärkeänä vai-30 kutuksena on suhde τ/Τι, jossa τ on pulssiväli peräkkäisten herätepulssien toistamisten välillä (joskus tunnettu pulssien toistoaikana). Esimerkin vuoksi viitataan kuvioon 1, jossa on esitetty signaalin voimakkuuden vaihtelu kään-tymäkulman (a) funktiona eri xfT\-arvoilla. Kuvio 1 on johdettu yhtälöistä, 5 103923 jotka on johtanut Vega (J. Chem. Phys., 1974, 61, 1099, yhtälö IV-29) spin-1 ytimille, ja jotka ennustavat pysyvän tilan NQR-signaalin voimakkuuden τ:η funktiona annetulla Τχ-arvolla; annetulla suhteella τ/Tj (< 5) signaalin ennustetaan kulkevan maksimin läpi, kun kääntymäkulmaa vaihdellaan, jolloin 5 tämä suhteen xfly.n maksimi kuvion 1 mukaan laskee alle arvon 5, kun siirrytään am:n alapuolella oleviin kääntymäkulmiin ja pieniin signaalin voimakkuuksiin. Jos oletetaan että kohdassa xfl\ = 5 kääntymäkulmaa am vastaava maksimi-fidrllä on suhteellinen voimakkuus yksi; kohdassa x[Y\ = 0,1 se on siirtynyt arvoon 0,3am, ja suhteellinen signaalin voimakkuus on 0,25. 10 Kun x on vakio ja kääntymiskulma am on vakio, t/Tj-suhteen vaihtelu välillä 1...0,1 (T^ kasvaa kertoimella 10, joka vastaa RDX:n Νχ:η osalta lämpötilan kasvua lähelle ympäristön lämpötilaa, karkeasti 20 °C) aiheuttaa noin 70 %:n häviön vastesignaalin voimakkuudessa. Sellainen häviö voi tehdä vastesignaalin havaitsemisen mahdottomaksi, jos se uppoaa kohinaan. Esillä 15 oleva keksintö voi ottaa huomioon Τχ:η vaihtelun ympäristöparametrin, kuten lämpötilan funktiona.

Olemme lisäksi havainneet, että relaksaatioajat T2, T2e ja T2* voivat vaihdella lämpötilan tai paineen vaihdellessa, vaikka yleensä uskotaan, että tämä vaihtelu on vähemmän korostettua kuin Tj:n osalta. Kuten hyvin tiedetään, 20 T2 ja Τ2ε ovat spin-spin -relaksaatioaikoja, joilla on merkitystä kaikujen syn nyttämisessä. T2*:lla on merkitystä fidiien muodostumiseen. Spin-spin-relak-saatioaikojen vaihtelun eräs tärkeä vaikutus kohdistuu suhteisiin xJT2,

Xe/T2e ja Tf/T2*> jossa xe on pulssiväli niiden pulssien välillä, joita käytetään : muodostamaan yksi tai useampia kaikuja, ja xf on pulssiväli niiden 25 (mahdollisesti eri taajuuksilla olevien) pulssien välillä, joita käytetään muodostamaan fidrjä. Näiden suhteiden vaihtelu on tärkeä, koska vastesignaalin voimakkuus on suhteiden xe/T2,xe/T2e ja tf/T2* funktio, jolloin eksponenttifunktio on eräs funktiomuoto, joka kohdataan usein. Esillä oleva keksintö voi jälleen ottaa huomioon sellaisten relaksaatioaikojen vaihtelun ympäristö- ' 30 parametrin, kuten lämpötilan funktiona.

Jos tarkasteltavana oleva NQR-ominaisuus on resonanssi taajuus, niin keksintöä käytäntöön sovellettaessa heräte voi olla ainakin yksi herätepulssi (esim. yksinkertainen tai yhdistetty pulssi) yhdellä ainoalla herätetaajuudella, jolloin pulssilla tai kaikilla pulsseilla on tehospektri, joka riittää herättämään ilmais-. 35 tavissa olevan NQR-resonanssin vastesignaalin sillä resonanssitaajuuksien alueella, joka vastaa ympäristöparametrin aluetta. Siten kaikki kohdattavat 6 103923 taajuudet ovat herätepulssin tai -pulssien tehospektrin puidessa (mieluimmin selvästi sen sisäpuolella). Tämän lähestysmistavan eräänä haittana ovat tarvittavat suuret rf-tehot.

Tämän takia pidetään edullisena, että heräte aikaansaadaan usealla eri heräte-5 taajuudella, niin että voidaan herättää ilmaistavissa oleva NQR-resonanssin vastesignaali resonanssitaajuuksien alueella, joka vastaa ympäristöparametrin aluetta. Tämä voidaan saavuttaa esimerkiksi käyttämällä erillisiä herätepuls-seja eri taajuuksilla, tai taajuusmoduloimalla yhden tai useamman herätepulssin perustaajuutta, tai muuttamalla jokaisen erillisen pulssin taajuutta.

10 Nyt minkä tahansa siirtymän signaalin voimakkuus vaihtelee poikkeama taajuuden Δν0 suhteellisen arvon ja Bl-kentän prekessiotaajuuden funktiona: hA (2) 2π 2 π jossa yn on gyromagneettinen suhde (^N-ytimille 1,932 x 10^ rad s~l T‘l).

15 Voimakkuus pienenee huomattavasti heti kun Δν0 tulee paljon suuremmaksi kuin vj. RDX:n N\-resonanssin osalta taajuudella 5047 kHz on kuviossa 2 esitetty vaihtelu 60 (us rf-pulssilla, jonka amplitudi on Bj, vastaten νχ-arvoa noin 9 kHz; signaalin voimakkuuden pieneneminen Δν0:η kasvaessa käy tärkeäksi, kun Δν0 on suurempi kuin noin 9 kHz.

20 Esillä olevassa keksinnössä voidaan maksimi taajuuspoikkeamaa pienentää niin, että se pysyy hyväksyttävissä rajoissa, kun heräte kohdistetaan näytteeseen useammalla eri taajuudella, niin että ilmaistavissa oleva NQR-resonanssin vastesignaali voidaan herättää resonanssitaajuuksien alueella, joka vastaa ympäristöparametrin aluetta. Jotta maksimi taajuuspoikkeama voitaisiin pitää 25 hyväksyttävissä rajoissa, tulisi olla mahdollisimman suuri lukumäärä eri taajuuksia, joilla heräte aikaansaadaan. Toisaalta on ristiriitaisena vaatimuksena, : että mitä suurempi taajuuksien lukumäärä on, sitä pidempi NQR-testi voi olla.

Jos tarkasteltavana oleva NQR-ominaisuus on relaksaatioaika, niin keksintöä 30 käytäntöön sovellettaessa heräte kohdistetaan edullisesti herätepulssien sarjana, useammalla erilaisella pulssivälillä ja/tai niin, että muodostuu useita erilaisia kääntymäkulmia, niin että voidaan herättää ilmaistavissa olevan NQR- 7 103923 resonanssin vastesignaali sillä relaksaatioajan alueella, joka vastaa ympäris-töparametrin aluetta.

Kuten edellä selitettiin, tämä perustuu havaintoihimme esimerkiksi lämpötilan ja paineen vaihtelujen vaikutuksista spin-hila-, spin-spin- ja fid -relaksaa-5 tioaikoihin ja vaikutuksista, joita nämä aiheuttavat signaalin voimakkuuteen.

Jos tarkasteltavana oleva relaksaatioaika on Tj, pulssivälit (tässä tapauksessa pulssien toistoajat, x) ja/tai kääntymäkulmat voidaan valita kuvion 1 yhteydessä selitettyjen periaatteiden mukaan, niin että herätetään ilmaistavissa oleva NQR-vastesignaali koko kiinnostuksen kohteena olevalla Tj-alueella. Jos 10 relaksaatioaika on T2, T2e tai T2*, niin koska signaalin voimakkuus on puls-sivälien ja kyseessä olevan relaksaatioajan suhteen funktio sekä kääntymä-kulman funktio, pulssivälejä (tässä tapauksessa välit, joita merkitään xe tai Xf) voidaan vaihdella suoraan kyseiseen relaksaatioaikaan verrannollisesti, tai muutoin voidaan kääntymäkulmaa sopivasti säätää, niin että voidaan herättää 15 ilmaistavissa oleva NQR-vastesignaali kyseisellä kiinnostavalla relaksaatioajan alueella.

On edullista, että NQR-testauksessa otetaan huomioon sekä resonanssitaajuuden että Ti :n vaihtelut, joita aiheuttavat ympäristöparametrin tai -parametrien vaihtelut. Tämän saavuttamiseksi heräte kohdistetaan edullisesti herätepulssi-20 en toistuvana sarjana eri herätetaajuuksien joukon jokaisella taajuudella, jolloin pulssien toistoaika on sama jokaisella sarjalla, ja jolloin kääntymäkulma on erilainen jokaisella sarjalla. Tämän järjestelyn eräänä erityisenä etuna on • se, että eri taajuuksiin liittyvät pulssit voidaan lomittaa ilman että jollakin taajuudella oleva pulssi häiritsisi toisilla taajuuksilla olevien pulssien muodos- 25 tamia vastesignaaleja. Jos halutaan ottaa huomioon T2 tai T2e -vaihtelut, ja kun heräte kohdistetaan herätepulssien sarjana eri herätetaajuuksien joukon jokaisella taajuudella, jolloin jokainen sarja sisältää useampia pulsseja kaikujen muodostamiseksi, niin pulssijoukon kaikkien pulssien välit (xe) ovat edullisesti erilaisia jokaisella sarjalla (ja ne valitaan ympäristöparametrista johtu-30 vien T2 tai T2e -vaihtelujen mukaisesti). T^:n vaihtelu voidaan siten edelleenkin kompensoida vaihtelemalla kääntymäkulmaa.

Jos halutaan ottaa huomioon T2*:n vaihtelut, ja kun heräte kohdistetaan herätepulssien sarjana erilaisten herätetaajuuksien joukon jokaisella taajuudella ♦ ilmaistavissa olevien fid.ien kehittämiseksi, kohdistetaan edullisesti eritaajui-35 siä pulsseja porrastetuin välein (xf), jotka valitaan T2*:n ympäristöparametrin 8 103923 mukaisen vaihtelun mukaan. xf voi olla jokin T2*:n kerrannainen (esim. kaksi tai kolme kertaa), niin että mahdollistetaan tuotetuista fid:eistä kohtuullisen osan havaitseminen, ennenkuin seuraava pulssi kohdistetaan, ilman että aika olisi niin pitkä että se tarpeettomasti hidastaisi testiä.

5 Nämä menetelmät T2, T2e tai T2*:n vaihtelujen huomioon ottamiseksi ovat erityisen edullisia, kun ne yhdistetään edellä mainitun menetelmän kanssa resonanssitaajuuden ja T|:n vaihtelujen huomioon ottamiseksi. Tässä tapauksessa kääntymäkulman säätö voidaan varata Tj:n vaihtelujen kompensoimiseksi, kun taas pulssivälien säätö voidaan varata T2, T2e tai T2*:n vaihtelu-10 jen kompensoimiseksi. Tämä johtaa kokeelliseen yksinkertaisuuteen.

Heräte on edullisesti sellainen, että NQR-vasteen signaali-kohinasuhde on oleellisesti yhtä suuri ainakin ympäristöparametrin kahdella eri arvolla. Pidetään edullisena, että signaali-kohinasuhde on oleellisesti yhtä suuri niin monella ympäristöparametrin eri arvolla kuin mahdollista, ja että se on oleelli-15 sesti vakio näiden arvojen välissä (ts. niin, että se on oleellisesti vakio ympäristöparametrin alueella). Termiä "oleellisesti" on tulkittava signaali-kohinasuhteen suurten vaihtelujen yhteydessä, joita voi syntyä ympäristöparametrin vaihteluilla. Siten "oleellisesti yhtä suurella" ja "oleellisesti vakiolla" voidaan tarkoittaa minimi-signaali-kohinasuhdetta, joka on alueella 50 %, 60 % tai 20 edullisesti 75 % maksimi-signaali-kohinasuhteesta.

Erityinen etu siitä, että NQR-vasteen signaali-kohinasuhde on oleellisesti yhtä suuri ainakin kahdella ympäristöparametrin eri arvolla ja oleellisesti vakio ympäristöparametrin alueella, on se että se helpottaa näytteessä olevien valittujen ydinten läsnäolon tarkkaa NQR-testausta, jota esimerkiksi vaaditaan 25 edellä olevassa RDX-ilmaisun esimerkissä. Keksinnössä on ajateltavissa, että tuotettaisiin hälytyssignaali, jos ylitetään ilmaisun ennalta määrätty kynnysarvo. Tämä kynnysarvo voidaan tyypillisesti johtaa suorittamalla joukko kokeita muilla kuin kiinnostuksen kohteena olevalla aineella, niin että voidaan määrittää odotettavissa olevat taustakohinan tasot. Kynnysarvo voitaisiin tyy-30 pillisesti asettaa näiden odotettavissa olevien tasojen yläpuolelle (edullisesti monen keskihajonnan verran näiden tasojen yläpuolelle). Järjestämällä niin, että signaali-kohinasuhde pysyy oleellisesti vakiona ympäristöparametrin alueella, kynnysarvon vaikutus pysyy myös oleellisesti vakiona. Toisin anoen, ilmaisun herkkyys säilyy oleellisesti vakiona.

9 103923

Oleellinen signaali-kohinasuhteen yhtäsuuruus voitaisiin saavuttaa "jälki-käsittelemällä" ilmaistua NQR-vastesignaalia jollakin kohinasuodattimella.

Se saadaan kuitenkin edullisemmin "esikäsittelemällä", signaalin voimakkuuksien sopivin säädöin. Ymmärretään, että signaali-kohinasuhteen 5 "kohina"-komponenttia ei tarvitse erityisesti mitata. Tavallisesti voidaan olettaa, että kohina on näennäisesti muuttumaton ympäristöparametrin alueella. Kun näin on, signaali-kohinasuhteen säilyttäminen oleellisesti yhtä suurena vähentää tarvetta NQR-vastesignaalin vomakkuuden pitämiseksi oleellisesti yhtä suurena. Jos kohina todella vaihtelee alueella, niin sopivasti vaihteleva 10 kynnysarvo voisi olla sopiva.

Keksinnössä varaudutaan siihen, että NQR-vasteen signaali-kohinasuhde voidaan saattaa oleellisesti yhtä suureksi ympäristöparametrin mainituilla ainakin kahdella eri arvolla kompensoimalla resonanssitaajuuksien Tj, T2, T2e tai T2* vaihteluja. Itse asiassa kompensointi voi koskea sellaisten muutosten 15 yhdistelmää tai jopa kaikkia sellaisia muutoksia.

Jos näytteen NQR-resonanssitaajuus vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, ja jos heräte kohdistetaan useammalla eri herätetaajuudella, pidetään edullisena että näiden taajuuksien lukumäärä ja niiden välit ovat sellaiset, että NQR-vasteen signaali-kohinasuhde on oleellisesti vakio ympäristö-20 parametrin alueella. Jos edellä esitetyssä esimerkissä vqO) on välillä 5041 kHz...5062 kHz lämpötila-alueella -10 °C...+40 °C, niin tämä VQ(l):n alue voidaan kattaa käyttämällä kahta herätepulssisarjaa, joista toinen on radiotaa-’ juudella 5048 kHz ja toinen taajuudella 5055 kHz; maksimipoikkeama jossa kin määritellyllä alueella olevassa lämpötilassa on Δν0 = 7 kHz, ja jompi-25 kumpi pulssijono tuottaa ilmaisun optimiherkkyyden tai lähes optimiherk-kyyden pulssileveydellä 60 ps ja kun vj > 9 kHz, jolloin NQR-vastesignaalin voimakkuus säilyy oleellisesti vakiona. Olettaen että kohina on vakio kiinnostavalla taajuusalueella, niin signaali-kohinasuhde ja siten myös ilmai-. sun herkkyys säilyy oleellisesti vakiona.

30 Tässä esimerkissä spektrometri viritetään keskitaajuudelle 5051,5 kHz ja mit-tapään Q-kerroin ja vastaanottimen kaistanleveys valitaan niin, että signaali-vasteita taajuuksilla 5041 kHz ja 5062 kHz vahvistetaan yhtä paljon. Molempien rf-pulssijonojen koottujen ridden tai kaikujen erillisen Fourier-muun-• noksen jälkeen absorptiomuotosignaalit kummastakin sitten erikseen integ- 35 roidaan taajuusrajojen välillä, jotka on ennalta asetettu varmistamaan, että 10 103923 spektriviivojen pääosa sijaitsee integrointirajojen välillä taajuusalueen 5041 kHz ja 5062 kHz kaikissa kohdissa; tässä esimerkissä integrointirajoilla (esimerkiksi) 2 kHz ja 10 kHz saadaan signaali jommastakummasta heräte-taajuudesta 5048 kHz, 5055 kHz. Alempi raja 2 kHz valitaan perusviiva-5 vastesignaalin muutosten vaikutusten pienentämiseksi. Sitten tutkitaan erikseen kummankin rf-jonon integraaleja, tai ne summataan summalähdön muodostamiseksi. Ymmärretään, että selitetyssä esimerkissä eri heräte-taajuuksilla olevat herätepulssit joissakin tapauksisa voivat herättää yhden ainoan resonanssitaajuuden merkittävän suureksi. Sellaisten pulssien 10 summattu lähtö ei tässä esimerkissä ole lähetkään yhtä suuri kuin jos pulssit kohdistettaisiin toisistaan erillisinä, ja jos niiden lähdöt sitten summattaisiin, koska ensimmäinen pulssi kyllästää seuraavat vastesignaalit (vaikka tämän selvästikään ei aina tarvitse olla näin).

Yksinkertaisuuden vuoksi heräte edullisesti kohdistetaan n-1 tasavälein ole-15 villa taajuuksilla, jossa n on lähinnä oleva kokonaisluku, joka täyttää yhtälön: n > Av0/Avoff jossa n > 2, Δν0 on puolet resonanssitaajuusalueen arvosta, joka vastaa ympä-ristöparametrin aluetta, ja Av0ff on likimain yhtä suuri kuin prekessiotaajuus (vl) (ja on siten mittana taajuuden maksimipoikkeamasta, jonka yläpuolella 20 määrätylle resonanssitaaj uudelle havaittaisiin vasteen signaali-kohinasuhteen huomattavat pienenemiset).

Alin taajuus voi tämän johdosta olla (v0 - Δν0)/(2 + Av0ff), seuraava (v0 - Δν0)/(2 + 2Av0ff), jne. Edellä esitetyssä esimerkissä Fourier-muunnetun spektrin integrointirajat voidaan sitten asettaa välillä (esimerkiksi) 2 kHz...

25 Av0ff. Sitten kaikkien pulssijonojen integraaleja voidaan tarkastella peräkkäin, tai ne voidaan summata lopullisen lähdön muodostamiseksi. Vastaanottimen kaistanleveys ja rf-kelan Q-kerroin valitaan niin, että saadaan vakio-herkkyys taajuusalueella v0 - Δν0 ... v0 + Δν0 .

Jos näytteen jokin relaksaatioaika vaihtelee annetun ympäristöparametrin 30 funktiona, ja jos heräte kohdistetaan herätepulssien sarjana useammalla eri pulssivälillä ja/tai niin, että tuotetaan useita erilaisian kääntymäkulmia, niin pulssivälit ja/tai kääntymäkulmat ovat edullisesti sellaiset, että NQR-vasteen signaali-kohinasuhde pysyy oleellisesti vakiona ympäristöparametrin alueella.

11 103923 Tämä voi helpottaa tarkkaa NQR-testausta näytteessä olevien valittujen yti-mien läsnäolon suhteen, kuten aikaisemmin selitettiin.

Jos näytteen NQR-resonanssitaajuus myös vaihtelee ympäristöparametrin funktiona, ja jos herätepulssit kohdistetaan useammalla eri herätetaajuudella, 5 niin eri herätetaajuuksiin liittyvät pulssivälit ja/tai kääntymäkulmat ovat edul lisesti sellaiset, että tuotetaan NQR-vastesignaali, jolla on oleellisesti sama signaali-kohinasuhde ympäristöparametrin kulloisillakin arvoilla, joilla NQR-resonanssitaajuus on yhtä suuri kuin kulloinen herätetaaj uus. Tämä tarjoaa erityisen yksinkertaisen tavan resonanssitaajuuden ja relaksaatioajan vaihte-10 luiden kompensoimiseksi.

Esimerkkinä tarkastellaan tapausta, jossa käytetään vain kahta herätetaajuutta. Jotta taattaisiin ilmaisun herkkyyden pysyminen samana kahdella eri taajuudella, joilla on eri spin-hila -relaksaatioajat, kääntymäkulmaa a on muutettava Vega:n yhtälöiden mukaan, joko käyttämällä erilaisia pulssimuotoja 15 (erityisesti leveyksiä) tai erilaisia rf-tehoja näillä kahdella taajuudella. Valintamenetelmää havainnollistetaan kaaviollisesti kuviossa 1 pysyvän olotilan signaalilla, joka kehitetään pulssijonojen kahdella eri xfT\- suhteella. Jos taajuuden ja lämpötilan τ!Ύ\ on 1, niin kääntymäkulman asettaminen arvoon 0,17 am tuottaa saman vastesignaalin voimakkuuden kuin toinen taajuus, 20 jonka τίϊ\ on 0,1 ja kääntymäkulma 0,3 am. Siten kertymälukumäärä jommallakummalla taajuudella antaa saman integroidun signaalivoimakkuuden, ja siten yleensä saman signaali-kohinasuhteen.

·. Valitut kääntymäkulmat ovat oikeita vain herätetaajuuksien pistetaajuuksilla, mutta välitaajuksilla poikkeamien vaikutukset pienenevät, jos peräkkäisten 25 säteilytystaajuuksien integroidut signaalivoimakkuudet summataan. Käytän nössä näytteiden välillä esiintyvien lämpötilan vaihtelujen ja/tai näytteen sisäisten lämpötilavaihtelujen aiheuttamat Bj-kentän epähomogeenisuudet ja vaihtelevat kääntymäkulmat varmistavat myös sen, ettei ideaalisia ennusteita ‘; tarkasti noudateta. Tämän vuoksi saattaa olla välttämätöntä, että annetussa ta- 30 pauksessa ennustettuihin kääntymäkulmiin sovelletaan pieniä säätöjä, niin että otetaan huomioon sellaiset vaikutukset annetulla kelan muodolla ja NQR-taajuudella.

Vaikka heräte voi sopivasti olla suorakaidepulssien muodossa, saattaa olla edullista, että heräte sisältää ainakin yhden herätepulssin, jonka muoto on sel-35 lainen, että sen tuottama vastesignaalin voimakkuus on oleellisesti vakio ra- 12 103923 joitetulla resonanssitaajuuden alueella. Yksinkertaisilla suorakaidepulsseilla on tyypillisesti käyrän vastesignaalin ominaisuudet, kuten kuviossa 2 esitetty; sopivasti muotoillun pulssin suhteellisen tasaisen käyrän etuna olisi tasaisempi ilmaisuherkkyys rajoitetulla resonanssitaajuusalueella. Alan ammatti-5 lainen tuntee sopivia pulssimuotoja. Eräs erityisen sopiva pulssimuoto on Hermite-pulssi (ks. artikkeli M. McCoy ja W.S. Warren, J. Mag. Res., 1985, 65, 178), jolla lisäetuna on se, että se vaatii vähemmän tehoa kuin suorakai-depulssi annetun Βχ-kentän tuottamiseksi.

Keksintö ulottuu laitteeseen näytteen NQR-testiä varten, jolloin näytteellä on 10 ainakin yksi NQR-ominaisuus, joka vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona; laitteen käsittäessä: - muistivälineet, joihin talletetaan tietoa siitä, miten jokainen NQR-ominai-suus vaihtelee ympäristöparametrin ennalta määrätyllä alueella; - välineet herätteen kohdistamiseksi näytteeseen NQR-resonanssin herättämi-15 seksi; - välineen NQR-vastesignaalin ilmaisemiseksi; ja - välineet, jotka reagoivat muistivälineiseen tallettuun tietoon kohdistamisvä-lineiden ohjaamiseksi NQR-vastesignaalin herättämiseksi, joka on havaittavissa ilmaisuvälineellä ympäristöparametrin ennalta määrätyllä alueella.

20 Keksintö ulottuu lisäksi menetelmään näytteessä olevien valittujen ytimien läsnäolon NQR-testausta varten, menetelmän käsittäessä vaiheet, joissa: -johdetaan NQR-vastesignaali näytteestä siten, että signaali-kohinasuhde on oleellisesti yhtä suuri ainakin ympäristöparametrin kahdella poikkeavalla ar-? volla; ja 25 - tuotetaan NQR-vastesignaalista hälytys, riippuen siitä onko ennalta määrätty ilmaisun kynnysarvo ylitetty.

Kuten aikaisemmin vihjaistiin, tässä järjestelyllä voidaan toteuttaa erityisen tarkka ja herkkä valittujen ytimien läsnäolon NQR-testi, koska signaali-kohi-: nasuhteella on sama merkitys kynnysarvon suhteen ympäristöparametrin 30 kahdella tai useammalla eri arvolla.

Keksinnön tämä näkökohta ulottuu laitteeseen näytteessä olevien valittujen ytimien läsnäolon NQR-testaamiseksi samalla tavalla kuin juuri edellä selitetyssä menetelmässä. Kaikki edellä selitetyt keksinnön ominaisuudet soveltuvat kokonaisuudessaan keksinnön tähän näkökohtaan.

13 103923

Kuten edellä mainittiin, keksintö ulottuu menetelmään näytteen NQR-testiä varten, jolloin näytteellä on ainakin yksi NQR-ominaisuus, joka vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, jolloin menetelmä koskee lämpötila-jakautuman määrittämistä näytetilassa, jolloin relaksaatioaika (Tj, T2, T2e, 5 T2*) vaihtelee lämpötilan mukaan, ja sellainen tilajakautuma määritetään relaksaatioajan näytteessä tapahtuvan vaihtelun mukaan.

Tämä menetelmä perustuu havaintoomme, että relaksaatioaika vaihtelee oleellisesti lämpötilan funktiona. Se voi tarjota herkän menetelmän lämpötila-jakautuman kuvaamiseksi.

10 Pidetään edullisena, että lämpötilajakautuman tilavaihtelu määritetään näytteen spin-hila -relaksaatioajan, Τχ, vaihtelun mukaan, koska olemme havainneet, että tämä relaksaatioaika voi olla lämpötilalle herkin. Eräänä edullisena pidettynä keinona tämän keksinnön käytäntöön soveltamiseksi on herätepuls-sien sarjan kohdistaminen näytteeseen, jolloin sarjan pulssien toistoväliä 15 vaihdellaan samalla kun kääntymäkulma pidetään vakiona. Pulssit kohdistetaan esimerkiksi heikon magneettikentän läsnäollessa, niin että aikaansaadaan datan koodaus tilan suhteen. Datan dekoodaaminen voidaan toteuttaa tunnetuin menetelmin, kuten Fourier-analyysillä. Τχ-data voitaisiin muuntaa läm-pötiladataksi hakutaulukoiden avulla.

20 Lämpötilan jakautuma tilassa voidaan myös määrittää spin-spin -relaksaatioajan näytteessä tapahtuvan vaihtelun mukaan. Tätä menetelmää sovellettaisiin . käytäntöön vaihtelemalla pulssien välistä etäisyyttä (τ6), pitäen samalla kään tymäkulma vakiona, niin että kulloisiinkin relaksaatioaikoihin liittyvä data koodataan tilan suhteen. On ajateltavissa, että tätä menetelmää voidaan sovel-25 taa aikoihin T2 ja T2e> mutta ei aikaan T2*, koska T2*:n tapauksessa ei ole mitään sopivaa pulssiväliä, jota voitaisiin vaihdella.

Keksintö ulottuu menetelmään, jolla ilmaistaan määrätyn kvadrupolisen ato-miytimen sisältävän aineen läsnäolo suuremmassa esineessä, jolloin säteily-tyksellä voidaan mahdollistaa resonanssitaajuuden vaihtelut, jotka aiheutuvat 30 +20 °C:een lämpötilavaihteluista, mahdollisesti niin että säteilytyksen taa juutta moduloidaan tai vaihdellaan. Se ulottuu myös menetelmään, jolla suuremmassa esineessä ilmaistaan mäirätun aineen läsnäolo, joka sisältää kvadrupolisen atomiytimen, jolloin säteilytyspulssien tehospektri aikaansaa merkittävän tehon noin 0,1 %:lla sellaisesta taajuudesta, johon NQR-reso- 14 103923 nanssi voi siirtyä jonkin esineeseen kohdistuvan ympäristöolosuhteen johdosta. Säteilytyspulssit voivat olla yhdellä tai useammalla taajuudella, jotka ovat yhtä suuret kuin aineessa olevien ilmaistavien kvadrupolisten ytimien reso-nanssitaajuus, tai lähellä niitä (ehkä 0,1 %:n alueella).

5 Aine voi olla huumetta, esimerkiksi heroiinia tai kokaiinia, tai räjähdettä, esimerkiksi HMX, RDX, PETN tai TNT. Näissä aineissa oleva kvadrupolinen ydin voi olla l^N. Ympäristöolosuhteet ovat sellaisia olosuhteita, kuten lämpötila, paine tai magneettikentät. Eräänä näiden menetelmien käyttökohteena on lentoreittien matkatavaran tai ilmarahdin tarkastus, jossa tyypillisessä 10 tapauksessa lämpötilan +20 °C:n vaihtelut voivat aiheuttaa +10 kHz:n reso-nanssitaajuuden vaihteluja. RDX-räjähteen ilmaisemiseksi sopiva resonanssi-taajuus on 5,191 MHz, jolloin voidaan käyttää rf-käyttösignaalien tehospektrin leveyttä 18 kHz (puolen amplitudin kohdalla) niin että mahdollistetaan +20 °C:n lämpötilan vaihtelujen vaikutukset.

15 Keksinnön minkä tahansa näkökohdan osalta voidaan järjestää laitteita, joilla on esitettyjä menetelmiä vastaavat ominaisuudet.

Keksinnön edullisina pidettyjä ominaisuuksia selitetään nyt esimerkkien avulla oheisiin piirustuksiin viitaten, joissa: kuvio 1 on pysyvän tilan NQR-vastesignaalin voimakkuuden käyrä käänty-20 mäkulman funktiona suhteen τ/Tj eri arvoilla; kuvio 2 on NQR-vastesignaalin voimakkuuden käyrä taajuuspoikkeaman ! funktiona 60 ps herätepulssilla (v^ «= 9 kHz); kuviossa 3 on aikakaavioita keksinnön kahdella suoritusmuodolla; ja kuvio 4 on esillä olevassa keksinnössä käytetyn NQR-laitteen lohkokaavio.

25 Kuviossa 3(a) esitettyyn keksinnön ensimmäisen suoritusmuodon aikakaavioon viitaten kaksi radiotaajuista pulssia (joko yksinkertaisia tai yhdistettyjä), joiden leveydet ovat tw(l) ja tw(2), ja joilla on poikkeavat taajuudet fj ja f 2, toistetaan pulssien toistoajalla τ (τ » tw), jotka toistoajat ovat paljon pidemmät kuin T]_ - esim. τ = 5Ti - niin että varmistetaan täydellinen signaalin 30 palautuminen pulssien välillä; vuorottelevien, leveydeltään tw ja 2tw pulssien tai sopivien pulssiyhdistelmien vaihesiirtoja voidaan käyttää mittapään kyt-kentävärähtelyjen välttämiseksi. Signaalien sopivan vaiheherkän ilmaisun ja 15 103923 käsittelyn jälkeen voidaan saattaa jännösvärähtelyt kumoutumaan ja havaitaan vain todellinen NQR-vastesignaali. Koska x on paljon pidempi kuin kummatkin Tj-arvot, Tj-kompensaatiota ei tarvita (ks. kuvio 1).

Testin kokonaisaikaa rajoittaa pidempi Tj; jos τ = 5Tj, (jossa Tj on pidempi 5 Tj-arvo) ja sallittu havaintoaika on T0bS’ n^n kertymien mahdollinen lukumäärä on N = T0bs/( tw + τ) = TQbs/( tw + 5Tj). Signaali-kohinasuhde on verrannollinen suureeseen -JN, niin että on tärkeätä asettaa pulssien toisto-aika x siten, ettei x ole oleellisesti pidempi kuin 5Tj; muutoin tieto menetetään. Kuten aikaisemmin mainittiin, kahden pulssin välisen aikaeron, xf, erää-10 nä rajoituksena on se, että xpn tulisi olla suurempi kuin esimerkiksi Π2* tai 3T2*, niin että ensimmäisen pulssin aiheuttama fid voi oleellisesti vaimentua ennenkuin seuraava pulssi kohdistetaan. Koska T2* voi vaihdella esimerkiksi lämpötilan funktiona, saattaa olla tärkeätä säätää Xf aikaisemmin selitetyllä tavalla tämän kompensoimiseksi.

15 Tämän ensimmäisen suoritusmuodon vaihtoehtoisessa suoritusmuodossa pulssien toistoaika x tehdään pienemmäksi kuin 5Tj (jossa Τχ on nyt Tj-arvoista lyhyempi), ja pulssileveys ja/tai rf-teho säädetään kääntymäkulmien tuottamiseksi, jotka ovat pienemmät kuin am, jolla sallitaan x/T^n vaihtelu lämpötilan mukaan, kuten aikaisemmin kuvion 1 yhteydessä selitettiin. Herä-20 te on toisin sanoen sellainen, että se tuottaa yhtä suuret signaalin voimakkuudet sellaisissa lämpötiloissa, joissa fi ja f2 ovat resonanssitaajuudet. Signaalit ovat heikompia kuin silloin kun χΓΐ\ «5, mutta voidaan kerätä enemmän annetussa ajassa ja tarvitaan pienempi rf-teho.

Kuviossa 3(b), tapauksessa b. esitetyssä toisessa keksinnön suoritusmuodossa 25 kahdella eri taajuudella f^ ja f2 kohdistetaan herätepulssien sarjoja erillisten kaikujen herättämiseksi porrastetuin välein. Pulssien toistoajat x voivat olla yhtä suuret kuin 5T\ tai sen alle (kuten ensimmäisen suoritusmuodon mainitussa kahdessa muodossa), ja pulssileveyttä ja/tai rf-tehoa voidaan tarvittaessa säätää kääntymäkulmien tuottamiseksi, joilla mahdollistetaan suhteen x/T]_ 30 vaihtelu NQR-resonanssitaajuuderi vaihdellessa, kuten aikaisemmin selitettiin kuvion 1 yhteydessä. Alueella x/Tj < 5 olevat kaiut ovat heikompia kuin silloin kun x/Tj *5, mutta annetussa ajassa voidaan kerätä enemmän. T2:n lämpötilavaihtelun kompensoimiseksi saattaa olla tärkeätä vaihdella heräte-pulssien (xe) välillä olevia pulssivälejä välillä fj ja f2, niin että suhde Χβ/Τ2 35 on vakio lämpötilassa, jossa fj ja f2 ovat resonanssitaajuudet.

103923

Pulssien lomittaminen kuviossa 3(b) esitetyllä tavalla on mahdollista, jos τ » T2- Kuviossa 3(b) esitetyssä suoritusmuodossa pulssit ovat vain kahdella taajuudella fj ja f2- Voitaisiin kuitenkin lomittaa useita eri radiotaajuuksia, niin että katettaisiin tarvittavan laaja lämpötila/taajuus-alue, 5 rf-mittapään ja vastaanottimen kaistanleveyksien mukaisesti.

Keksinnön kolmannessa suoritusmuodossa, tapauksessa (c) (ei esitetty), käytetään lyhyiden suuritehoisten rf-pulssien pitkää sarjaa samalla taajudella ja sopivin vaihein, jolloin niiden välinen etäisyys xe on pienempi kuin spin-spin -relaksaatioaika T2; sitten vasteet ilmaistaan jokaisen pulssin välisenä kaiku-10 jonona, jolla on vaimenemisvakio T2e> jolloin edullisissa tapauksissa T2e » T2- Näistä kaiuista otetaan näytteet ja ne kerätään lopullisen signaalin muodostamiseksi. Sitten koko prosessi toistetaan yhdellä tai useammalla taajuudella. Tämä suoritusmuoto on erityisen edullinen kun T2e on pitkä. Ymmärretään, että relaksaatioaikojen Tj, T2 ja T2e mahdolliset lämpötila-15 vaihetlut on otettava huomioon.

Seuraavassa selitetään kuvioon 4 viitaten NQR-laitetta keksinnön soveltamiseksi. Kaksi radiotaajuista lähdettä 1 ja 2 tuottavat pulssitettuja rf-herätepuls-seja taajuuksilla fi ja f2 niin, että katetaan erilaisten näytelämpötilojen aiheuttama taajuusalue, ja f2 valitaan muistilaitteen 3 lähdön mukaan, jo-20 hon on talletettu tietoa siitä, miten näytteen NQR-resonanssitaajuus, spin-hila -relaksaatioaika Tj, spin-spin -relaksaatioajat T2, T2e ja fid-relaksaatioaika T2*, vaihtelevat lämpötilan ja/tai paineen funktiona. Voidaan tarvita enem-\ män taajuuksia, jos taajuusalue on suurempi kuin muutamia kymmeniä kHz:jä. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää kytkettyä taajuussyntesoijaa, edellyt-25 täen että kytkentäajat ovat paljon lyhyempiä kuin fid-aika T2* (RDX:llä tämä suure on noin 0,8 ms 298 K:ssä).

Rf-lähteillä 1 ja 2 on normaali ja vaihesiirretty lähtö (tyypillisesti 0° ja 180°), jotka on kytketty rf-porttien 3a, b ja 4a, b kautta, jolloin portteja ohjaa mas-ter-ajastuspiiri 5, joka myös säätää jokaisen rf-pulssin leveyden muistilaittee-30 seen talletetun herätetaajuuden, pulssien toistoajan τ, ja spin-hila -relaksaa-tioajan mukaan. Rf-pulssijono johdetaan rf-tehovahvistimeen 6, jolla on vakio lähtö rf-lähteiden taajuusalueella, ja sitten rf-mittapäälle 7 ja näytettä ympäröivälle rf-kelalle (tai keloille) 8. Rf-mittapää vastaanottaa syöttösuureet ajastuspiiriltä, niin että virityselementit voidaan säätää ottamaan huomioon 35 erilaiset herätetaajuudet ja f2 , jne, joita voidaan tarvita suuren Q-arvon rf- 17 103923 keloilla. Kelat tuottavat tasaisen kentän mittapään toiminta-alueella. Kehitetyt signaalit johdetaan esivahvistimelle 9 ja rf-vahvistimelle 10, joilla on riittävä kaistanleveys vahvistamaan vakiovahvistuksella kaikki NQR-vastesignaalien taajuudet, joita todennäköisesti esiintyy. Vastesignaalit ilmaistaan sitten kah-5 della erillisellä vaihe-herkällä ilmaisimella 11a, b, niin että muodostuu vaiheessa oleva (in-phase) ja 90 astetta vaihesiirretty (quadrature) lähtö.

Porttien 3a, b lähtö, joka ohjaa f;i-radiotaajuisia pulsseja (kanava 1), on kytketty referenssisignaaliksi ilmaisimelle 11a ja 90° vaihesiirtoverkon 12 kautta ilmaisimelle 11b. Ilmaisimien 11a, b lähdöistä otetaan näytteet, jotka digitoi -10 daan analogia/digitaali-muuntimilla 13a, b ajastuspiirin 5 ohjaamina, ja ne johdetaan sitten digitaaliselle signaaliprosessorille 14 esitettäväksi graafisen tallentimen avulla tai videonäytöllä 15.

f2-radiotaajuisia pulsseja (kanava 2) ohjaavien porttien 4a, b lähdöt on kytketty referenssisignaaliksi ilmaisimelle 11a, ja 90° vaihesiirtoverkon 12 15 kautta ilmaisimelle 11b. Ilmaisimien 11a, b lähdöistä otetaan näytteet, jotka digitoidaan analogia/digitaali-muuntimilla 13a, b ja talletetaan eri muistiin kuin kanavan 1 signaalit, jolloin tätä valintaa ohjataan ajastuspiirin 5 liipaisu-pulsseilla. Digitaalisessa signaaliprosessorissa 14 tapahtuvan käsittelyn jälkeen molemmat signaalit esitetään joko erikseen, tai ne summataan ennen 20 esittämistä mittalaitteen lähdön tuottamiseksi. Hälytys (ei esitetty) voi sitten kuulua, jos tämä signaali ylittää ennalta määrätyn kynnysarvon.

Luonnollisesti ymmärretään, että esillä olevaa keksintöä on selitetty pelkäs-·. tään esimerkin muodossa, ja että keksinnön suoja-alan puitteissa voidaan teh dä yksityiskohtien muunnelmia.

Claims (32)

1. Förfarande för detektering av närvaro av valda kvadrupolära kämor i ett prov, varvid kämoma har ätminstone en NQR-egenskap som varierar som en 15 funktion av en given omgivningsparameter, kännetecknat av att förfarandet innefattar bestämning av omrädet for en egenskap motsvarande ett valt omra-de av omgivningsparametem, excitering (fj, f2) av provet för att excitera en kämkvadrupolär resonans, och detektering av en svarsignal för resonansen, varvid exciteringen är sadan att svarsignalen för den detekterbara resonansen 20 kan exciteras inom omrädet för egenskapen.

1. Menetelmä näytteessä olevien valittujen kvadrupoliytimien läsnäolon ilmaisemiseksi, jolloin ytimillä on ainakin yksi NQR-ominaisuus, joka vaih-telee annetun ympäristöparametrin funktiona, tunnettu siitä, että menetelmä 5 käsittää ympäristöparametrin valittua aluetta vastaavan ominaisuuden alueen määrittämisen, herätteen (f\, f2) kohdistamisen näytteeseen ydinkvadrupoli-resonanssin herättämiseksi, ja resonanssin vastesignaalin ilmaisemisen, jolloin heräte on sellainen, että ilmaistavissa oleva resonanssin vastesignaali voidaan herättää ominaisuuden alueella.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att NQR-resonans-frekvensen varierar som en funktion av temperaturen, och exciteringen är sadan att man möjliggör förskjutningar av resonansfrekvensen som förorsa-kas av temperaturvariationer pä ±20 °C. 25 3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att resonans frekvensen varierar som en funktion av en given omgivningparameter, och att exciteringen utförs pä en excitationsffekvens, varvid exciteringen räcker för att excitera resonansfrekvensen för den detekterbara svarsignalen för NQR-resonansen inom ett omräde hos resonansfrekvensen som motsvarar omgiv-30 ningsparametems omräde.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että NQR- resonanssitaajuus vaihtelee lämpötilan funktiona, ja että heräte on sellainen, että mahdollistetaan resonanssitaajuuden siirtymät, joita aiheuttavat +20 °C:n lämpötilavaihtelut.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 15 resonanssitaajuus vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, ja että heräte kohdistetaan yhdellä herätetaajuudella, jolloin heräte riittää herättämään ilmaistavissa olevan NQR-resonanssin vastesignaalin resonanssitaajuuden alueella, joka vastaa ympäristöparametrin aluetta.

4. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att resonansfrekvensen varierar som en funktion av en given omgivningsparameter, och att exciteringen sker pä tillräckligt mänga excitationsfrekvenser sä att varje 24 103923 värde för resonansfrekvensen inom ett omräde motsvarande omgivnings-parametems omräde är inom omrädet 0,1 % av excitationsfrekvensen.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 20 resonanssitaajuus vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, ja että heräte on riittävän monella herätetaajuudella, niin että resonanssitaajuuden jokainen arvo ympäristöparametrin aluetta vastaavalla alueella on alueella 0,1 % herätetaajuudesta.

5. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att resonansfrekvensen varierar som en funktion av en given omgivningsparameter, och 5 att exciteringen utförs pä flera olika excitationsfrekvenser sä att den detek-terbara svarsignalen för resonansen kan exciteras pä ett omräde av resonansfrekvensen som motsvarar omgivningsparametems omräde.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että 25 resonanssitaajuus vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, ja että heräte kohdistetaan useammalla eri herätetaajuudella, niin että ilmaistavissa oleva resonanssin vastesignaali voidaan herättää ympäristöparametrin aluetta vastaavalla resonanssitaajuuden alueella.

6. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav 2-5, kännetecknat av att exciteringen utförs pä ätminstone en excitationsfrekvens, varvid excita- 10 tionsfrekvensen eller -frekvensema ligger inom omrädet för en given reso-nansfrekvens.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 2-5 mukainen menetelmä, tun-30 nettu siitä, että heräte kohdistetaan ainakin yhdellä herätetaajuudella, jolloin herätetaajuus tai -taajuudet ovat annetun resonanssitaajuuden alueella.

7. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att relaxeringstiden varierar som en funktion av en given omgivningsparameter, och att exciteringen utförs som en serie av excitationspulser med flera olika 15 pulsintervaller och/eller sä att flera olika vändvinklar produceras sä att en detekterbar svarsignal för resonansfrekvensen kan exciteras inom ett omräde av relaxeringstiden som motsvarar omgivningsparametems omräde.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että relaksaatioaika vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, ja 19 103923 että heräte kohdistetaan herätepulssien sarjana useammalla eri pulssivälillä ja/tai niin että tuotetaan useampia eri kääntymäkulmia, niin että ilmaistavissa oleva resonanssitaajuuden vastesignaali voidaan herättää ympäri stöparamet-rin aluetta vastaavalla relaksaatioajan alueella.

8. Förfarande för NQR-testning, varvid provet har en relaxeringstid som varierar som en funktion av en given omgivningsparameter, kännetecknat av 20 att förfarandet innefattar excitering (f\, f2) av ett prov för att excitera en kvadrupolär kämresonans och detektera en NQR-svarsignal, varvid exciteringen utförs inom flera olika pulsintervaller (τ) av en serie av excitationspulser och/eller sä att ett antal olika vändvinklar produceras sä att den detekterbara svarsignalen för resonansen kan exciteras inom ett omräde 25 av relaxeringstiden som motsvarar omgivningsparametems omräde.

8. Menetelmä näytteen NQR-testausta varten, jolloin näytteellä on anne tun ympäristöparametrin funktiona vaihteleva relaksaatioaika, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää herätteen (fj, f2) kohdistamisen näytteeseen kvadru-poli-ydinresonanssin herättämiseksi ja NQR-vastesignaalin ilmaisemiseksi, jolloin heräte kohdistetaan herätepulssien sarjan useammalla erilaisella puls-10 sivälillä (τ) ja/tai niin, että aikaansaadaan joukko erilaisia kääntymäkulmia, niin että voidaan herättää ilmaistavissa oleva resonanssin vastesignaali ympäristöparametrin aluetta vastaavalla relaksaatioajan alueella.

9. Förfarande enligt patentkrav 7 eller 8, kännetecknat av att exciteringen . utförs som en upprepad serie av excitationspulser pä varje frekvens av ett antal excitationsfrekvenser, varvid pulsemas upprepningtid är densamma hos varje serie och vändvinkeln är olika hos varje serie. 30 10. Förfarande enligt patentkrav 7, 8 eller 9, kännetecknat av att exciterin gen utförs som en serie av excitationspulser pa varje frekvens av ett antal excitationsfrekvenser, varvid varje serie innehäller flera pulser för att gene-rera ekon, varvid pulsintervallema i varje antal pulser är olika. 25 103923

9. Patenttivaatimuksen 7 tai 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heräte kohdistetaan toistuvana herätepulssien sarjana jokaisella taajuudella 15 herätetaajuuksien joukosta, jolloin pulssien toistoaika on sama jokaisella sarjalla, ja jolloin kääntymäkulma on erilainen jokaisella sarjalla.

10. Patenttivaatimuksen 7, 8 tai 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heräte kohdistetaan herätepulssien sarjana jokaisella taajuudella herätetaajuuksien joukosta, jolloin jokainen sarja sisältää useita pulsseja kaikujen ke- 20 liittämiseksi, jolloin jokaisen pulssijoukon pulssien välit ovat erilaiset.

11. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att exciteringen utförs som en upprepad serie av excitationspulser pä varje frekvens av ett antal excitationsfrekvenser, och att pulsema pä olika frek-venser exciteras med graderade intervaller som valts i enlighet med en 5 variation som en funktion av omgivningsparametem T2*.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heräte kohdistetaan herätepulssien sarjana jokaisella taajuudella herätetaajuuksien joukosta, ja että pulssit eri taajuuksia kohdistetaan porrastetuin välein, jotka on valittu T2*:n ympäristöparametrin funktiona tapahtu- 25 van vaihtelun mukaisesti.

12. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav, kännetecknat av att exciteringen är sädan att förhällandet signal-brus i resonanssvaret är väsent-ligen lika stort med ätminstone tvä olika värden av omgivningsparametem, och att det företrädesvis är sädant att detta förhällande är väsentligen 10 konstant inom omgivningsparametems omräde.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heräte on sellainen, että resonanssivasteen signaali-kohinasuhde on oleellisesti yhtä suuri ympäristöparametrin ainakin kahdella eri arvolla, ja että se edullisesti on sellainen, että tämä suhde on oleellisesti vakio ympäri s- 30 töparametrin alueella.

13. Förfarande enligt patentkrav 12, kännetecknat av att provets resonans-frekvens varierar som en funktion av en given omgivningsparameter, och att exciteringen utförs pä flera olika frekvenser, varvid antalet ffekvenser och deras inbördes avständ är sädant att förhällandet signal-brus i resonansen är 15 väsentligen konstant inom omgivningsparametems omräde.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että näytteen resonanssitaajuus vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, ja että heräte kohdistetaan useammalla eri taajuudella, jolloin taajuksien luku- 20 103923 määrä ja niiden välinen etäisyys on sellainen, että resonanssin signaali-kohinasuhde on oleellisesti vakio ympäristöparametrin alueella.

14. Förfarande enligt patentkrav 13, kännetecknat av att exciteringen utförs pä en frekvens med n-1 lika Stora inbördes avständ, varvid n är det närmaste hela tai som motsvarar ekvationen n > Av0/Av0ff 20. vilken n>2, Av0 är hälften av resonansfrekvensomrädets värde, som motsvarar ett omräde av omgivningsparametem, och Av0ff är ungefär lika stor som precessionsfrekvensen.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heräte kohdistetaan n-1 yhtä suurin keskinäisin etäisyyksin olevalla taajuudella, jol-5 loin n on lähin kokonaisluku, joka täyttää yhtälön n > Avo/Avoff jossa n > 2, Av0 on puolet resonanssitaajuusalueen arvosta, joka vastaa ympäristöparametrin aluetta, ja Av0ff on likimain yhtä suuri kuin prekessiotaa-juus.

15. Förfarande enligt patentkrav 12, 13 eller 14, kännetecknat av att provets relaxeringstid varierar som en funktion av en given parameter, och att 25 exciteringen utförs som en serie av excitationspulser med flera olika puls-intervaller och/eller sä att flera olika vändvinklar produceras sä att förhällandet signalbrus i svaret är väsentligen konstant inom omgivningsparametems omräde.

15. Patenttivaatimuksen 12, 13 tai 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että näytteen relaksaatioaika vaihtelee annetun parametrin funktiona, ja että heräte kohdistetaan herätepulssien sarjana useammalla erilaisella pulssivälillä ja/tai niin, että tuotetaan useita erilaisia kääntymäkulmia, niin että vasteen signaali-kohinasuhde on oleellisesti vakio ympäristöparametrin alueella.

16. Förfarande enligt patentkrav 15, kännetecknat av att provets resonans-30 frekvens även varierar som en funktion av en given omgivningsparameter, att exciteringen utförs pä flera olika excitationsfrekvenser, och att pulsinterval-lema och/eller vändvinklama i samband med excitationsfrekvensema är sädana att de genererar en svarsignal för resonansen, som har ett väsentligen 26 103923 lika stort fÖrhällande signal-bras med varje värde för omgivningsparametem, där resonansfrekvensen är lika stor som respektive excitationsffekvens.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että näyt teen resonanssitaajuus myös vaihtelee ympäristöparametrin funktiona, että herätepulssit kohdistetaan useammalla eri herätetaajuudella, ja että herätetaa-juuksiin liittyvät pulssivälit ja/tai kääntymäkulmat ovat sellaiset, että ne tuottavat resonanssin vastesignaalin, jolla on oleellisesti yhtä suuri signaali-kohi-20 nasuhde kulloisellakin ympäristöparametrin arvolla, jossa resonanssitaajuus on yhtä suuri kuin kulloinenkin herätetaajuus.

17. Förfarande enligt nägot av foregäende patentkrav, kännetecknat av att exciteringen utförs pä olika frekvenser sa att separata svar pä fri induk- 5 tionsdämpning exciteras.

17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heräte kohdistetaan eri taajuuksilla, niin että herätetään erilliset vapaan induktion vaimennuksen vasteet.

18. Förfarande enligt nägot av foregäende patentkrav, kännetecknat av att exciteringen utförs pä olika frekvenser för att excitera separata ekosvar.

18. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heräte kohdistetaan eri taajuuksilla erillisten kaikuvasteiden herättämiseksi.

19. Förfarande enligt patentkrav 17 eller 18, kännetecknat av att svaren förekommer med graderade intervaller. 10 20. Förfarande enligt nägot av foregäende patentkrav, kännetecknat av att exciteringen innehäller ätminstone en excitationspuls med en sädan form att den genererar en svarsignal vars intensitet är nästan konstant inom ett begränsat resonansfrekvensomräde.

19. Patenttivaatimuksen 17 tai 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vasteet esiintyvät porrastetuin välein.

20. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että heräte sisältää ainakin yhden herätepulssin, jonka muoto on 21 103923 sellainen, että se tuottaa vastesignaalin, jonka voimakkuus on likimain vakio rajallisella resonanssitaajuusalueella.

21. Anordning för NQR-test av ett prov, varvid provet har ätminstone en 15 NQR-egenskap som varierar som en funktion av en given omgivningspara- meter, kännetecknad av att anordningen innefattar: - minnesorgan (3) i vilka lagras information om hur varje NQR-egenskap varierar inom ett förutbestämt omräde av omgivningsparametem; - organ (1-8) för att excitera provet i syfte att excitera NQR-resonans; 20. ett organ (7-14) för att detektera en NQR-svarsignal; och - organ (1, 2, 5) som reagerar pä data lagrade i minnesorganet för att styra inriktningsorgan sä att en NQR-svarsignal exciteras som kan detekteras med detekteringsorganet inom ett förutbestämt omräde av omgivningsparametem.

21. Laite näytteen NQR-testiä varten, jolloin näytteellä on ainakin yksi NQR-ominaisuus, joka vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, 5 tunnettu siitä, että laite käsittää: - muistivälineet (3), joihin talletetaan tietoa siitä, miten jokainen NQR-ominaisuus vaihtelee ympäristöparametrin ennalta määrätyllä alueella; - välineet (1-8) herätteen kohdistamiseksi näytteeseen NQR-resonanssin herättämiseksi; 10. välineen (7-14) NQR-vastesignaalin ilmaisemiseksi; ja - välineet (1,2, 5), jotka reagoivat muistivälineeseen tallettuun tietoon koh-distamisvälineiden ohjaamiseksi NQR-vastesignaalin herättämiseksi, joka on ilmaistavissa ilmaisuvälineellä ympäristöparametrin ennalta määrätyllä alueella.

22. Anordning enligt patentkrav 21, kännetecknad av att minnesorganet 25 (3) lagrar information om hur NQR-resonansfrekvensen varierar som en funktion av temperaturen inom temperaturintervallen ± 20 °C, och att styrorganet (1, 2, 5) möjliggör variationer i resonansfrekvensen inom en sädan temperaturintervall.

22. Patenttivaatimuksen 21 mukainen laite, tunnettu siitä, että muistiväline (3) tallettaa tietoa siitä, miten näytteen NQR-resonanssitaajuus vaihtelee lämpötilan funktiona +20 °C:n lämpötila-alueella, ja että ohjausväline (1,2, 5. mahdollistaa resonanssitaajuuden vaihtelut sellaisella lämpötila-alueella.

23. Anordning enligt patentkrav 21 eller 22, kännetecknad av att minnes-30 organet (3) lagrar data om hur provets NQR-ffekvens varierar som en funk- 27 103923 tion av en given omgivningsparameter, och att styrorganet (1, 2, 5) inrättats att excitera pa flera olika excitationsfrekvenser sä att en detekterbar svarsig-nal för NQR-resonansen kan exciteras inom ett omräde av resonansfrekven-sen som motsvarar omgivningsparametems omräde.

23. Patenttivaatimuksen 21 tai 22 mukainen laite, tunnettu siitä, että muis-20 tiväline (3) tallettaa tietoa siitä, miten näytteen NQR-resonanssitaajuus vaihtelee annetun ympäristöparametrin funktiona, ja että ohjausväline (1, 2, 5) on sovitettu kohdistamaan herätteen useammalla eri herätetaajuudella, niin että ilmaistavissa oleva NQR-resonanssin vastesignaali voidaan herättää resonanssitaajuuden alueella, joka vastaa ympäristöparametrin aluetta. . 25 24. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 21-23 mukainen laite, tunnettu siitä, että muistivälineet (3) tallettavat tietoa siitä, miten näytteen relaksaatio vaihtelee annetun parametrin funktiona, ja että ohjausvälineet (1, 2, 5) on järjestetty kohdistamaan herätteen Saijana herätepulsseja useammalla eri pulssivälillä ja/tai niin, että tuotetaan useampia eri kääntymäkulmia, niin että 30 ilmaistavissa oleva NQR-vastesignaali voidaan herättää relaksaatioajan alueella, joka vasta ympäristöparametrin aluetta. 22 103923

24. Anordning enligt nägot av föregäende patentkrav 21 -23, kännetecknad av att minnesorganen (3) lagrar information om hur pro vets relaxering varie-rar som en funktion av en given parameter, och att styrorganen (1, 2, 5) inrättats att excitera som en serie av excitationspulser med flera olika pulsinter-valler och/eller sä att flera olika vändvinklar alstras, sa att en detekterbar 10 NQR-svarsignal kan exciteras inom relaxeringstidens omräde, som motsvarar omgivningsparametems omräde.

25 NQR-resonansfrekvens och/eller relaxeringstid (Ti, T2, T2e,T2*) som varierar väsentligen som en funktion av omgivnmgsparametems variation, och att nämnda ätminstone tvä olika värden är värden för vilka resonansfrekvensen och/eller relaxeringstiden är olika.

25. Anordning enligt nägot av föregäende patentkrav 21-24, kännetecknad av att styrorganen (1, 2, 5) inrättats att excitera sä att förhällandet signal-brus i NQR-signalen är väsentligen lika stort med ätminstone tvä värden hos 15 omgivningsparametem, och företrädesvis sä att förhällandet vore väsentligen konstant inom omgivningsparametems omräde.

25. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 21-24 mukainen laite, tunnettu siitä, että ohjausvälineet (1, 2, 5) on järjestetty kohdistamaan herätteen siten, että NQR-vasteen signaali-kohinasuhde on oleellisesti yhtä suuri ainakin kahdella ympäristöparametrin eri arvolla, ja edullisesti siten että suhde olisi 5 oleellisesti vakio ympäristöparametrin alueella.

26. Förfarande för NQR-testning av närvaro av valda kämor i ett prov, kännetecknat av att förfarandet innefattar steg för att: - leda NQR-svarsignalen ffän provet sä att förhällandet signal-brus är 20 väsentligen lika stort med ätminstone tvä olika värden för omgivningsparametem; och - av NQR-svarsignalen generera ett larm beroende pä om ett förutbestämt tröskelvärde för detekteringen överskridits.

26. Menetelmä näytteessä olevien valittujen ytimien läsnäolon NQR-tes-tausta varten, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää vaiheet, joissa: -johdetaan NQR-vastesignaali näytteestä siten, että signaali-kohinasuhde on oleellisesti yhtä suuri ainakin annetun ympäristöparametrin kahdella poikkea-10 valla arvolla; ja - tuotetaan NQR-vastesignaalista hälytys, riippuen siitä, onko ennalta määrätty ilmaisun kynnysarvo ylitetty.

27. Förfarande enligt patentkrav 26, kännetecknat av att käman har en

27. Patenttivaatimuksen 26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että yti-millä on NQR-resonanssitaajuus ja/tai relaksaatioaika (T j, T2, T2e, T2*), 15 jotka vaihtelevat oleellisesti ympäristöparametrin vaihtelun funktiona, ja että mainitut ainakin kaksi eri arvoa ovat arvoja, joilla resonanssitaajuus ja/tai relaksaatioaika ovat erilaiset.

28. Anordning för NQR-testning av närvaro av valda kämor i ett prov, 30 kännetecknat av att den innefattar 28 103923 - organ (8-14) med vilka NQR-svarsignalen leds frän provet sä att förhällan-det signal-bras är väsentligen lika stort med atminstone tvä olika värden för omgivningsparametem; och - organ för att av NQR-svarsignalen generera ett larm beroende pä om ett 5 förutbestämt tröskelvärde för detekteringen överskridits.

28. Laite näytteessä olevien valittujen ytimien läsnäolon NQR-testaamisek-si, tunnettu siitä, että se käsittää 20. välineet (8-14), joilla johdetaan NQR-vastesignaali näytteestä siten, että signaali-kohinasuhde on oleellisesti yhtä suuri ainakin annetun ympäristö-parametrin kahdella poikkeavalla arvolla; ja - välineet, joilla tuotetaan NQR-vastesignaalista hälytys, riippuen siitä, onko ennalta määrätty ilmaisun kynnysarvo ylitetty. . 25 29. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 20 mukainen menetelmä läm pötilajakautuman määrittämiseksi näytteen tilan suhteen, tunnettu siitä, että relaksaatioaika (Tj, T2, T2e, T2*), edullisesti spin-hila-relaksaatioaika T \ vaihtelee lämpötilan funktiona, ja että sellainen jakautuma määritetään relak-saatioajan näytteen puitteissa esiintyvän vaihtelun perusteella.

29. Förfarande enligt nägot av föregäende patentkrav 1-20 för att bestämma temperaturfördelningen beträffande ett provs tillständ, kännetecknat av att relaxeringstiden (Τι, T2, T2e,T2*), företrädesvis spingitterrelaxeringstiden Ti varierar som en funktion av temperaturen, och att en dylik fördelning definie- 10 ras utgäende frän en variation inom ett prov av relaxeringstiden.

30. Förfarande för att detektera närvaro av ett ämne innehällande en given kvadrapolär atomkäma i ett större föremäl, kännetecknat av att ämnet besträlas sä att det fas att excitera en kvadrapolär kämresonans och resonan-sens svarsignal detekteras, varvid besträlningens effektiva spektrum är sädant 15 att en väsentlig effekt pä ca 0,1 % alstras av en sadan frekvens, tili vilken NQR-resonansen kan övergä med en temperaturvariation pä ±20 °C, men inte pä andra frekvenser.

30. Menetelmä, jolla ilmaistaan määrätyn kvadrupolisen atomiytimen sisäl tävän aineen läsnäolo suuremmassa esineessä, tunnettu siitä, että ainetta sä-teilytetään niin, että se saatetaan herättämään kvadrupolinen ydinresonanssi, 23 103923 ja ilmaistaan resonanssin vastesignaali, jolloin säteilytyksen tehospektri on sellainen, että aikaansaadaan oleellinen teho noin 0,1 %:n puitteissa sellaisesta taajuudesta, johon NQR-resonanssi voi siirtyä lämpötilan +20 °C:een vaihtelulla, mutta ei muilla taajuuksilla.

31. Förfarande enligt patentkrav 26 eller 27, kännetecknat av att svarsig-nalen genereras sä att förhällandet signal-bras är möjligast konstant inom ett 20 valt omräde av omgivningsparametem.

31. Patenttivaatimuksen 26 tai 27 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että vastesignaali muodostetaan siten, että signaali-kohinasuhde olisi oleellisen vakio ympäristöparametrin valitun alueen yli.

32. Patenttivaatimuksen 28 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että välineet, joilla johdetaan NQR-vastesignaali, on järjestetty johtamaan vastesig-10 naali siten, että signaali-kohinasuhde olisi oleellisen vakio ympäristöparametrin valitun alueen yli.

32. Förfarande enligt patentkrav 28, kännetecknat av att organen med vilka NQR-svarsignalen härleds inrättats att härleda svarsignalen sa att förhällandet signal-bras är väsentligen konstant inom ett valt omräde av omgivningsparametem. 25