166127. lajstromszámú szabadalom • Kereszttekercses mágneses reztonancia spektrométer vevőtekercs

166127 3 4 ún. háttérjel (leakage). Az adótekercsből a vevőtekercsbe átjutó háttérj el kiküszöbölése érdekében azok geometriai tengelyei egymásra merőlegesek, ezért az átindukált feszültség általában nagyon kicsi. Mivel az egyes tekercsek geometriailag sohasem tökéletesen szimmetrikusak, az egyes tekercsek kezdete és vége különböző potenciálon van, ezért a szokásos 2—100 MHz üzemi tartományban nem hanyagolható el az adó-és vevőtekércs egyes menetei között kapacitív úton átjutó jel sem, amelynek folytán a vevő bemenetén jelentős zavaró háttérjel mérhető. A háttérj el csökkentésére többféle eljárás ismeretes. Az egyik kézenfekvő megoldás szerint a vevőtekercs nagyon finom forgatásával állítják be a zavaró háttérjel minimumot. E módszer hátránya, hogy csak precíziós és bonyolult mechanikával biztosítható a kívánt minimum. Egy másik eljárásnál az egymásra derékszögben elhelyezett adótekercsnél és vevőtekercsnél az adó féltekercsek külső oldalához elektromosan földpotenciálon levő fémrudak (ún. padding) közelíthetők, amelyeknek segítségével az elektromágneses potenciálteret úgy lehet eltorzítani, hogy a vevőtekercsbe jutó háttérj el (leakage) elfogadhatóan alacsony legyen. Hátránya, hogy a hosszú idejű stabilitás pontos mechanikai felépítést és megmunkálást igényel, a szerkezeti elemek csak nagyon kis hőtágulású anyagok lehetnek. Ugyancsak ismeretes, hogy a vevőtekercsbe jutó háttérjel olyan hídáramkör segítségével is kikompenzálható, amelyet az adófokozat kimenetéről leosztott jelfeszültséggel — amelynek mind az amplitúdóját, mind a fázisszögét nagy pontossággal lehet változtatni — táplálnak. Figyelembe véve a két tekercs közötti nagy jelszint-különbséget, a háttérj el kiegyenesítése rendkívül hosszadalmas és körülményes művelet. A spektrométerrel végzett vizsgálatok során a különböző anyagmintákat cserélik, a hőmérsékletet változtatják, ez gyakran a kényes hídbeállítást felborítja, ezért a kiegyenlítést ismételten el kell végezni. A különböző dielektromos állandójú és veszteségi szögű anyagok a tekercs kitöltöttségének megfelelően más-más amplitúdójú és fázishelyzetű keresztcsatolást hoznak létre. A találmány célja olyan kareszttekercses magmágneses rezonancia spektrométer vevőtekercs kialakítása, melynél az adótekercsből a vevőtekercsbe kapacitív úton átjutó háttérjel az ismert megoldásokhoz képest több nagyságrenddel kisebb, melynél az anyagminta csere és a hőmérséklet változása a vevőtekercs kikompenzáltságát nem befolyásolja, a mérőberendezés elkészítése, felépítése és beállítása egyszerű. A találmány tárgya kereszttekercses mágneses rezonancia spektrométer vevőtekercs. A találmány abban van, hogy az anyagmintatartón a szokásos egyrétegű vevőtekercs helyett olyan vevőtekercset alkalmazunk, melynél a szükséges menetszám fele huzalvastagságnyi térközök hagyásával van feltekercselve, a tekercs menetszám másik fele a már felvitt tekercs menetek térközeibe van feltekercselve úgy, hogy a tekercselés az anyagmintatartón visszafelé halad és a tekercs kezcEo és végző szála összetalálkozásuktól kezdve egymással szorosan összecsavarva van kivezetve. Egy szokásos mag-mágneses rezonancia spektrométer elrendezést szemléltet az 1. ábra. Az 1 rádiófrekvenciás adófokozat a 2 és 3 tekercspárt táplálja, amelyet kondenzátor segítségével az adó frekvenciájára hangolnak. A 2 és 3 tekercspár által előállított elektromágneses tér homogén terében helyezik el a vizsgálandó 6 anyagmintát, amelyet a 4 egyrétegű vevőtekercs vesz körül. A 4 vevőtekercset is pontosan ráhangolják kondenzátorral az 1 rádiófrekvenciás adófokozat frekvenciájára és azt egy 5 nagyérzékenységű erősítő bemenetére kapcsoljuk. A találmány szerinti vevőtekercset a 2. ábra mutatja, amely az elkészítés módjában és megjelenési formájában különbözik a hagyományos egyrétegű tekercsektől. A vevőtekercset úgy készítjük el, hogy a tekercs elkészítéséhez szükséges huzalt megfelezve és a huzal felezőpontját rászorítva az anyag mintatartó egyik végére a huzalt jobb menetirányba vezetve menetenként huzalvastagságnyi térközöket hagyva előbb feltekercseljük a szükséges menetszám felét és az anyag mintatartó másik végéhez érve a huzal végét rögzítjük. Ezután visszatérve a huzal felezőponthoz a huzalt most ellenkező irányba — bal menetirányba — vezetve a már feltekercselt menetek térközeibe feltekercseljük a szükséges menetszám másik felét úgy, hogy azok a jobb menetirányban feltekercselt meneteket félmenetenként keresztezzék. A tekercselés befejezése után a huzalvégeket egymással szorosan összecsavarva vezetjük ki. A fentiek szerint elkészített vevőtekercs kettős viselkedést mutat. Az anyagminta szempontjából a tekercs viselkedése megfelel egy azonos geometriai méretekkel és azonos menetszámmal elkészített hagyományos tekercsének. A vevő- és adótekercs közötti kapacitív csatolás szempontjából a fentiek szerint elkészített vevőtekércs viselkedését úgy képzelhetjük el, hogy a vevő tekercs két részre — két szimmetrikus féltekercsre — van osztva. A két féltekercs ugyanazon adótekercs elektromágneses terében foglal helyet, de a két féltekercs a háttérj el szempontjából egymással szembe van kapcsolva, így a tekercs kivezetésein ideális esetben háttérjel nem mérhető. A valóságban a két féltekercs geometriailag sohasem tökéletesen szimmetrikus, így a tekercs végei különböző potenciálon vannak, Minél szimmetrikusabb a két féltekercs geometriai felépítése, annál kisebb a háttérjel. A találmány szerinti vevőtekercs alkalmazása nem teszi feleslegessé a zavaró háttérj el kiegyenlítésére szolgáló hangolórudak, vagy elektronikus hídáramkörök használatát, de három-négy nagyságrenddel kisebb háttérjel kiegyenlítése lényegesen egyszerűbb feladat. A háttérjel pontos kiegyenlítése az 1. ábrán látható 7,8 fém-hangolórudakkal történik. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2