Подскажите идеи по схемотехнике сенсора ЯМР магнитометра (протонного). А то тут срочно понадобилось сделать переносной девайс, разбираю голову- а там два нувистора в автодинном включении... Ну и понятно, что батарейное питание нереализуемо...
Задача в общем виде такая- Генератор, управляемый напряжением (обязательно LC) с несколькими диапазонами от 1 до 80 Мгц. Перестройка электронная. Переключение диапазонов -желательно тоже, в крайнем случае-реле. Индуктивность обязана использоваться во всех диапазонах ( в ней ампулка с активным веществом). Частотометр (это просто). Измеритель добротности колебательного контура или датчик быстрых малых изменения амплитуды ВЧ колебаний (собственно сам ЯМР сигнал). Система стабилизации амплитуды ВЧ в резонансном контуре. Генератор синусоидального тока для модуляционной катушки и синхронный детектор - это тоже проблем не вызывает.
Вроде ничего сложного, но как пример только схемотехника приборов 70 годов прошлого века...

ЯМР магнитометр это что? Магнитное поле по ЯМР мерять???

Ну да. Если поле однородное- то никаких проблем. В Союзе были распространены польские RADIOPAN. Ну и сами выпускали. Названия непомню, но у него был набор сменных головок от десятков миллитесла до нескольких тесла. Точность- знаков 6-7 и лимитировалась в основном точностью задающего кварца частотометра.
Я не вспоминаю геофизические, на свободной релаксации-они для малых полей порядка земного магнетизма и схемотехника головок совсем другая.

Интересно.
Лет 15 назад ремонтировал ЯМР-анализатор жиров, так это был сундук еще тот! Даже два.
Жутко термостатированный магнитный блок весом этак кг 60 + отдельный блок электроники (на I8080).
Куча спецфильтров.
Ударное возбуждение, пауза, затем анализ амплитуды и спектра.
Теперь, оказывется, все просто!

Терминологический вопрос к автору - как правильно - магнЕтометр или магнИтометр?

По-моему magnEtometr и магнИтометр. Поле-то у нам магнИтное. А у них magnEtic

Отечественного производства геофизичестке магнитометры были ММП-203 разных модификаций, в основном различающиеся рабочим веществом. Сейчас подобные приборы делают на фихтехе УГТУ-УПИ. То из чего состоял ММП-203 вобщем то же самое - контур вокруг капсулы с веществом->усилитель->умножитель частоты->счётчик->индикатор. Частота прецессии в земном магнитном поле порядка неск. кГц (около 5), время прецессии - сотни миллисекунд, зависит от градиента магнитной индукции. При градиенте поля > 1 мкТл / м практически не работают.
Вам под какие цели этот прибор нужен ?

Про ММП-203 знаю, даже схема где-то есть. Но прибор нужен для контроля магнитного поля в ЭПР спектрометре. В оригинале стоял RADIOPAN MJ-111 c двумя сменными головами 0.03-0.4Т и 0.3-1.5Т. Схемы нет, гроб здоровый и в нем что-то сдохло.

В том что это возможно сомнений нет конечно. Не дороговато ли? Дело в точности?
Этот самый Radiopan знаком У нас правда ЭПР стоял. Но это близко, неудивительно что ЯМР тоже делали..

А что там дорогое? Ампулка с дистиллированной водой, на которую намотано витков 20 тонкого провода? Сложное там- только поиск сигнала до захвата слежения. Но с современным процессором это как два пальца... Делить частоту на 42.5776 для пересчета мегагерц в теслы? В старом приборе этим две платы занимались....Поиск сигнала теперь делается по датчику холла, выковырянного из моторчика обычного сдрома- там точность ненужна, главное диапазон поиска ЯМР сигнала ограничить.
Опорник- TCXO из сотового, ну и внешний секундный импульс с GPS.
Вот для ознакомления c методой pdf.
Плохо только одно- когда эти приборы делали, сотовиков небыло. РЧ катушка у них зазаемлена на корпус зонда- довольно длинную металлическую трубу. Когда рядом кто то проходит с включенным сотовиком (при работе передатчика сотового)- захват ЯМР сигнала срывается и начинается его поиск, что длится несколько минут. Надо схему головки переделывать на полностью дифференциальную.

ЗЫ. Нашел наконец, как назывались наши приборы -Измеритель магнитной индукции Ш1-1 и Ш1-9 Не у кого случайно схем нет?

Насколько возможно утолить своё любопытство и наблюдать эти явления в домашних условиях
особенно в деле ЯМР-анализа, например, спирта.
Каковы минимальные требования к лабораторной установке "на кухне" ?
Есть ферритовые магниты от магнетрона микроволновки - торы, внешний диаметр 55мм, внутреннее отверстие 20мм, высота 13мм. Величину магнитного поля могу измерить только в килограммах/ньютонах:
друг от друга отталкиваются при зазоре 7мм 10Н, вплотную 30Н.
В наличии трансивер, цифровой осциллограф, моток проволоки, ассортимент современных электронных компонентов, желание.
Какую конфигурацию датчика предпочесть ?
(в древности получали результаты - а элементная база какая !!!!)
Есть ли в сети статьи на любительские опыты ?

Ничто не запрещает получить нормальный ЯМР сигнал в домашних условиях. Двух китайских редкоземельных магнитов с головой хватает в качестве магнитной системы- до потутора тесла получить можно, в зависимости от зазора и магнитных наконечников (концентраторов). Метрологию конечно надо поставить. Для начала нужен обычный аналоговый датчик холл из безколекторного двигателя. Его надо где-то прокалибровать. Ну и соорудить синхронный детектор (lock-in). Можно из компьютерной звуковой карты высокого класса и программы на лабвью. Качество такого прибора с соответствующим предусилителем лучше, чем фирменных приборов 10 летней давности с ценой несколько килобаксов.
Для начала рекомендую автодинную детекторную головку. Она удобна для изучения простых линий. Начинать лучше с водорода. По сигналу водорода можно выкалибровать всю систему.
Если же хочется чего серьезного (анализ органики)- постройте задающий генератор на DDS. И синхронный фазочувствительный детектор на РЧ. Можно и спиновым эхо поиграться. Но тогда генератор РЧ должен быть стробируемым с крутыми фронтами. В принципе, даже имеджевую томографию мелких животных типа мыши можно делать дома- магнитная система собирается из магнитов от больших динамиков.
Поищите в интернете по NMR, Image NMR, MRI, NMR DDS итд
Вот класный учебник по MRI http://www.cis.rit.edu/htbooks/mri/
http://www.process-nmr.com/pdfs/NMR%20Overview.pdf
А тут на DDS http://www-e2.ele.eng.osaka-u.ac.jp/person...2/se2takeda.pdf искать по "Laptop NMR Spectrometer"

Спасибо - обнадёжили.
интересен только водород
имеются в наличии магниторезистивные датчики - жаль для слабых полей
Но запуган неоднородностью магнитного поля !
гугл дает многовато ссылок - статьи с интересными названиями в платном доступе
Допустим, магнитная система построена и замеряна. Выбираем автодин..Что понадобится для анализа спектра ЯМР ?
(может есть у Вас интересные схемки и статейки с большей конкретикой - ближе к "железу" ?)

Мне тоже весьма интересна эта тема. Если будете экспериментировать, не могли бы с коментариями? Хотелось бы и самому поучаствовать, если б только времени хватало...
(А потом бы и спирт проанализировали )

На любопытный продукт наткнулся совершенно случайно. Может, не совсем м в тему, но близко.

https://txspace.tamu.edu/bitstream/1969.1/4...-ELEN-Brown.pdf
вот тут сканировали мышиный трупик(приведены материальные издержки на разработку)
диссертация с картинками и схемами.
Просветите о дизайне магнитной системы "home-made" наколенкеиндастриз.
Можно ли приспособить магниты от магнетрона, как замкнуть внешнюю часть поля, что делать с центральной "дыркой бублика" магнита ?
В выше означенном словацком pdf автодин перестраиваемый по частоте. Это лучше классической модуляции магнитного поля?

Очень хорошая ссылка
Автодин применяется в тех случаях, когда сканировать магнитное поле нехочется- или сверхпроводящий магнит с замороженным магнитным потоком или когда поле неизвестно и его надо померять (магнитометр).
При имеджевой спектроскопии градиент магнитного поля по радиусу резонатора и изменение частоты синтезатора однозначно определяет координаты резонирующей группы точек. А потом математичекси по ним строится изображение.
Магитная система для мышки- кольцевые магниты от динамиков с полюсами на плоских гранях слепленны в столбик сантиметров в 10-15 (чтобы неоднородность поля по длине была небольшая)
Внешний поток обычно незамыкают, хотя иногда магнитные экраны из жести и ставят, чтобы уменьшит рассеяное поле. Внуть магнитов засунута "беличья клетка"- антенна. Вытравлена на тонком стеклотекстолите и спаяна в трубку. Там же модулирующие катушки. После слепливания магнитов внутрь засовывают датчик холла на длинной палочке (или на натянутой нитке) и снимают пространственно распределение поля. Сканер поля делался из двух деревянных линеек и двух шаговых моторчиков от дисковода. За полдня он промерял поле внутри магнита с шагом в 0.5 мм. Детектор был из звуковой карты- синусное возбуждение где-то в районе килогерца через резистор в ом 50 и детекция микрофоном- студент на курсовую делал.

Эх, рисунок бы ещё какой-никакой!...

Скажите, пожалуйста, сильно ли меняется поле в такой системе при изменениях температуры?

А з его х. Изменится. Можно моделировать, если есть параметры магнитов (как магнитные , так и линейное расширение). Можно просто померять зондом, если зонд достаточно точен. Если MRI система уже работает- можно засунуть эталонную сетку и по ней скалиброваться. Можно просто термостабилизировать (только учесть магнитное поле от нагревателя надо обязательно).

Рисунки- их есть у меня. Рисунок- модулирующая катушка. пдф- высокоэффективня радиочастотная.

А для задач спектроскопии дизайн катушки, надеюсь, попроще ?
Близость магнитов не приводит к короткозамкнутым виткам ?( вроде редкоземельные магниты облачены в никель)
Материал подложки печатной катушки не искажает ЯМР-сигнал?

Несколько из другой "оперы". К сквидовским датчикам впридачу нужен гелиевый рефрижератор замкнутого цикла (~$30 000) или жидкий гелий в дьюаре. Это раз. Во-вторых к ЯМР они прямого отношения не имеют и нужны в основном для измерения намагниченности или сверхмалых магнитных полей.

О! Спасибо! А тот девайс, что студент сваял, нельзя ли посмотреть? Я, честно говоря, недопонимаю, как он работает. К чему там датчик Холла на верёвочке? На куда подавалось возбуждение, если микрофон использовался в какчестве детектора?


Да эт понятно... Просто "красивая вещь"...

http://www.valtar.ru/Magnets4/mag_4_08.htm

А причем тут эта ссылка- там вобще датчик Холла с минимальной обвязкой.

Очень хороший и большой сайт - познавательный и научно-популярный.
Однородность поля - главный залог успеха !

Большая просьба вышлите мне этот файлик на мыло yr_partner[собака]mail.ru, у меня ссылка не открывается.

Начинающим
http://www.exstrom.com/magnum.html
http://www.geocities.com/CapeCanaveral/2404/
http://socrates.berkeley.edu/~phylabs/writeupPDF/NMR.pdf
плюс ещё файл

Квантовый магнитометр .
Интересно, чем определяется такой интересный угол между оптической осью и вектором магнитного поля - 37 грд.? Углом прецессии?

ну и чем закончилось?
можно сделать ямр-магнитометр за 100 баксов и неделю времени или нет?

Та лехко! Только ж и качества соответственного. А Вы куда-то торопитесь?

Не за неделю, и не за 100. Рабочий макет часов за 5 и за 10 баксов. Только перестройка диапазона ручная (КПЕ).
Обычный частотометр на ПИК и автодин на полевике. А вот на широкий диапазон пришлось датчик Холла добавить для грубого поиска сигнала и зондовою головку полностью дифференциальной делать, иначе сотовики срывают захват сигнала.

Как интересно
А нельзя ли схемку дифференциального синхронного усилителя с зонда опубликовать? Очень любопытно, как там устроено все.

Вроде бы на ямр магнитометрах делали источник опорного тока, со стабильностью, я так понимаю, лучше 1 ппм. Опорный ток пропускался через катушку, преобразовывался в частоту ямр-магнитометром, частота измерялась.

Ссылка перестала работать, если не трудно, выложите этот файл на форуме.
P.S. Кстати нашел презентацию этого автора:Плакаты


Из какой книги эта 9-ая глава?

1972 год
Физические основы квантовой магнитометрии
Н.М.Померанцев В.М.Рыжков Г.В.Скроцкий

Большое спасибо, возьму на днях в библиотеке.