一种核磁共振谱仪制造技术

一种核磁共振谱仪，包括：样品腔(11)，用于装载待测样品(111)并提供射频磁场；激光系统(12)，用于产生泵浦光和探测光，并将泵浦光和探测光聚焦于待测样品(111)，以使待测样品(111)在泵浦光、探测光以及射频磁场的作用下产生光子回波信号；探测系统(13)，用于将光子回波信号转换为电信号，并可视化显示电信号，以实现对待测样品能级结构的测量。通过将光子回波信号探测与射频电磁场、光谱烧孔技术结合起来，实现了非均匀加宽的光学跃迁超精细能级结构的探测，可用于表征超精细相互作用。该核磁共振谱仪具有探测全面、准确性高、抗干扰性好等优点，设备简单且易于操作。

An NMR spectrometer

【技术实现步骤摘要】
一种核磁共振谱仪
本技术涉及核磁共振
，尤其涉及一种核磁共振谱仪。
技术介绍
核磁共振在物理、化学、生物、医学、工程等诸多领域具有广泛的应用，是一种普适的物性检测手段。其中，基于光学探测的核磁共振分析具有高灵敏度的特点，目前在前沿科学研究中很受欢迎。例如，在量子通信研究领域，量子存储器是实现远程量子通信的核心器件。而基于稀土掺杂晶体的量子存储器具有高效率、高保真度、存储带宽大、存储寿命长等特点，使得它越来越受到人们的关注。为了选出具有优越性能的稀土掺杂晶体，基于核磁共振分析来探测其精细能级结构并表征其超精细相互作用原理就显的至关重要。目前基于光学探测的核磁共振分析手段主要有以下几种：1)光谱烧孔技术：光谱烧孔是对材料吸收谱特定频率的饱和激发后，导致材料的吸收谱在特定频谱范围内的增强或减弱的效应，光谱烧孔获得的光谱结构包含了原子的超精细能级结构信息，可以有效地精确读取基态与激发态的精细能级结构；2)拉曼外差的核磁共振技术：它读取参考输入光场及散射光场之间的拍频信号，利用外差放大的特性测量其精细结构的能谱，它具有极高的信噪比，但是它无法分辨谱线对应光学跃迁基态还是激发态。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题基于以上技术问题，本技术提供了一种核磁共振谱仪，以实现非均匀加宽的光学跃迁超精细能级结构的探测，本技术具有探测全面、准确性高、抗干扰性好的特点。(二)技术方案本技术提供了一种核磁共振谱仪，包括：样品腔11，用于装载待测样品111并提供射频磁场；激光系统12，用于产生泵浦光和探测光，并将泵浦光和探测光聚焦于所述待测样品111，以使待测样品111在泵浦光、探测光以及射频磁场的作用下产生光子回波信号；探测系统13，用于将光子回波信号转换为电信号，并可视化显示电信号，以实现对待测样品能级结构的测量，其中，探测系统13包括：光电探测器131，用于将光子回波信号转化为电信号；示波器132，用于可视化显示所述电信号，以实现对待测样品超精细能级结构的测量。可选地，样品腔11包括：恒定磁场的低温腔112，用于冷却待测样品111至预设温度，同时提供恒定磁场；射频线圈113，缠绕于待测样品111表面，用于为待测样品111提供射频磁场，以使待测样品111的能级布居数迁移；射频驱动114，用于控制射频线圈113上射频信号的加载，以使射频线圈113根据射频信号产生射频磁场。可选地，激光系统12包括：激光器121，用于产生激光；第一声光调制器122，用于将所述激光调制为泵浦光；第二声光调制器123，用于将所述激光调制为固定频率的具有三个脉冲的探测光；透镜组124，用于聚焦探测光，并将聚焦后的探测光和泵浦光射于待测样品上，以使待测样品111产生光子回波信号。可选地，泵浦光用于使待测样品的吸收带能级初始化；探测光用于使能级初始化后的待测样品111产生能级跃迁生成光子回波信号。可选地，透镜组124采用交叉光路形式，以使探测光和泵浦光交叉射于待测样品111上，以避免泵浦光产生的噪声。可选地，泵浦光包括测量光学下能级泵浦光和同时测量光学上能级和下能级的泵浦光。可选地，当泵浦光为光学下能级泵浦光时，射频驱动114的射频信号加载于探测光之前。可选地，当泵浦光为光学上能级和下能级泵浦光时，射频驱动114的射频信号加载于探测光的第二脉冲和第三脉冲之间。可选地，预设温度为3.5K。(三)有益效果本技术提供了一种核磁共振谱仪，将光子回波信号探测与射频电磁场、光谱烧孔技术结合起来，实现了非均匀加宽的光学跃迁超精细能级结构的探测，可用于表征超精细相互作用。该核磁共振谱仪既能探测光学上能级结构又能探测光学下能级的结构探测全面、具有较高的信噪比无拍频响应准确性高、对非均匀射频表现出良好的抗噪声能量抗干扰性好，设备简单且易于操作。附图说明图1示意性示出了本公开实施例的核磁共振谱仪的结构框图；图2示意性示出了本公开实施例的核磁共振谱仪的工作示意图；图3A示意性示出了本公开实施例的核磁共振谱仪选择测量光学下能级泵浦光时具体实施流程图；图3B示意性示出了本公开实施例的核磁共振谱仪选择测量光学上下能级泵浦光时具体实施流程图；图4示意性示出了本公开实施例的基于相同样品腔11和激光系统12，采用拉曼外差探测的谱图；图5示意性示出了本公开实施例的核磁共振谱仪测量光学下能级的能谱图；图6示意性示出了本公开实施例的核磁共振谱仪测量光学上下能级的能谱图；图7示意性示出了本公开实施例的基于核磁共振谱仪测量能级结构的方法步骤图。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术进一步详细说明。第一方面，本技术提供了一种核磁共振谱仪，参见图1，包括：样品腔11，用于装载待测样品111并提供射频磁场；激光系统12，用于产生泵浦光和探测光，并将泵浦光和探测光聚焦于待测样品111，以使待测样品111在泵浦光、探测光以及射频磁场的作用下产生光子回波信号；探测系统13，用于将光子回波信号转换为电信号，并可视化显示电信号，以实现对待测样品能级结构的测量。以下将以具体的实施例对其进行详细的介绍，参见图2。样品腔11，用于装载待测样品111并提供射频磁场；具体的，样品腔11可以为样品检测提供射频磁场和核磁共振所需的恒定磁场，包括恒定磁场的低温腔112、射频线圈113以及射频驱动114，其中：恒定磁场的低温腔112，用于冷却待测样品111至预设温度，同时提供恒定磁场；射频线圈113，缠绕于待测样品111表面，如图2所示，用于为待测样品111提供射频磁场，以使待测样品11的能级布居数迁移；射频驱动114，用于控制射频线圈113上射频信号的加载，以使射频线圈113根据射频信号产生射频磁场。本技术实施例，待测样品111放置于恒定磁场的低温腔112内，其具有非均匀加宽的光学跃迁，待测样品111优选为Eu∶YSO晶体，其参数具体为：掺杂浓度万分之一，晶体三维尺寸为3×4×10mm，其中10mm为a轴方向，光线沿a轴传播，晶体入射出射截面对580nm镀增透膜，入射光偏振态为与晶体c轴平行。恒定磁场的低温腔112可以通过闭循环制冷的方式冷却待测样品111也即Eu∶YSO晶体至预设温度，该预设温度优选为3.5K，样品空间大于30mm尺寸。恒定磁场的低温腔112振动幅度为纳米级，其光学窗片直径为25mm。本实施例实施的是零磁场下的核磁谱检测，故无需提供恒定磁场。射频线圈113，材料为0.5mm无氧铜漆包线，均匀缠绕10圈于Eu∶YSO晶体表面并串联一个50欧负载，用于为待测样品111提供射频磁场，以使Eu∶YSO晶体的能级布居数迁移；射频驱动114由一个可编程射频源直连一个宽带宽放大器驱动，射频源经计算机编程后可以产生频率及幅度受控的射频扫频信号，可以实现在特定时间加载设定频率的射频信号到射频线圈113本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核磁共振谱仪，包括：/n样品腔(11)，用于装载待测样品(111)并提供射频磁场；/n激光系统(12)，用于冷却所述待测样品(111)并产生泵浦光和探测光，以将所述待测样品(111)冷却至预设温度并将所述泵浦光和探测光聚焦于所述冷却后的待测样品(111)，以使所述冷却后的待测样品(111)在泵浦光、探测光以及射频磁场的作用下产生光子回波信号；/n探测系统(13)，用于将所述光子回波信号转换为电信号，并可视化显示所述电信号，以实现对所述待测样品能级结构的测量，其中，所述探测系统(13)包括：/n光电探测器(131)，用于将所述光子回波信号转化为电信号；/n示波器(132)，用于可视化显示所述电信号，以实现对所述待测样品超精细能级结构的测量。/n

【技术特征摘要】
1.一种核磁共振谱仪，包括：
样品腔(11)，用于装载待测样品(111)并提供射频磁场；
激光系统(12)，用于冷却所述待测样品(111)并产生泵浦光和探测光，以将所述待测样品(111)冷却至预设温度并将所述泵浦光和探测光聚焦于所述冷却后的待测样品(111)，以使所述冷却后的待测样品(111)在泵浦光、探测光以及射频磁场的作用下产生光子回波信号；
探测系统(13)，用于将所述光子回波信号转换为电信号，并可视化显示所述电信号，以实现对所述待测样品能级结构的测量，其中，所述探测系统(13)包括：
光电探测器(131)，用于将所述光子回波信号转化为电信号；
示波器(132)，用于可视化显示所述电信号，以实现对所述待测样品超精细能级结构的测量。


2.根据权利要求1所述的核磁共振谱仪，所述样品腔(11)包括：
恒定磁场的低温腔(112)，用于冷却待测样品(111)至预设温度，同时提供恒定磁场；
射频线圈(113)，缠绕于待测样品(111)表面，用于为待测样品(111)提供射频磁场，以使待测样品(111)的能级布居数迁移；
射频驱动(114)，用于控制射频线圈(113)上射频信号的加载，以使射频线圈(113)根据射频信号产生射频磁场。


3.根据权利要求1所述的核磁共振谱仪，所述激光系统(12)包括：
激光器(121)，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：周宗权，靳明，李传锋，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34