一种顺磁共振谐振腔制造技术

本实用新型专利技术涉及一种顺磁共振谐振腔。它由圆柱形谐振腔体和可拆卸的端盖组成，在端盖上开有一长方形样品检测孔，在该检测孔长边两侧各钻一排等间距的小孔，穿过小孔在端盖靠腔内一侧绕成半圆弧状调制线圈。可解决较大体积固体样品及某些生物样品的在体顺磁共振检测。该谐振腔具有检测样品灵敏度高等特点。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电子顺磁共振检测装置，具体地说，涉及一种顺磁共振谐振腔。电子顺磁共振(简称EPR)是用来检测物质中未耦电子的自旋磁矩及轨道磁矩发生塞曼能级跃迁的技术。利用这一技术可以分析物质中含有的自由基、过渡金属元素、晶格缺陷等顺磁性中心的含量和性质。因此EPR已被广泛地应用于物理、化学、地质、考古、材料科学及生物医学等许多领域。传统的EPR分析检测方法，需将被测物质置于样品腔的中心，这类样品腔实际是一种可将微波能量集中起来的微波谐振腔。由于受微波波段和波长的限制，谐振腔的体积受到限制，从而使被检样品的体积也受到限制，固体物质通常还需粉碎后才能检测，这给较大体积样品的分析及某些不宜粉碎的样品(如考古样品和某些生物样品)的分析都带来困难。后来，Yamanaka等报道在谐振腔的柱面侧壁上开孔，将被测样品放在孔上，利用孔中漏射的微波功率可以实现在腔外检测固体样品(C.Yamanaka，M.Ikeya and H.Hara ESRCavities for In Vivo Dosimetry of Tooth Enamel.Appl.Rad.Isot.，1993；44(1/2)77-80.)。但在腔的柱面侧壁上开孔的尺寸过大时，会对腔的电磁特性产生较大影响，所以作用到样品上的微波功率及样品的有效体积也都同样受到限制。更主要的问题是，这种方法难以设置磁场调制装置，也就无法实现在样品处产生高效的调制磁场幅度，使得检测灵敏度过低，无法与传统的腔内检测方式相比，其实际应用价值不大。因此，目前还没有一种能在腔体外高灵敏地检测样品的EPR的装置。本技术的目的就是提供一种可在腔体外沿检测样品并在样品处产生高效调制磁场的专用顺磁共振谐振腔。为实现上述目的，本技术的设计人设计了以下技术方案。将圆柱形谐振腔体的顶端做成可拆卸的端盖1，在该端盖的四角上各用一螺钉与腔体2紧固在一起，腔体端盖厚度应不大于1.5毫米。在端盖中央开一个长方形样品检测孔3，该孔的长边与谐振腔内微波磁场分量在该处的方向相垂直并与腔壁上该处电流线方向相平行。该孔长边尺寸为腔体内径的1/3～2/3，短边尺寸为腔体内径的1/15～1/10。在该孔两长边的外侧1～2毫米处各钻一排小孔4，小孔直径为0.4至0.8毫米，小孔间距为1～1.5毫米。用高强度漆包线穿过小孔绕制成跨过长方形样品检测孔的调制线圈。该线圈在检测孔的谐振腔内一侧形成半圆弧形5，半圆弧形的弧顶距端盖的垂直距离不大于2毫米，走线方向与检测孔的长边垂直。在检测孔的端盖外一侧固定两块由敷铜板制成的布线板6，将线圈各匝抽头焊在该布线板上，布线板与磁场调制功率放大器输出端进行匹配连接。该线圈通以高频电流后，将仅在检测孔处产生高效的调制磁场。该调制磁场的方向与检测孔处微波磁场分量的方向相垂直，并与检测孔长边相平行。该调制磁场的强度与流经它的高频电流强度成正比。本技术将圆柱形谐振腔顶端做为可拆卸的端盖，样品检测孔和调制线圈都在该端盖上实施，操作灵活，对腔体电磁特性影响极小。可制造多个具有不同检测孔尺寸的端盖，以适于检测不同形状、大小和特性的样品。将检测孔做成长方形，因其长边可做得较大，且不影响腔体特性，所以适于检测较大体积的样品。调制线圈可以紧靠被测样品绕制，所以用较小的调制电流，就会在样品上获得高效均匀的调制磁场强度。调制线圈跨过腔壁绕制，并只占据腔内极小空间，既保证了调制效率，又对腔体Q值影响甚微。本技术可明显提高在腔外检测较大体积样品的灵敏度，主要用于实现对较大体积固体样品的顺磁共振检测及对人体牙齿等类似材料进行在体顺磁共振检测。以下结合附图，用实施例对本技术作进一步说明。附图说明图1为本技术实施结构示意图。图2为腔体端盖及调制线圈结构示意图。实施例TE111型谐振腔腔体，内径为29毫米，腔体端盖厚度为1.2毫米。检测孔长边尺寸为10毫米，短边为2.5毫米。每排绕线孔数量为9个，孔径为0.5毫米，绕线孔中心距样品检测孔的长边的距离为1.5毫米。调制线圈采用线径为0.3毫米的高强度漆包线绕制，在谐振腔内一侧的半圆弧状的弧顶距端盖的垂直距离为1.5毫米。使用时，将该腔与Bruker-ESP300型顺磁共振波谱仪的接收系统相连接。实际应用效果如下利用本技术所述的腔体检测二苯基苦基肼自由基(DPPH)点状样品，可获得高效的磁场调制效果，可使实际线宽为0.15mT的谱线线宽增加到大于1.5mT。在检测孔处的实际调制磁场幅度可达到1mT以上。用本技术所述的腔体检测γ射线辐照的人体牙齿，可以测出牙体表面牙釉质的顺磁共振信号。权利要求1.一种顺磁共振谐振腔，其特征在于由可拆卸的端盖(1)和腔体(2)两部分组成，在端盖上开有样品检测孔(3)并装有磁场调制线圈。2.根据权利要求1的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述样品检测孔是开在端盖中央的长方形孔。3.根据权利要求1的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述磁场调制线圈穿过样品检测孔的长边两侧的绕线孔(4)，分布于端盖的两侧。4.根据权利要求1的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述腔体端盖的厚度为1毫米至2毫米。5.根据权利要求1或3的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述调制线圈在腔内一侧应绕成半圆弧状(5)。6.根据权利要求1或3的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述调制线圈是用线径0.3毫米的高强度漆包线绕制。7.根据权利要求2的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述样品检测孔的长边尺寸为腔体内径的1/3～2/3；短边尺寸为腔体内径的1/15～1/10。8.根据权利要求3的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述绕线孔的直径为0.5毫米。9.根据权利要求3的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述绕线孔的孔间距离为1毫米至2毫米。10.根据权利要求3的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述绕线孔中心距样品检测孔的长边的距离为1毫米至2毫米。11.根据权利要求5的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述半圆弧状的弧顶距端盖的垂直距离为1.5毫米。12.根据权利要求4的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述腔体端盖的厚度为1.2毫米。13.根据权利要求7的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述样品检测孔的长边尺寸为10毫米，短边尺寸为2.5毫米。14.根据权利要求10的顺磁共振谐振腔，其特征在于所述绕线孔中心距样品检测孔的长边的距离为1.5毫米。专利摘要本技术涉及一种顺磁共振谐振腔。它由圆柱形谐振腔体和可拆卸的端盖组成,在端盖上开有一长方形样品检测孔,在该检测孔长边两侧各钻一排等间距的小孔,穿过小孔在端盖靠腔内一侧绕成半圆弧状调制线圈。可解决较大体积固体样品及某些生物样品的在体顺磁共振检测。该谐振腔具有检测样品灵敏度高等特点。文档编号G01N24/10GK2401894SQ9925550公开日2000年10月18日 申请日期1999年12月3日 优先权日1999年12月3日专利技术者吴可, 邰永生, 孙存普, 丛建波 申请人:中国人民解放军军事医学科学院放射医学研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顺磁共振谐振腔，其特征在于由可拆卸的端盖（１）和腔体（２）两部分组成，在端盖上开有样品检测孔（３）并装有磁场调制线圈。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴可，邰永生，孙存普，丛建波，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院放射医学研究所，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]