一种使用核四极共振或核磁共振探测样品中指定物质的方法和装置，用包含多脉冲的修改的稳态自由进动ＲＦ脉冲序列来辐照样品中的原子核。所述脉冲序列包含成对的以一定的相移相互分离开的脉冲，以从指定物质中产生多个核共振反射信号，如果该指定物质存在的话。该脉冲序列是由成对的脉冲组成的，相邻脉冲对的相位相差９０°，如以下类型：［τ／２－（θ－Δτ－θ）↓［０°］－τ－（θ－Δτ－θ）↓［９０°］－τ／２］↓［ｎ］所述发射频率相对于指定物质的受辐照核的预定共振频率有一个偏移。使用付立叶变换和数字滤波技术分析反射信号，只记录所述指定物质的受辐照核的共振频率附近的那些反射信号。然后将所记录的反射信号与相应于所述指定物质的设置的参考值进行比较，以确定所述指定物质在所说的样品中是否存在。这种探测方法不受温度变化和其它产生强度异常的因素的影响。该脉冲序列产生附加的反射信号，它增加了观测信号的强度并由此增加信噪比。它还减弱了磁声减幅振荡。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核共振在材料辨别中的实际应用，特别是用核四极共振(NQR)和核磁共振(NMR)在其它物品中探测如爆炸物和麻醉品的应用。在本说明书中，除非上下文另有要求，单词“comprise(包括)”及其变化形式如“comprises”″comprising″将被理解为表示包含一个明示的整数或整数组但也不包括排斥其它的整数或整数组。
技术介绍
由Carr在“steady-state free precession in nuclear magneticresonance，Physical Review(在核磁共振中的稳态自由进动，物理评论)，vol.112，NO.5，1958，p。1693-1701″一文中所描述的那样，带有所谓“稳态自由进动(SSFP)”多脉冲序列的指定物质在特定条件下会从被指定物质中产生一连串非衰减信号形式的的反射信号。其结果，这种多脉冲序列被有效地用在核四极共振(NQR)上，用来探测爆炸物和麻醉品，象苏联专利说明书，NO.1824559(Kuznetsov和Koblev)，美国专利说明书NO.5365171(Buess等)，以及在Kuznetsov和Koblev的文章中，“modifications of thesteady-state free precession sequence for the detecting of purenuclear quadrupole resonance(用于探测纯核四极共振(NQR)的稳态自由进动的变型)”，Journal of Physics，D，Applied Physics(物理期刊D应用物理)，VOL.31，1998，1251-1256。但是，SSFP多脉冲序列的应用由不希望的影响所妨碍，如强度异常等。这种强度异常来源于被观测的反射信号的信号幅值对从NQR共振频率的偏移的依赖性。这种依赖性本质上是周期性的，并且重复周期反比于脉冲间的间隔。这种强度异常是不希望有的，特别当用NQR或NMR方法探测爆炸物和麻醉品时由于温度的变化，和/或其他的因素如温度梯度(在物质内)、晶体杂质、晶体相位和压力等，可能产生强度异常。其原因是由于核四极共振的频率依赖于物质的温度，以及这些其他的因素，因此共振频率就随温度漂移。例如，三硝基甲苯(TNT)温度随NQR线的共振频率的变化大于100Hz/°k，并且对于三次甲基三硝基胺(旋风炸药)(RDX)大于400Hz/°k。考虑到强度异常的影响，为了获得最大反射信号，需要非常精确地调谐与共振频率相关的发射频率。因此，虽然发射频率值是一样的，但信号的强度可随温度的变化而变化。在Kuznetsov和Koblev的苏联专利NO.1824559中，提出了下列消除强度异常的方法。用一种翻转角度(flip angle)为θ，重复周期为τ的连续脉冲序列照射所指定的物质，提供一种SSFP类型的基本序列n，n是周期数目(或选择n)。采用相应于下列值的每一序列的载频，进行系列的照射f0和f0±2/τ，f0接近于被探测物质的共振频率。当用载波频率为f0的序列照射时，如果没有观测到信号，那么载波频率为f0±2/τ的时序就有用了。这些载频的差相应于观测到最大的强度信号的频率和观测到最小的强度信号的频率之间的差。当在受检样品中没有发现所寻找的指定物质时，把观测时间增大两倍重复进行该方法。Buess等在美国专利说明书NO.5365171中描述了采用相位改变脉冲序列的方法(PAPS)和非相位改变脉冲序列(NPAPS)的组合，它允许不用转换发射频率来照射受检样品，以探测样品中的指定物质。在此情况中，如果在PAPS观测窗中观测到最大信号，那么在NPAPS观测窗中将观测到最小信号。由此，在采用下列序列时n，总的信号强度为 倍小于(或近似70％的)获得的可能的最大信号。换句话说，这种方法内在的限制在于不管脉冲间距如何，由于两脉冲幅值的累加过程，它只能恢复最大可得信号的1/ 倍或近似70％。因此，使用以上方法对于预定数目的累积来减少引起密度异常的温度变化或其它效应，是与反射信号的净强度的减小相关联的，这种减小是与当使用下列类型的相同脉冲的序列类型时所观测到的最大值相比而言。n， 但是，在NQR和NMR中使用多脉冲序列都有一个问题，就是，它们与一些不希望见到的现象相关联，如探针减幅振荡(ringing)(在共振电路中里由瞬态过程引起的)和磁声减幅振荡。在NQR频率的探针减幅振荡中的瞬态过程的持续时间能达几百微秒，这在Rudakov和Mikhaitsevich的文章Instruments and ExperimentalTechniques(仪器和实验技术)Vol.38，NO.6，Part 1，744-745，1995，中有所讨论，并且振荡的频率和相位由RF脉冲的发射频率决定。在NQR和NMR中磁声减幅振荡是由铁磁性(金属或陶瓷的)样品产生的，它能出现在被扫描以探测指定物质是否存在的样品中。在NQR和NMR中的磁声减幅振荡的本质是与在射频脉冲磁场的作用下磁性材料的磁畴的重新取向相联系的。磁畴取向的变化以周期性振荡形式发生，其频率与RF脉冲的频率一致。磁畴振荡在RF脉冲结束后还继续，由于磁性材料内部的耗散力和电磁再发射的能损而逐渐衰减。这种再发射能持续几微秒。由再发射引起的信号值可以大于来自指定物质的NQR信号。这种信号的频率和相位只取决于发射频率。在Buess等美国专利说明书NO.5365171中，建议用下列的将前面提到的NPAPS和PAPS组合的方法来消除探针减幅振荡和磁声减幅振荡nn由于在Buess等专利说明书中描述的，磁声信号与初始RF脉冲具有相同的相位。NQR信号包含两部分自由感应衰减(decay)和反射，感应信号与RF脉冲总是具有相同的相位，并且反射信号在用NPAPS照射时是180°反相于感应信号和在用PAPS照射时为同相。其所得信号是由感应信号、反射、探针减幅振荡和磁声减幅振荡组成的复杂信号，然后对它们进行数字处理。在NPAPSθ180°脉冲和两个PAPSθ0°脉冲之后接收的信号被加在一起，并从NPAPSθ0°脉冲之后接收的信号中减去。其结果是感应和减幅振荡输入被完全排除在总信号之外。这种方法的缺点是由于排除了感应(induction)信号而使反射信号的强度进一步降低。更进一步说，脉冲序列nn是SSFP类型的序列的组合，所观测到的相位异常包含在每个序列中。这样的相目位异常在Ernst，Bodenhausen和Wokaun的著作《Principle ofNuclear Magnetic Resonance in One and Two Dimensions，一维和二维核磁共振原理》，第二章，Clarendon Press，Oxford，1987中有讨论。由此，在Buess等的专利说明书NO.5365171中讲的感应信号和反射信号之间的相位关联，只对精确的共振才成立，以及对于与共振频率相差一Δf值使Δfτ＝m成立的发射频率才成立，这里m为一整数。假设以上相位关联在Δf·τ≠m处不满足，信号将进一步减小，因为所建议的累积方案不再是是最理想的。在应用NMR来探测物质方面，强度随静磁场中的漂移和变化而变化，这也是一个问题，以上提及的脉冲序本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种探测样品中指定物质的方法，包括：用包含多个脉冲的脉冲序列来照射要从其中探测指定物质的样品中的原子核，其中所述脉冲序列包含成对的以一定的相移相互分离开的脉冲，以从指定物质中产生多个核共振反射信号，如果该指定物质存在的话；以及分析所 述反射信号，以探测所述指定物质的存在。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山大V贝利亚科夫，塔拉斯N鲁达科夫，瓦西里T米克霍尔茨维奇，沃里克P奇斯霍尔姆，
申请(专利权)人：索尔洛克国际有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]
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