检测方法和检测设备及使这种设备成形的方法技术

一种检测样品中存在给定的四极核，原子核的响应频率和自旋点阵驰豫时间随给定的环境参量变化的方法，它包括确定与所选参量范围相应的共振频率范围；给样品施加激发，以激发核四极共振；并检测共振响应信号，可在共振频率范围内激发可以检测的共振响应信号，并使得产生实际小于４５°的恒定触发角。２．一种如权利要求１所述的方法，其特征在于，所述激发是在恒定脉冲重复频率下的激发。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测至少有一种核四极共振(NQR)特性(特别是自旋点阵驰豫时间T1)的样品中存在四极核的方法和检测设备，所述特性随给定的环境参量(如温度)变化。还涉及一种使这种设备成形的方法。作为一个例子，本专利技术用于检测来自包裹、行李中，或人身上所藏，或者爆炸装置所散开的炸药TNT、RDX、HMX或PETN的14N四极共振信号的场合。作为另一种举例，还用于比如机场检测隐藏的毒品，如海洛因和可卡因。如果测得这些物质存在，就会响起警铃。应予说明的是，在机场等处检测爆炸品或毒品的存在时，样品的温度是不会知道的，而且实际上可能是很宽的。样品内可能存在明显的温度梯度。NQR测试的优点在于，它们无需将样品置于强磁场中，因而不需要大而昂贵的并受样品尺寸限制的磁体结构，所说的这种结构恰是核磁共振(NMR)测试所需要的。从国际专利申请PCT/GB92/00580(British Technology Group Ltd.—英国技术集团有限公司—)可知一种检测样品中存在四极核的方法，该样品至少有一种随给定的环境参量变化的NQR特性，这里将它的公开引为参考文献。该法包括给样品施加宽能级的激励，激发NQR共振，并检测NQR共振信号，以这样的激励激发NQR共振信号，在检测步骤该信号能够对整个预定的环境参量范围进行检测。按此方式，可对所需之检测灵敏度检测相关原子核的存在。根据“检测灵敏度”是指对整个给定的测试时间，在确定的样品体积内，可按给定的几率等级测得所选原子核的数目(或物质的量)。利用所累积信号的富利叶变换给出一个吸收谱，再通过在适当的极限之间积分来测量此谱下的面积，可使这个灵敏度得到改善。本专利技术是以这样的新发现为基础的，即样品的NQR特性，如共振频率(ν)和自旋点阵驰豫时间(T1)可随给定的环境参量，如温度、压强或磁场等而明显地变化。因此，在进行NQR测试时必须考虑或者补偿这些变化，以覆盖预定的环境参量范围。由于NQR测试一般是在某种场合下进行的(如飞机场)，所以所述环境参量的给定范围通常是在该种场合下可能遇到的参量范围(可能是所述参量的国家的或全球的平均值范围，亦或是最大值范围)。假如所述参量是温度，则所述预定范围总的讲可为±10℃(可能在5℃和25℃之间)或±20℃(可能在-10℃和+30℃之间)。该范围可能是从-30℃(对应于极地情况)到+40℃(对应于沙漠情况)这样大。在某些工业应用中，可能遇到非常宽的温度范围。假如所述环境参量是压强，则所述预定范围可为譬如±10％(对应于典型的每日平均压强范围)或±5％(对应于最大值范围)，或者更高—假如对压力容器内的测试条件采用所述方法。因此，如果在机场的行李中被怀疑的物质是炸药RDX，则可经受围绕20℃的平均值的-25到+15℃的温度变化，即从-5到+35℃的变化。样品不同，温度可能不相同，和/或同样的样品可能有不一致的温度。现在考虑NQR特性—自旋点阵驰豫时间(T1)，同样发现对温度(还有压力)变化的自旋点阵驰豫时间(T1)的影响可能是非常明显的。例如，意外的是，对于上述RDX样品而言，14N的频率ν+下的T1是在5和25℃之间按接近8的因子变化的。我们还发现，T1变化的一个特别重要的影响是比值τ/T1，这里τ是连续激发的脉冲重复之间的脉冲间隔(脉冲重复时间)。作为一个例子，参见本说明书的附图说明图1，它得自PCT/GB92/00580的图1，其中表现出不同τ/T1值下的信号强度随触发角(flip angle)(α)的变化。所有这些图线顺次都由Vega关于自旋为1的核所得的方程(J.Chem.Phys.，1974，61，1099，Eq.IV-29)得出。这些核预示火药中的稳态NQR信号的强度作为给定之T1的τ的函数。这些图线与Buess等人的论文(“NQR DetectionUsing a Meanderline Surface Coil”，J.Mag.Res.，Vol.92，348-362(1991))中发表的图线相似。应予说明的是，这些图中所示的曲线是最一般地表示它们的意义，并不在于特别地针对任何特殊物质。图1表明，在给定的比值τ/T1(＜5)情况下，随着触发角的改变，可以预期信号通过一个最大值，这个最大值移到触发角小于119度(αm)处，并在比值τ/T1降至1以下时，信号强度较低。在τ/T1＝5的情况下，假设对应于触发角αm的最大自由感应衰减(fi.d.)比1大；在τ/T1＝0.1的情况下，f.i.d.移至0.3αm处，且它具有相对信号强度0.25。对于常值τ并在恒定的触发角αm的情况下，τ/T1在1和0.1之间的变化(对于RDX中的14N的频率ν+，相应于温度增大接近大约20℃的环境，T1增大10倍)引起响应信号强度损耗约为70％。若这样的损耗被噪声湮没，就使共振信号不可能被检测到。因此，PCT/GB92/00580所揭示的专利技术包括一种补偿T1变化的方法。在多个不同脉冲重复率和/或因而产生多个不同的触发角的情况下，该法包括将所述激发用作一组激发脉冲，以致可检测的NQR共振响应信号可在与环境参量的范围相应的整个驰豫时间范围内被激发，而且最好确实被激发，以便所述响应信号的强度在整个范围内基本不变。虽然这种方法已获成功，即它能进行高灵敏度的测试，但其缺点在于在某些应用中，其中包括测试过程中触发角或脉冲重复时间的变化方面，或者两方面都可能使这种测试变得复杂化，并可能增加该检测设备的复杂性，而且可能影响测试的持续性。本专利技术试图解决这些问题。按照本专利技术，基于对所提供的脉冲重复时间和触发角进行精心选择，可将它们维持在对于特定的测试为常量的值，而不会明显地有损于本法的灵敏度。本专利技术提供一种检测样品中存在给定的四极核，原子核的响应频率和自旋点阵驰豫时间随给定的环境参量变化的方法，它包括确定与所选参量范围相应的共振频率范围；给样品施加激发，以激发核四极共振；并检测共振响应信号，可在共振频率范围内激发可以检测的共振响应信号，并使得产生实际小于45°的恒定触发角。不要把这里所用的“恒定”理解为一个特别精确的意思；相反地，应按准确度较低的角度，总要结合检测样品中存在四极核的方法去理解它。例如在整个时间内，触发角的25％或更多(例如50％)的变化通常是能够被接受的。此外，引用一定度数的“实际”触发角与“有效”的触发角相比较的，二者以公知方式与贝塞尔函数有关(例如参见上述Vega的参考文献)。例如，对于一个自主的I＝1四极自旋系统来说，119°的触发角实际产生一个最大的自由感应衰减，从而相应于核磁共振中的90°的触发角，于是119°的触发角实际相应于90°的有效触发角。再有，虽然激发是为了产生一个恒定的触发角，但可以明白，有很多情况下激发产生的触发角虽然是恒定的(即不随时间变化)，但在样品内根据离激发源的距离可能不一样。另外，这里所用的“可检测的”一词更为可取的是包括一个信号/噪声比，在检测步骤的测量时间内，此比值明显地超过实际的或者所预期的噪声水平，所说的明显程度是由诸如高级“学生”t分布等标准统计方法确定的。此外，这里所用的“脉冲重复频率”简单的就是脉冲重复时间的倒数。由于后面更充分地说明的原因，由于使可检测的共振响应信号的激发能在整个共振频率范围内进行，而且由于这还本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：JAS史密夫，M布兰茨，
申请(专利权)人：英国技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：