一种对用于确定样品质量的磁共振方法的改进，其中样品（１）包括粉末固态物质，所述改进包括：在询问区域（１０３）的第一方向上应用第一磁场，用于在处于询问区域（１０３）内的样品（１）内创建一个净磁化强度；在询问区域（１０３）的第二方向上应用第二磁场，用于暂时改变样品（１）中的净磁化强度；当样品（１）的净磁化强度回复到其原始状态时，监测由样品（１）释放的能量，并且产生具有与释放的能量成比例的特征的输出信号；将所述输出信号特征与从已知质量的类似样品中获得的类似数据相比较；并且，确定样品（１）的质量；该改进是产生具有大约０．５Ｔ的磁场强度的静态磁场、或者将样品（１）放置距离产生静态磁场的探测器（１３）表面大约０．５ｍｍ；将交替磁场应用到样品（１）；监测所述样品的自由诱导衰减能量，并且产生相应的自由诱导衰减信号输出。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用NMR技术来非接触地检查样品的称重。
技术介绍
具有磁矩的原子的原子核在强磁场中具有原子振荡的精确固定频率(拉莫频率)。每个原子核的振荡频率将取决于它的质量、偶极矩、原子的化学键、原子的环境(可能受到与附近其它原子的电磁耦合的影响)、以及原子所处的磁场强度。因此，振荡的频率是特征性的，不仅对于不同的原子种类，而且对于它们的分子环境。通过共振地激发这些振荡，就可精确地确定原子的种类和它们的环境。这种现象称为“核磁共振”，或者NMR。如果RF能量脉冲提供在特殊种类和环境的原子(例如，在水环境中的氢原子)的共振频率上，这种类型和环境的原子将被共振激发，并且之后会有一个回到低激发状态的跃迁。这种跃迁同时伴随着在激发频率或已知较低频率的射频信号的释放。该信号已知为“自由诱导衰减”(FID)。该FID曲线的振幅和形状涉及在处理中包括的原子数量，以及特定的条件和与环境相关的原子的属性。在测量、检测、以及成像中使用NMR技术在很多新兴科学领域已经成为需要。NMR的非入侵、非破坏的特性促进了工业测量、分析以及控制任务的应用。在元素周期表中的几乎所有的元素都有具有非零原子自旋的同位素。该自旋导致原子的磁活性。在磁活性原子核中，NMR仅能实用于那些自然丰度足够高以致可以被检测得到的同位素。通常的磁活性原子核有1H，13C，19F，23Na，以及31P，最常见的是1H，同时它具有最大的磁矩，使得它在NMR光谱表现中最有优势。在静态磁场B0的样品的应用中，样品原子自旋对准磁场，并且与磁场的方向平行。磁矩可将其排列为与静态磁场平行(NSNS)或者反平行(NNSS)。与静态磁场平行的排列是较低能态，与磁场反向排列是较高能态。在室温下，在较低能级的具有自旋的原子核数量，N+，稍稍超过在较高能级的数量N-。由玻尔兹曼统计得出 N+/N-＝exp(-E/kT)， (1)其中E是在自旋状态之间的能量差异；k是玻尔兹曼常数，1.3805×10-23J/K；T是开氏温度。当温度下降时，N-/N+的比例也下降。当温度上升时，该比例趋近1。由于在高能态具有自旋的原子核有微弱的不平衡，在静态磁场中的样品表现为与静态磁场磁化平行。磁化是由于在静态磁场周围的原子的运动(驰豫)。该运动的频率取决于静态磁场的强度，定义为ν＝γB， (2)其中B是磁场强度，伽马是至少一个原子的旋磁比，在样品物质中典型地是氢。旋磁比涉及在分析中的原子核的磁矩。质子的旋磁比为42.57MHz/T。该测量出的频率已知为拉莫频率，ν，可认为是在静态磁场中的原子核的运动速率或者对应于在较高和较低能态之间可能发生跃迁的能量的频率，。基本的NMR信号是通过诱导不同排列之间的跃迁而得出的。可以通过将样品放置在通常由RF线圈产生的RF(射频)信号的磁性部件中来诱导这样的跃迁。当磁性部件与磁场垂直时，在特定RF频率(与运动频率相同，拉莫频率)上产生共振，相应于在不同排列的跃迁期间释放或吸收的能量。当使用诸如在0.1-2T(1T＝10,000高斯)范围中的强磁场时，通常共振发生在兆赫兹范围内，相应于FM无线电。因此辐射已知为射频(RF)辐射。NMR光谱的信号是由于由自旋吸收和释放的能量的差异而造成的，自旋吸收能量会产生从较低能态到较高能态的跃迁，自旋释放能量同时会产生从较高能态到较低能态的跃迁。因此该信号与在能态之间的数量差异成比例。由于它能够检测到这些非常小的数量差异，NMR光谱法具有高度的灵敏度。它是自旋和频谱仪之间的特定频率上的谐振或能量交换，以及赋予了NMR灵敏度。脉冲NMR光谱法是包括了磁猝发或者脉冲的技术。它设计为在基本静态磁场中该样品的质子首先被定相之后，激发被测样品的特定原子种类的原子核；换言之，通过脉冲来改变运动。通常，静态磁场B0的方向被认为是沿着在三维空间中的Z轴。平衡时，净磁化矢量是顺着应用的磁场B0的方向并且被称为平衡磁化强度M0。在该组态中，磁化强度的Z分量MZ等于M0。MZ是表示纵向磁化强度，在该情形中没有横向磁化强度(MX，MY)。通过将原子自旋系统接触等于在自旋状态之间的能量差异的频率能量，有可能改变净磁化强度。如果有足够的能量输入到该系统中，就有可能使自旋系统饱和并且使MZ＝0。描述MZ怎样回复到其平衡值的时间常量被称为自旋格驰豫时间(T1)。在位移之后作为时间t函数来指定该行为的等式为Mz=M0(1-e-t/T1)---(3)]]>因此T1定义为通过因素e来改变磁化强度的Z分量所需的时间。因此，当t＝T1时，MZ＝0.63M0。为了合适地执行重复测量，有必要重复测量是为了减少背景噪声并增强信号质量，应该允许M0回复到MZ。换言之，应该允许饱和值为0的纵向磁化强度MZ完全回复至+Z方向，并且获得其平衡值M0。虽然在理论上这永远成立，(即饱和之后，当t＝∞时，M0＝MZ)，但是当t＝5T时发生的M0＝0.99MZ已被认为是足够了。这样在速度上就有时间限制，其中样品可能被测量多次，或者通过询问区域(interrogation zone)的整个样品通过量。如果自旋系统过饱和，迫使净磁化强度到-Z方向，它将会以由T1所支配的速率回复到沿着+Z轴的其平衡位置。在位移之后作为时间t的函数来支配该行为的等式为Mz=M0(1-2e-t/T1)---(4)]]>自旋格驰豫时间(T1)是通过因素e来减少纵向磁化强度(MZ)和其平衡值之间的差异的时间。这里，同样，耗费时间t＝5T1是有必要的，从而使M0回复到0.99MZ的值。在样品通过量上也有一个类似的时间限制。如果通过90°的脉冲净磁化强度被转至XY平面，它将以等于质子频率的频率绕Z轴旋转，具有与自旋两个能级之间的跃迁相对应的能量。这个频率叫做拉莫频率。除了旋转之外，现在在XY平面上的净磁化强度开始有相位差，因为形成该磁化强度的每个自旋束都经历一个有微小不同的磁场，因此以它自己的拉莫频率旋转。消耗时间越长，在脉冲之后，相位差异越大。如果检测器线圈仅对X方向上的场测量很敏感，则相位差异结果为衰减信号，最终趋近0。描述横向磁化强度MXY的衰减的时间常数被称为自旋—自旋驰豫时间T2。MXY=MXY0e-t/T2---(5)]]>T2小于或等于T1。在XY平面上的净磁化强度趋向0并且纵向磁化强度增加直到M0回复到+Z方向。任何横向磁化强度都是以相同的方式行动。自旋—自旋驰豫时间T2是通过因素e来减少横向磁化强度的时间。自旋—格驰豫和自旋—自旋驰豫的不同在于前者作用以将MZ回复到M0，而后者是作用以将MXY回复到0。为了清楚起见，将分别讨论T1和T2。即，在沿着Z轴逐渐形成回复之前磁化强度矢量被认为是完全填充在XY平面。事实上，两个过程是同时发生的，仅仅是限制T2小于或等于T1。两个因素造成了横向磁化强度的衰减(1)分子相互作用(会导致纯T2分子效应)，以及(2)B0(应用的静态磁场)的变化，会造成不均一T2效应。这两个因素的结合的实际结果为横向磁化强度的衰减。结合的时间常数被称为“T2星号”，并给出符号表示“T2*”。在磁场中来自分子过程的T2和来自非均一性的T2的关系为1/T2*＝1/T2+1/T2inh(6)非均一性来源于场中的自然波动，或者是产生场的磁体的缺陷，或者是诸如本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种对用于在生产线上确定样品质量的磁共振方法的改进，其中样品包括粉末固态物质，所述改进包括：在询问区域的第一方向上施加第一磁场，用于在处于询问区域内的样品内创建一个净磁化强度；在所述询问区域的第二方向上施加一交替磁场，用于暂 时改变处于所述询问区域内所述样品的净磁化强度；当所述样品的净磁化强度回复到其原始状态时，监测由所述样品释放的能量，并且产生具有与所述释放能量成比例的特征的输出信号；将所述输出信号特征与从已知质量的至少一个类似样品中获得的类似 数据相比较；以及确定所述样品的质量；其特征在于：施加具有的磁场强度在大约０．１Ｔ到１．３Ｔ范围内的第一磁场；对所述样品施加所述交替磁场；监测所述样品的自由诱导衰减能量，并且产生与之相关的自由诱导衰减信 号输出。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：P斯特瓦特，JAWM考弗尔，
申请(专利权)人：波克股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。