紧凑且便携低场脉冲NMR分散体分析器制造技术

提供一种用于利用低场脉冲ＮＭＲ对分散体进行分析的紧凑集成器件，包括：ＮＭＲ探针模块、用于产生无线电频率和磁场梯度脉冲的装置、信号处理器以及主控制器。还提供一种方法，用于使用该器件测量构成分散体的相或者颗粒的一个或者多个特征，例如表面面积、固体／液体比率、颗粒尺寸以及元素分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于利用低场脉冲NMR波谱法同时地或者序列 地测量分散体的一系列物理化学性质的紧凑且便携器械及其使用方 法。
技术介绍
分散体(dispersion)，特别是浓縮的分散体，在各种应用中具有明 显的广泛工业意义，这些应用例如食品、涂层、已加工材料以及消费 者包装商品。已经公知的是，这种分散体所呈现的总体特征在不同程 度上受到构成分散体的各个颗粒的基本物理性质的控制。这些性质包 括构成分散相的颗粒的表面化学、尺寸、表面面积、体积分率和形状。 在经验上通过操纵过程和组分直至分散体的所期望特征整体地得以实 现，例如稳定性、粘度、覆盖性，这种基本物理性质通常被优化用于 特殊应用。通过能够以准确且可再现的方式测量分散相和连续相(一种或多 种)的基本物理性质，能够很大地促进优化过程自身以及被优化分散 体(例如涂料组分)的质量控制。实际上，在过去50年中已经提出很 多种方法和专用器械，其每一种均具有它们自身的应用范围、限制和 假定。例如，这些器械包括基于动态和静态光散射、电学性质和声学 的器械。自从Ta騰r禾口 Stejskal (J. Phys，Vol 42，P288 ( 1965))的开拓性工作以来，低场脉冲NMR己被认可为是用于分散体表征的潜在 的强大技术，并且现在被广泛用于测量例如人造黄油中的水滴尺寸以 及食物涂料组分(food spread composition)。在分析NMR光谱和分散 体的颗粒或其它基本物理性质之间的关系方面，文献中已经出现了多 种修改和改进，从而使得该项技术更加准确和可再现。由于多个原因，脉冲NMR是用于表征分散体的一项吸引人的技 术。首先，它能够如将在下面进一步讨论的那样测量多种关键物理性 质。这原则上允许一种器械执行几个更专门器械的功能，因此使得表 征过程流水线化以及潜在地使得建立表征实验室的费用简化。第二，脉冲NMR允许在无需稀释或者制备特殊试样的情况下对分 散体表征。例如，该技术原则上能够被应用干含有固体、液体或者气 体分散相的分散体、浓縮分散体、不透光分散体、高粘性分散体以及 含有多种分散相的分散体。尽管它具有潜在的优点，但脉冲NMR尚未被广泛认可为用于表征 广泛类别分散体的常规技术。它主要用于表征液滴尺寸、油包水乳剂 中的水含量，以及特别地在食品和石油工业的油的表征，例如固体/液 体比率。NMR在颗粒表征中的使用有限的潜在原因中， 一个原因在于缺乏 特别设计用于分散体表征的、紧凑、便携且具有可承受价格的器械。 目前可用器械的趋向是庞大、沉重和昂贵。进而，目前可用的低场NMR器械主要被设计成通用器械。因此， 这些器械没有被优化用于分散体表征。因为脉冲NMR的基础科学是复 杂的，特别是在脉冲序列、信号采集和分散体特征之间的关系方面， 所以，使得这些器械适合于常规分析的任务经常是令人生畏的。下面的专利和出版物形成相关技术的一部分授予Brown的美国专利No.4，389,613和美国专利No.4,480，227描述了便携脉冲NMR器械和使用方法，它们被设计用于测量多孔介质 (特别是油田岩石试样)中的流体流动性质。Shanks等人在题为"Miniature magnet assembly for NMR-ESR spectroscopy" (Am. J, Phys, 48巻，pp 620 - 622)的文章中描述了 在磁场强度和磁场均匀性方面对结合有烧结SmCo3磁极的磁体组件的 评价。该组件具有3.35kG的磁场强度，并且具有所声称的+/- 13.4mG 的均匀性。Martin等人在题为"The NMR mouse: Its application to food science " ( Magnetic Resonance in Foods Science : Latest developments ，edited P S Belton， Royal Society of Chemistry, 2003)的文章中描述了一种基于单侧磁体和表面安装RF线圈的低场台式顶 脉冲器械。该磁体布置邻近于该磁体的其中一个磁极提供强的但是快 速衰减的磁场。Packer和Rees报导了脉冲磁场梯度自旋回声技术对于确定乳剂中 的液滴尺寸分布的使用(J. Colloid and Interface Sci.，vol. 40， p206 (1972))。Van Den Enden等人描述了用于快速确定油包水乳剂中的水滴尺 寸分布的方案，其利用由被阻扩散引起的回波衰减并通过脉冲场梯度 NMR进行(J. Colloid and Interface Sci.， vol. 140， pl05 ( 1990))。Goudappel等人研究出 一种用于通过抑制来自连续水相的NMR信 号而利用脉冲场梯度NMR测量水包油中的油滴尺寸的方法(J. Colloid and Interface Sci.，vol. 239，p 535 (2001 ))。随后Denkova等人检查了这项技术的准确度。(Langmuir， vol. 20， p11402 (2004)。
技术实现思路
本专利技术期望对已知技术进行改进。在本专利技术所解决的一个或者多个问题中，其中一个是研制特别适 合于测量分散体物理性质的低场脉冲NMR器件，它是非常紧凑且便携 的并且足够低成本的，从而它能够被用于常规产品优化和质量监测中。本专利技术的另一个目的在于提供这样一种紧凑且便携低场脉冲 NMR，它被特别地设计和优化以同时或顺序地对同一试样测量一系列 的分散体性质并且仅仅要求操作员作出有限次的决定。本专利技术的另一个目的在于提供这样一种紧凑且便携低场脉冲 NMR ，它被特别地设计和优化以同时或顺序地对同 一 试样测量 一 系列 的分散体性质并且仅仅要求操作员作出有限次的决定，其中，构件被 集成并容纳于单个机壳中。本专利技术的又一个目的在于提供一种方法，用于单独或与分散体其 它物理性质相结合地快速原位测量分散相的总表面积或者比表面积。因此，本专利技术涉及一种用于利用低场脉冲NMR波谱法对分散体的 各种物理化学性质进行同时或序列测量的紧凑且便携的器械。在一个实施例中，本专利技术涉及一种器械，它具有一种集成系统， 该集成系统包括相对轻质的构件；整体具有较低电力需求的有效率的、 紧凑的但多用途的信号发生、处理和控制装置。低电耗提供蓄电池操 作的可能性，并且减轻了模块中的温度波动，增强了磁场稳定性，电 子器件和电路的稳定性，并且减轻试样的热扰动。特别地，该器械是一种用于利用低场脉冲NMR对分散体进行分析 的紧凑且便携器件，并且包括NMR探针模块、用于产生无线电频率 和磁场梯度脉冲的装置、信号处理器以及主控制器；其中该器件测量 构成分散体的相或者颗粒的选自以下组中的一个或者多个特征，所述 的组包括表面面积、固体/液体比率、颗粒尺寸、所吸收的表面活性剂 以及元素分析；并且其中，该器件具有小于大约0.25n^的总占地面积、 小于大约0.45 m的高度、小于20 kg的重量，以及低于500W但是优 选地低于200 W的运行功率要求。在另一实施例中，所述NMR探针模块、所述用于产生无线电频率 和磁场梯度脉冲的装置、所述信号处理器和所述主控制器被集成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于利用低场脉冲ＮＭＲ对分散体进行分析的紧凑且便携器件，包括：ＮＭＲ探针模块、用于产生无线电频率和磁场梯度脉冲的装置、信号处理器以及主控制器；其中所述器件测量构成分散体的相或者颗粒的选自以下组中的一个或者多个特征，所述组包括表面面积、固体／液体比率、经由扩散的颗粒尺寸以及元素分析；并且其中所述器件具有小于大约０．２５ｍ↑［２］的总占地面积、小于大约０．４５ｍ的高度、小于２０ｋｇ的重量，以及低于５００Ｗ的运行功率要求。

【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：肖恩雷斯，大卫费尔赫斯特，迈克尔布罗策尔，
申请(专利权)人：希固纳诺图有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]