本申请公开了一种高温核磁共振探头和装置。高温核磁共振探头包括包括射频线圈和气氛腔室；所述气氛腔室至少有部分位于所述射频线圈内；或者，所述射频线圈位于所述气氛腔室内；所述气氛腔室设有进气口和排气口，用于将气体通入所述气氛腔室中。该探头中含有射频线圈和气氛腔室，利用气氛腔室可以在高温环境中提供不同的气氛环境，而且还可以对气氛的压力、流量进行精准的调控。量进行精准的调控。
A high temperature nuclear magnetic resonance probe and high temperature nuclear magnetic resonance device
【技术实现步骤摘要】
一种高温核磁共振探头和高温核磁共振装置
[0001]本申请涉及一种高温核磁共振探头和高温核磁共振装置，属于核磁共振装置
技术介绍
[0002]核磁共振(NMR)技术是探测各类材料的微观结构和动力学的重要研究手段。NMR平台包括超导磁体、控制柜和探头三个主要组成部分。超导磁体提供竖直方向的高均匀度高稳定度磁场，控制柜集成了射频发射和接收、射频功率放大等功能组件；而NMR探头则集成了射频收发线圈、调谐和阻抗匹配电路和样品室的重要仪器，并置于超导磁体产生的高均匀度磁场空间内。在高温NMR探头中，最核心的部分是由样品和射频线圈组成的谐振子，谐振子与探头中的其他电路器件构成了射频谐振电路，最终实现了射频信号的发射和接收功能。
[0003]近些年来，人们需要对多种材料在高温环境时，不同气氛下的结构和动力学进行研究(如金属材料的氧化和还原过程、材料高温热处理过程、高温下的腐蚀过程等)，这些需求促使人们研制能够为待测样品同时提供高温环境和不同气氛环境的NMR探头。目前，已有的高温NMR探头主要有两种，第一种采用电阻加热器件，通过气体介质的热传导加热样品，但样品和射频线圈同时处在高温环境下，由于射频线圈是金属材料，无法适用于高温氧化性和腐蚀性氛围，在高温惰性气体环境下也会出现缓慢氧化现象；第二种高温NMR探头采用激光加热的方式，其特点是通过激光直接辐照样品或盛放样品的坩埚，进而加热样品，通过隔离样品和射频线圈热传导或(和)对射频线圈主动降温的方式来降低射频线圈的温度，但目前的激光加热NMR探头均不能在提供高温环境的同时提供不同的气氛(氧化、还原、惰性、腐蚀性等)环境，并且也不能根据实际需要对气氛的压力、流量进行精准的调控。
技术实现思路
[0004]根据本申请的一个方面，提供了一种高温核磁共振探头，该探头中含有螺线管状的射频线圈和气氛腔室，利用气氛腔室可以在高温环境中提供不同的气氛环境，而且还可以对气氛的压力、流量进行精准的调控。
[0005]一种高温核磁共振探头，包括射频线圈和气氛腔室；所述气氛腔室至少有部分位于所述射频线圈内；或者，所述射频线圈位于所述气氛腔室内；所述气氛腔室设有进气口和排气口，用于将气体通入所述气氛腔室中。
[0006]具体来说，进气口和排气口，分别用于将气体通入或排出所述气氛腔室。
[0007]目前激光加热型高温NMR探头仍存在的问题：现有技术中，激光直接辐照样品或盛放样品的坩埚，进而加热样品，为了提高信噪比，需要降低射频线圈的温度，一般采用隔热材料隔离样品和射频线圈之间的热传导，同时对射频线圈外部吹气，让流动的低温气体介质带走射频线圈的热量，用于降温的低温气体介质是惰性或还原性气体，不能使用氧化或腐蚀性气体；由于样品周围空间与射频线圈周围空间连通，在这种情况下，无法实现对样品
周围空间的气体的种类进行自由选择，不能使用氧化或腐蚀性气体，同时，也很难对气体的压力和流量进行精密控制。
[0008]本申请中，利用气氛腔室，将所需气氛的气体通入气氛腔室中，可提供静置的气氛环境或者流动的气氛环境，实现对气体的压力和流量进行精密控制。
[0009]本申请中，所述气氛腔室至少有部分位于所述射频线圈内，实现了样品周围空间与射频线圈周围空间的阻隔，在这种情况下，可以自由选择所需要的测试环境气氛(例如氧化、还原、惰性、腐蚀性等)，同时还可以实现对气体的压力和流量进行精密控制。
[0010]具体地，本申请中的通入气氛腔室的气体包括氧气、氢气、惰性气体中的一种或者多种。本申请不做严格限定，本领域技术人员可以根据实际需要选择合适的气氛。
[0011]本申请中，进气口可以为一个，或者两个，或者多个。
[0012]一路进气口时，可以连接外部的真空获得系统或气源，可以对气氛腔室进行压力控制(真空至正压)，可以选择不同种类的多种气体。
[0013]两路进气口时，一路可以连接真空获得系统，另一路可以连接气源，能够对气氛腔室进行压力控制(真空至正压)，能够选择不同种类的气体，并且能够对通入腔室的气体流量进行精确的控制。
[0014]多路进气口时，一路或多路可以连接真空获得系统，其他气路可以连接不同种类的气源，能够对气氛腔室进行压力控制(真空至正压)，能够选择不同种类的气体，混合不同种类的气体，控制不同气体的分压，并且能够对通入腔室的每种气体流量进行精确的控制。
[0015]可选地，所述射频线圈的形状选自螺线管状、马鞍状、异形状中的任一种。
[0016]具体地，螺线管状的射频线圈的横截面可以是圆形、方形、或者椭圆形；当然还可以有其它形状，本申请不做严格限定。
[0017]可选地，所述射频线圈水平放置；或者，所述射频线圈竖直放置；或者，所述射频线圈倾斜放置。
[0018]可选地，所述射频线圈倾斜放置时，所述射频线圈的轴线与竖直方向的夹角为α，α的取值范围为：0
°
＜α＜90
°
。
[0019]可选地，所述气氛腔室至少有部分位于所述射频线圈内时；
[0020]所述气氛腔室包括样品腔体和法兰封端；所述样品腔体沿其轴线方向设有至少一个开口端；所述法兰封端设置在所述开口端；所述法兰封端包括相互配合使用的第一法兰片和第二法兰片，所述第一法兰片固定在所述开口端，所述第二法兰片上设有激光透过窗口镜；所述射频线圈套设在所述样品腔体外周。
[0021]具体地，所述气氛腔室的轴线方向可以与所述射频线圈的轴线方向一致；或者气氛腔室的轴线方向与射频线圈的轴线方向垂直；或者气氛腔室的轴线方向与射频线圈的轴线方向垂直之间呈一角度，该角度小于90
°
，大于0
°
，具体的角度，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
[0022]可选地，所述样品腔体沿其轴线方向设有一个开口端，为开口端a；在所述开口端a处设有所述法兰封端。
[0023]可选地，所述样品腔体沿其轴线方向设有两个开口端，分别为开口端b1和开口端b2；在所述开口端b1和开口端b2均设有所述法兰封端。
[0024]可选地，所述进气口设置在所述样品腔体上；或者，所述进气口设置在所述法兰封
端上。
[0025]可选地，所述排气口设置在所述样品腔体上；或者，所述排气口设置在所述法兰封端上。
[0026]可选地，所述进气口和排气口均设置在所述样品腔体上。
[0027]可选地，所述进气口和排气口分别设置在所述样品腔体两端的法兰封端上。
[0028]可选地，所述进气口与排气口为同一个开口Ⅰ；
[0029]所述开口Ⅰ位于所述样品腔体上；或者，
[0030]所述开口Ⅰ位于所述法兰封端上。
[0031]可选地，所述第一法兰片的片层内设有中空的第一管路，和/或，所述第二法兰片的片层内设有中空的第二管路；所述第一管路和第二管路用于通入冷却液。
[0032]可选地，所述射频线圈位于所述气氛腔室内时；所述气氛腔室的腔壁上设有进气口和排气口；本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温核磁共振探头，其特征在于，包括射频线圈和气氛腔室；所述气氛腔室至少有部分位于所述射频线圈内；或者，所述射频线圈位于所述气氛腔室内；所述气氛腔室设有进气口和排气口，用于将气体通入所述气氛腔室中。2.根据权利要求1所述的高温核磁共振探头，其特征在于，所述射频线圈的形状选自螺线管状、马鞍状、异形状中的任一种。3.根据权利要求1所述的高温核磁共振探头，其特征在于，所述射频线圈水平放置；或者，所述射频线圈竖直放置；或者，所述射频线圈倾斜放置。4.根据权利要求3所述的高温核磁共振探头，其特征在于，所述射频线圈倾斜放置时，所述射频线圈的轴线与竖直方向的夹角为α，α的取值范围为：0
°
＜α＜90
°
。5.根据权利要求1所述的高温核磁共振探头，其特征在于，所述气氛腔室至少有部分位于所述射频线圈内时；所述气氛腔室包括样品腔体和法兰封端；所述样品腔体沿其轴线方向设有至少一个开口端；所述法兰封端设置在所述开口端；所述法兰封端包括相互配合使用的第一法兰片和第二法兰片，所述第一法兰片固定在所述开口端，所述第二法兰片上设有激光透过窗口镜；所述射频线圈套设在所述样品腔体外周；优选地，所述样品腔体沿其轴线方向设有一个开口端，为开口端a；在所述开口端a处设有所述法兰封端；优选地，所述样品腔体沿其轴线方向设有两个开口端，分别为开口端b1和开口端b2；在所述开口端b1和开口端b2均设有所述法兰封端；优选地，所述进气口设置在所述样品腔体上...
【专利技术属性】
技术研发人员：许巍，李傲，王军强，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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