Введение к работе
Актуальность темы
Диссертация посвящена исследованиям в динамики квантовых систем, подверженных периодическому внешнему воздействию [1, 2] и их приложению для разработки оптимальной методики дистанционного обнаружения взрывчатых веществ (ВВ) и наркотиков и неразрушающего контроля локальных неоднородностей в кристаллах Практически все ВВ и наркотики содержат атомы азота, поэтому для выполнения указанных выше целей используется метод ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР) на ядрах азота Интенсивность сигналов ЯКР 14N лежит в пределах единиц микровольт, и для их уверенного обнаружения требуется многократное накопление сигнала
К настоящему времени различными организациями изготовлен ряд приборов, позволяющих производить надежное дистанционное обнаружение образцов гексогена (RDX)
Частоты ЯКР аминогрупп в этом соединении лежат в пределах 5 -5,2 МГц В другом распространенном вв - тринитротолуоле частоты якр 14-N не превышают 1 МГЦ и интенсивность сигналов ЯКР в нем более чем в 25 раз слабее В большинстве наркотиков частоты ЯКР ' N сосредоточены в районе 3,8 - 3,9 МГц, однако содержание атомов азота в них значительно меньше
Таким образом, актуальность повышения чувствительности
аппаратуры очевидна Это подтверждается выпуском
специализированного номера журнала Applied Magnetic Resonance, v 25, No 3-4 (2004), полностью посвященного поиску новых методов повышения чувствительности аппаратуры дистанционного обнаружения
Актуальность неразрушающего контроля локальных
неоднородностей кристаллов также очевидна Косвенным подтверждением ее может служить доклад АГарроуэя, сотрудника лаборатории ВМС США, посвященный ЯКР ,4N на образцах большого объема, скорее всего на образцах твердотельного ракетного топлива К сожалению, информация
о веществах, в которых локальная неоднородность кристаллической структуры лежит вне пределов нашей компетенции
Целью данной работы является совершенствование экспериментальной методики ЯКР l4N, направленной на повышение чувствительности аппаратуры и расширении области ее приложений
Научная новизна работы.
В области теории предложена замена последовательности унитарных преобразований (решения уравнения Лиувилля) перемножением матриц в пространстве Лиувилля, что легко выполняется на компьютере на языках Maple, MathCAD и др Опубликованы все матрицы для всех однопереходных операторов
Предложена оптимальная функциональная схема двухчастотного ЯКР спектрометра и по данной схеме на базе имеющегося одночастотного изготовлен двухчастотный спектрометр
Впервые предложена принципиальная схема формирования девяностоградусного угла отсечки анодного тока выходного каскада передатчика в случае, когда возбуждающий радиоимпульс имеет заполнение в форме меандра Как известно, такой угол отсечки обеспечивает максимальный кпд выходной радиолампы (транзистора), что особенно важно для приборов дистанционного обнаружения, т к для создания необходимой напряженности магнитного поля в большом объеме требуется значительно большая мощность, чем в лабораторных спектрометрах На это изобретение подана и принята заявка на патент
Получены новые экспериментальные результаты
предложена новая многоимпульсная последовательность, состоящая из комбинации двух последовательностей - 90-градусной и 180-градусной, дающая наибольший выигрыш в отношении сигнал/шум Получен патент «Способ поиска и регистрации спектров ядерного квадрупольного резонанса»
предложен новый способ переноса когерентности на третий переход без потери ее интенсивности,
предложена оригинальная методика обработки спектров ЯКР, полученных с помощью многоимпульсной последовательности с альтернирующими фазами,
введено понятие тензора неоднородного уширения линий в трехуровневой квадрупольной спиновой системе (спин 1=1),
получено экспериментально трехимпульсное спиновое эхо при облучении спин-системы на двух переходах, которое использовано для определения коэффициента корреляции локальных неоднородностей в системе главных осей тензора ГЭП,
Научная и практическая значимость работы
Разработана оптимальная функциональная схема двухчастотного импульсного ЯКР спектрометра Сформулирована оптимальная методика дистанционного обнаружения ВВ и наркотиков, которая может быть использована специалистами в области радиотехники, занимающихся разработкой и производством детекторов взрывчатых и наркотических веществ на основе метода ядерного квадрупольного резонанса
Предложена методика определения локальных неоднородностей в кристаллах, содержащих ядра азота
Основные положения, выносимые на защиту
1 Разработка схем и изготовление передающего тракта
спектрометра, синхронного фазового детектора, разработка схем для
частотнонезависимых формирователей фазовых сдвигов для решения
проблемы «выбора оптимального угла отсечки анодного тока»
2 Разработка оптимальной методики для детектирования слабых
сигналов ЯКР при помощи многоимпульсной последовательности с
альтернирующими фазами, включающая сводку рекомендаций по
6 параметрам МПАФ и методика компьютерной обработки спектров ЯКР (получен патент)
Расчет (разработка) составного, композитного двухчастотного импульса, аналогичного одиночному импульсу на третьем (необлучаемом) переходе
Разработка методики и реализация двухчастотного эксперимента для определения локальных примесей и неоднородностеи в кристаллах методом двухчастотного ЯКР с использованием нового понятия - тензора неоднородного уширения
Структура и объем диссертации
