專利名稱：一種順磁共振諧振腔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電子順磁共振檢測(cè)裝置，具體地說，涉及一種順磁共振諧振腔。
電子順磁共振(簡稱EPR)是用來檢測(cè)物質(zhì)中未耦電子的自旋磁矩及軌道磁矩發(fā)生塞曼能級(jí)躍遷的技術(shù)。利用這一技術(shù)可以分析物質(zhì)中含有的自由基、過渡金屬元素、晶格缺陷等順磁性中心的含量和性質(zhì)。因此EPR已被廣泛地應(yīng)用于物理、化學(xué)、地質(zhì)、考古、材料科學(xué)及生物醫(yī)學(xué)等許多領(lǐng)域。
傳統(tǒng)的EPR分析檢測(cè)方法，需將被測(cè)物質(zhì)置于樣品腔的中心，這類樣品腔實(shí)際是一種可將微波能量集中起來的微波諧振腔。由于受微波波段和波長的限制，諧振腔的體積受到限制，從而使被檢樣品的體積也受到限制，固體物質(zhì)通常還需粉碎后才能檢測(cè)，這給較大體積樣品的分析及某些不宜粉碎的樣品(如考古樣品和某些生物樣品)的分析都帶來困難。后來，Yamanaka等報(bào)道在諧振腔的柱面?zhèn)缺谏祥_孔，將被測(cè)樣品放在孔上，利用孔中漏射的微波功率可以實(shí)現(xiàn)在腔外檢測(cè)固體樣品(C.Yamanaka，M.Ikeya and H.Hara ESRCavities for In Vivo Dosimetry of Tooth Enamel.Appl.Rad.Isot.，1993；44(1/2)77-80.)。但在腔的柱面?zhèn)缺谏祥_孔的尺寸過大時(shí)，會(huì)對(duì)腔的電磁特性產(chǎn)生較大影響，所以作用到樣品上的微波功率及樣品的有效體積也都同樣受到限制。更主要的問題是，這種方法難以設(shè)置磁場(chǎng)調(diào)制裝置，也就無法實(shí)現(xiàn)在樣品處產(chǎn)生高效的調(diào)制磁場(chǎng)幅度，使得檢測(cè)靈敏度過低，無法與傳統(tǒng)的腔內(nèi)檢測(cè)方式相比，其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值不大。因此，目前還沒有一種能在腔體外高靈敏地檢測(cè)樣品的EPR的裝置。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種可在腔體外沿檢測(cè)樣品并在樣品處產(chǎn)生高效調(diào)制磁場(chǎng)的專用順磁共振諧振腔。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)人設(shè)計(jì)了以下技術(shù)方案。將圓柱形諧振腔體的頂端做成可拆卸的端蓋1，在該端蓋的四角上各用一螺釘與腔體2緊固在一起，腔體端蓋厚度應(yīng)不大于1.5毫米。在端蓋中央開一個(gè)長方形樣品檢測(cè)孔3，該孔的長邊與諧振腔內(nèi)微波磁場(chǎng)分量在該處的方向相垂直并與腔壁上該處電流線方向相平行。該孔長邊尺寸為腔體內(nèi)徑的1/3～2/3，短邊尺寸為腔體內(nèi)徑的1/15～1/10。在該孔兩長邊的外側(cè)1～2毫米處各鉆一排小孔4，小孔直徑為0.4至0.8毫米，小孔間距為1～1.5毫米。用高強(qiáng)度漆包線穿過小孔繞制成跨過長方形樣品檢測(cè)孔的調(diào)制線圈。該線圈在檢測(cè)孔的諧振腔內(nèi)一側(cè)形成半圓弧形5，半圓弧形的弧頂距端蓋的垂直距離不大于2毫米，走線方向與檢測(cè)孔的長邊垂直。在檢測(cè)孔的端蓋外一側(cè)固定兩塊由敷銅板制成的布線板6，將線圈各匝抽頭焊在該布線板上，布線板與磁場(chǎng)調(diào)制功率放大器輸出端進(jìn)行匹配連接。
該線圈通以高頻電流后，將僅在檢測(cè)孔處產(chǎn)生高效的調(diào)制磁場(chǎng)。該調(diào)制磁場(chǎng)的方向與檢測(cè)孔處微波磁場(chǎng)分量的方向相垂直，并與檢測(cè)孔長邊相平行。該調(diào)制磁場(chǎng)的強(qiáng)度與流經(jīng)它的高頻電流強(qiáng)度成正比。
本實(shí)用新型將圓柱形諧振腔頂端做為可拆卸的端蓋，樣品檢測(cè)孔和調(diào)制線圈都在該端蓋上實(shí)施，操作靈活，對(duì)腔體電磁特性影響極小?？芍圃於鄠€(gè)具有不同檢測(cè)孔尺寸的端蓋，以適于檢測(cè)不同形狀、大小和特性的樣品。將檢測(cè)孔做成長方形，因其長邊可做得較大，且不影響腔體特性，所以適于檢測(cè)較大體積的樣品。調(diào)制線圈可以緊靠被測(cè)樣品繞制，所以用較小的調(diào)制電流，就會(huì)在樣品上獲得高效均勻的調(diào)制磁場(chǎng)強(qiáng)度。調(diào)制線圈跨過腔壁繞制，并只占據(jù)腔內(nèi)極小空間，既保證了調(diào)制效率，又對(duì)腔體Q值影響甚微。
本實(shí)用新型可明顯提高在腔外檢測(cè)較大體積樣品的靈敏度，主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)較大體積固體樣品的順磁共振檢測(cè)及對(duì)人體牙齒等類似材料進(jìn)行在體順磁共振檢測(cè)。
以下結(jié)合附圖，用實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為腔體端蓋及調(diào)制線圈結(jié)構(gòu)示意圖。
實(shí)施例TE111型諧振腔腔體，內(nèi)徑為29毫米，腔體端蓋厚度為1.2毫米。檢測(cè)孔長邊尺寸為10毫米，短邊為2.5毫米。每排繞線孔數(shù)量為9個(gè)，孔徑為0.5毫米，繞線孔中心距樣品檢測(cè)孔的長邊的距離為1.5毫米。調(diào)制線圈采用線徑為0.3毫米的高強(qiáng)度漆包線繞制，在諧振腔內(nèi)一側(cè)的半圓弧狀的弧頂距端蓋的垂直距離為1.5毫米。使用時(shí)，將該腔與Bruker-ESP300型順磁共振波譜儀的接收系統(tǒng)相連接。實(shí)際應(yīng)用效果如下利用本實(shí)用新型所述的腔體檢測(cè)二苯基苦基肼自由基(DPPH)點(diǎn)狀樣品，可獲得高效的磁場(chǎng)調(diào)制效果，可使實(shí)際線寬為0.15mT的譜線線寬增加到大于1.5mT。在檢測(cè)孔處的實(shí)際調(diào)制磁場(chǎng)幅度可達(dá)到1mT以上。用本實(shí)用新型所述的腔體檢測(cè)γ射線輻照的人體牙齒，可以測(cè)出牙體表面牙釉質(zhì)的順磁共振信號(hào)。
權(quán)利要求1.一種順磁共振諧振腔，其特征在于由可拆卸的端蓋(1)和腔體(2)兩部分組成，在端蓋上開有樣品檢測(cè)孔(3)并裝有磁場(chǎng)調(diào)制線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的順磁共振諧振腔，其特征在于所述樣品檢測(cè)孔是開在端蓋中央的長方形孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的順磁共振諧振腔，其特征在于所述磁場(chǎng)調(diào)制線圈穿過樣品檢測(cè)孔的長邊兩側(cè)的繞線孔(4)，分布于端蓋的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體端蓋的厚度為1毫米至2毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3的順磁共振諧振腔，其特征在于所述調(diào)制線圈在腔內(nèi)一側(cè)應(yīng)繞成半圓弧狀(5)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3的順磁共振諧振腔，其特征在于所述調(diào)制線圈是用線徑0.3毫米的高強(qiáng)度漆包線繞制。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的順磁共振諧振腔，其特征在于所述樣品檢測(cè)孔的長邊尺寸為腔體內(nèi)徑的1/3～2/3；短邊尺寸為腔體內(nèi)徑的1/15～1/10。
8.根據(jù)權(quán)利要求3的順磁共振諧振腔，其特征在于所述繞線孔的直徑為0.5毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的順磁共振諧振腔，其特征在于所述繞線孔的孔間距離為1毫米至2毫米。
10.根據(jù)權(quán)利要求3的順磁共振諧振腔，其特征在于所述繞線孔中心距樣品檢測(cè)孔的長邊的距離為1毫米至2毫米。
11.根據(jù)權(quán)利要求5的順磁共振諧振腔，其特征在于所述半圓弧狀的弧頂距端蓋的垂直距離為1.5毫米。
12.根據(jù)權(quán)利要求4的順磁共振諧振腔，其特征在于所述腔體端蓋的厚度為1.2毫米。
13.根據(jù)權(quán)利要求7的順磁共振諧振腔，其特征在于所述樣品檢測(cè)孔的長邊尺寸為10毫米，短邊尺寸為2.5毫米。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的順磁共振諧振腔，其特征在于所述繞線孔中心距樣品檢測(cè)孔的長邊的距離為1.5毫米。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種順磁共振諧振腔。它由圓柱形諧振腔體和可拆卸的端蓋組成,在端蓋上開有一長方形樣品檢測(cè)孔,在該檢測(cè)孔長邊兩側(cè)各鉆一排等間距的小孔,穿過小孔在端蓋靠腔內(nèi)一側(cè)繞成半圓弧狀調(diào)制線圈?？山鉀Q較大體積固體樣品及某些生物樣品的在體順磁共振檢測(cè)。該諧振腔具有檢測(cè)樣品靈敏度高等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N24/10GK2401894SQ9925550
公開日2000年10月18日 申請(qǐng)日期1999年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月3日
發(fā)明者吳可, 邰永生, 孫存普, 叢建波 申請(qǐng)人:中國人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院放射醫(yī)學(xué)研究所