МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ»

Им. В.И. Ульянова (Ленина)» (сПбГэту)

БАРУЗДИН С.А.

ЭЛЕКТРОННОЕ УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

СПИНОВЫЕ И ФОТОННЫЕ СИГНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ

для подготовки магистров по направлению

210400.68 -" Радиотехника"

по программе 21453.68 "Микроволновые, оптические и цифровые средства телекоммуникаций"

Санкт-Петербург

2011

СОДЕРЖАНИЕ

Глоссарий…………………………………………………………………2

1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА……………………5

1.1. Понятие о магнитном резонансе………………………………………..5

1.2. Уравнения Блоха…………………………………………………………7

1.3. Вопросы для самопроверки……………………………………………..14

2. СПИНОВОЕ ЭХО………………………………………………………….15

2.1. Возбуждение спиновой системы дельтаобразными импульсами…….16

2.2. Двухимпульсный режим возбуждения………………………………….19

2.3. Трехимпульсный режим возбуждения …………………………………26

2.4. Решение уравнений Блоха при возбуждении сложными сигналами…28

2.5. Вопросы для самопроверки………………………………………………33

3. СПИНОВЫЕ ПРОЦЕССОРЫ………………………………………………35

3.1. Алгоритмы обработки сигналов в спиновых эхо- процессорах………..35

3.2. Характеристики и параметры спиновых процессоров………………….47

3.3. Подавление паразитных сигналов………………………………………..58

3.4. Вопросы для самопроверки……………………………………………….73

4. НЕЛИНЕЙНОЕ ЭХО И ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ…………………………….75

4.1. Применение спиновых процессоров в радиотехнических системах…..75

4.2. Нелинейные эхо-явления…………………………………………………88

4.3 Интроскопия ЯМР…………………………………………………………97

4.4. Вопросы для самопроверки………………………………………………108

Список литературы…………………………………………………………….109

Глоссарий

Время поперечной релаксации - интервал времени, в течение которого амплитуда поперечной компоненты вектора намагниченности уменьшается в e (основание натурального логарифма) раз.

Время продольной релаксации - интервал времени, в течение которого амплитуда продольной компоненты вектора намагниченности уменьшается в e (основание натурального логарифма) раз.

Дельтаобразные импульсы − короткие прямоугольные радиоимпульсы, спектр которых постоянен в пределах интервала, занимаемого неоднородно уширенной линией поглощения.

Нелинейное эхо - эхо безотражательного типа, основанное на нелинейном резонансном взаимодействии поля с веществом.

Неоднородно уширенная линия поглощения - функция, описывающая распределение частиц по резонансным частам и имеющая смысл плотности вероятности.

Первичное (двухимпульсное) эхо - отклик среды на нелинейное взаимодействие двух импульсов поля с веществом, возникающее в момент времени 2t₂, если первый импульс поступает в момент времени t=0, а второй в момент времени t₂.

Переходная матрица -матрица, описывающая переход вектора намагниченности или поляризации из одного состояния в другое. Явный вид переходной матрицы определяют решением уравнений Блоха.

Релаксация - процесс восстановления равновесного состояния вектора намагниченности в отсутствии возмущения, проявляющийся в затухании поперечных компонент вектора намагниченности и стремлении продольной компоненты к равновесному значению.

Стимулированное (трехимпульсное) эхо - отклик среды на нелинейное взаимодействие трех импульсов поля с веществом, возникающее в момент времени t₂+ t₃, если первый импульс поступает в момент времени t=0, второй в момент времени t₂, а третий - в момент времени t₃.

Эхо-процессор - устройство обработки сигналов, основанное на использовании эффекта нелинейного эха.