温度受控的、可替换的核磁共振探针盒及其方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及核磁共振(NMR)测试装置，具体地涉及用于核磁共振装置、设备和方法的、温度受控的可替换的探针盒。
【背景技术】
[0002]公开的系统和方法涉及核磁共振(NMR)测试，更具体地涉及核磁共振波谱仪探针。
[0003]在本领域公知通过对物质进行核磁共振(NMR)测试仪确定其中的成分。在已知的装置中，样品可设置在磁铁的磁极之间，并被线圈围绕以使样品经受预设频率的RF电磁脉冲。可以通过已知方法用匪R装置测试和处理在测试时样品的原子核产生的匪R脉冲，以识别样品成分。
[0004]可以通过已知的称为波谱仪(spectrometer)的装置进行匪R分析。这些波谱仪可以具有探针，该探针在磁铁的磁极之间接收待分析的样品。该RF线圈和与所述探针相关的调谐电路可产生磁场(B)，该磁场转动原子核的净磁化(net magnetizat1n)。当RF线圈在X、Y平面行进时，这些RF线圈也可以检测横向磁化。RF线圈可以在拉莫尔频率下脉冲样品原子核，以产生用于识别样品的可读信号。专利号为US 5371464(Rap0p0rt)的专利公开了一种典型探针，其全部内容通过参考引入此处。该探针及其类似探针虽然在本领域中有些改进，但是仍具有几个缺点。
[0005 ]这些探针的一个缺点包括没有对样品的温度变化做出反应或响应，特别是由样品产生的温度增加，其中由于样品流和磁铁之间强烈的热传导，该温度增加会加热所述磁铁。通常样品在高温下呈现在探针上，以保持液态以供分析，并防止由于冷却引起的凝胶化、凝固等。样品可在探针内消散，并转移至周围环境，最终达到磁铁，并升高(或降低)磁铁的温度。来自样品的热量还可以通过辐射至周围环境来传递，样品温度也可通过探针材料传导。
[0006]因为磁通量与磁铁温度成比例，所以磁铁可以根据加热(或其他温度的变化)经受通量变化。通量的改变可改变磁铁的均匀性，从而使NMR结果不准确，甚至在某些情况下，是无价值的。
[0007]即使样品流温度的很小的变化都足以对磁通量产生可测量的变化。如专利号为US5,166,620 (Panosh)的美国专利中公开的频率锁(Frequency locks)可引入探针内，以通过控制RF线圈的频率抵消通量的变化，该申请的全部内容通过参考引入本文。对于磁场均匀性的改变，可通过匀场该磁铁来进行。
[0008]目前，当需要磁铁控制时，可使用复杂的热交换器，并在样品流进入探针前，将其放置于样品流的路径上。这非常昂贵，并且在在线处理的环境中很难实施。
[0009]此外，磁铁和样品流之间的温度传导会影响样品本身。样品被迫在探针内保留一段理想的测试时间(期间)，在分析期间由于其流动暂时停止，样品可能改变。这种温度变化也可影响磁场并危及NMR测量。
[0010]本发明的另一方面涉及探针的通常用途的另一个缺点。在实验室相关的使用中，经常需要改变样品，因此改变探针。已知在改变过程中，试样探针可能被弄坏。一旦这种情况发生，需要从机械上拆卸下该探针主体以清理机械，在最坏的情况下，万一溢出损坏了部件，那么修理该机械。
【发明内容】
[0011]NMR探针可包括温度受控的导管主体，该温度受控的导管主体用于为NMR测量提供样品，从而该温度受控的导管主体可大致保持在理想温度，而不管包含在所述导管主体内的样品的温度。例如，通过将所述导管主体的温度保持在NMR的操作温度下，从而磁场可不受到样品的温度的影响。
[0012]该探针和/或主体可包括温度传感器，该温度传感器可为处理器提供所述导管主体的温度测量。该处理器可将控制指令提供至热交换器装置，以使所述导管主体保持在理想温度。可以理解本文中的热交换器代表可根据需要加热和冷却的装置。该处理器可包括显示器和/或控制器，以使用户设定所述导管主体的理想温度。在一个实施例中，该温度传感器和热交换器可以是一个装置，例如，该温度传感器和热交换器可包括一个或多个市售的热管或热空气鼓风机。或者，该温度传感器和热交换器可以是分开的装置，该温度传感器可包括，例如压电温度传感器、热电偶、或另一市售的模拟或数字温度传感器。类似的，该热交换器可以是市售的热交换装置，其可提供任何形式(包括空气)的受控加热和冷却。
[0013]或者，为了在匪R探针损坏的情况下为机械提供保护，所述探针的主体设置为可拔出的盒，该可拔出的盒可以在需要时替换。
[0014]本发明旨在提供一种核磁共振(NMR)探针盒，包括:可拆卸的导管主体，该导管主体具有纵轴，并具有位于所述导管主体的一端处的开口，所述开口位于所述纵轴中心，所述导管主体由非磁性材料制成;导管，该导管延伸穿过所述可拆卸的导管主体的中心开口，该导管用于容纳样品，且该导管由非磁性材料制成；和其中所述导管主体可逆地连接至热交换器，以使所述导管主体基本保持在预定温度。
[0015]所述NMR探针盒包括处理器，以及使该处理器控制所述热交换器的指令。
[0016]所述热交换器包括至少一个热管、至少一个热传递线圈、至少一个热空气鼓风机和至少一个散热翅片中的至少一个。
[0017]所述NMR探针盒包括与所述处理器通信连通的温度传感器。
[0018]所述热交换器提供所述导管主体的温度测量。
[0019]所述热交换器可以连接至所述导管主体，或者不连接至所述导管主体。
[0020]所述NMR探针盒还包括RF线圈、以及与该RF线圈通信连通的频率锁单元，所述RF线圈缠绕所述导管的至少一部分。
[0021]所述NMR探针盒包括至少一个纵向导轨，该纵向导轨沿着所述导管主体的纵轴，用于可逆地并可重复地引导所述探针盒进入或离开NMR装置。
[0022]所述NMR探针盒还包括至少一个栓，用于引导该探针盒在NMR装置内定位。
[0023]所述NMR探针盒的导管主体由选自下组的材料制成:氧化铝、不锈钢、钼、钛及其任意组合。
[OO24 ] 所述匪R探针盒的纵向导轨选自轨迹(tracks)、轨道(rails)、凹槽或它们的任意组合。
[0025]所述NMR探针盒的导管主体包括安装至所述导管主体的任一侧的两个平行的纵向导轨。
[0026]所述NMR探针盒的导管为圆柱形，并适于支撑直径约为5mm-10mm的样品管。所述导管由选自氧化铝、玻璃、不锈钢、钛、钼、蓝宝石、硅和它们的任意组合的材料制成。
[0027]所述NMR探针盒包括至少一个锁定装置。
[0028]所述匪R探针盒的导管的顶部还包括管固定器，该管固定器由选自硅、玻璃、氧化铝和它们的任意组合的材料制成。
[0029]所述导管的特征在于用于样品流过的敞开的基底部。
[0030]该基底部设置为允许端部的并入；该端部的顶部界定用于插入样品管的底板(floor)ο
[0031]该基底部的特征在于允许与所述端部相应地匹配的导轨。该导轨界定所述端部的高度范围。
[0032]所述NMR探针盒包括控制电子器件，该控制电子器件可操作地与所述RF线圈以及频率锁单元通信连通。
[0033]所述匪R探针盒还包括位于沿着所述导管主体的纵轴的至少一个管固定器，该管固定器具有设置为容纳并支撑样品管的开口。
[0034]所述导管主体包括用于所述温度调节系统的至少一个前面开口和至少一个远端开口。该前面开口设置为接收经过热调节的空气。而该远端开口设置为排出经过热调节的空气。
[0035]用于对样品进行匪R的方法，该方法包括步骤:获取NMR探针盒，该NMR探针盒包括:导管主体，该导管主体具有沿着其纵轴的中心开口，该导管主体由非磁性材料制成；导管，该导管延伸穿过所述导管主体的中心开口，该导管用于容纳样品，该导管由非磁性材料制成；以及RF线圈，该RF线圈缠绕所述中心开口的至少一部分。将所述NMR探针盒定位于NMR装置内；通过导管引入样品，该导管被装入导管主体，控制所述导管主体的温度;其中获取NMR盒的步骤还包括可逆地将所述NMR盒连接至热交换器，以使所述导管主体大致保持在预设温度。
【附图说明】
[0036]图1为NMR探针盒的一个实施例及其相对于NMR磁铁的位置的俯视图；
图2提供了 NMR探针盒的一个实施例以及样品流的方向以及样品管的深度的视图；
图3为NMR探针及其一些部件的俯视图；
图4提供了 NMR探针盒及其部件的一个实施例的前视图或后视图；
图5提供了 NMR探针盒及用于将其正确定位的一些部件的一个实施例的部件展开图；
图6提供了 NMR探针盒以及其进行电磁作用的一些部件的一个实施例的部件展开图；
图7提供了 NMR探针盒的一个实施例的温度受控区域；
图8提供了NMR探针盒外壳的一个实施例的视图；<