超導(dǎo)核磁共振波譜儀磁場漂移及掉鎖故障的排除

超導(dǎo)核磁共振波譜儀磁場漂移及掉鎖故障的排除
摘要儀器的B N1。單元中用于掙制場顯示的一個 位。 芯片損壞．引起顯示儀器場頻 共鎖的氘信號發(fā)生從低場向商場漂移的現(xiàn)象和掉鎖故障，以國產(chǎn)同型號元件替換．故障排除 本院使用的AM-300校磁共振波譜儀址1985 年從瑞士進(jìn)口的大型分析儀器．為低溫液氨超導(dǎo)磁 體，場強(qiáng)7 05 T(以磁感應(yīng)強(qiáng)度表示)。多年米、磁體 場強(qiáng)穩(wěn)定，保證了儀器測試的較高分辨率和 敏度。 但是近一年多來，儀器的鎖場氘信號連續(xù)出現(xiàn)向場 值增大方向漂移的現(xiàn)象．測厚儀| 測速儀| 轉(zhuǎn)速表| 壓力表| 壓力計| 真空表| 硬度計| 探傷儀| 電子稱| 熱像儀隨之在儀器測試過程中頻 繁地發(fā)生掉鎖故障，嚴(yán)重影響了儀器的使用．針對 這一情況．作者與有關(guān)專家進(jìn)行了研究并經(jīng)過實際 的測量，找到了故障的癥結(jié)．進(jìn)而捧除了故障．

1 故障現(xiàn)象 儀器的磁場漂移和掉鎖故障發(fā)生在每一種鎖場 的氘信號上。為了便于描述．僅以氘代氯仿(CIW．313) 為例。當(dāng)氘代氯仿的氘信號調(diào)節(jié)在屏幕中央時，鎖 場氘信號初始值為3 000左右。發(fā)生漂移時，訊信號 漂向屏幕的左方．場值也從3 000左右開始n上漂 移。約在5 000附近時．可穩(wěn)定一段時問(一 月到 兩個月或更長，其漂移的時間也與此相當(dāng))．1巾漂移 至8 000附近時叉穩(wěn)定一段時間．隨后便逐漸澡移至 9999(儀器氘信號鎖場值的上限)．而不能觀察到氘 代溶劑的鎖場氘信號．使實驗無法進(jìn)行。 在儀器磁場漂移的過程中．若進(jìn)行實驗剛經(jīng)常 發(fā)生掉鎖(鎖場，即校磁共振波譜中所謂的“場頻共 鎖”．是校磁共振實驗的基本條件)現(xiàn)象。這時，在 GraphicDisplayh。ce 上，顯示鎖場狀態(tài)的 鎖場 線”便會由正常狀態(tài)時的穩(wěn)定掃描改變?yōu)榇蠓�度�?。 瑞士Bmker公司維修手冊，Shim Power sL· y_．B-SN18 上下波動，很不穩(wěn)定。在液晶顯示屏幕上，就會出現(xiàn) “Lock Lost l~ring Acquisition”字樣。顯然．這會影響 譜圖的分辨率和靈敏度。同時、如果掉鎖時間稍長 而不能夠恢復(fù)．儀器便會自動停止采樣。

2 故障分析 前述故障現(xiàn)象很容易與磁場強(qiáng)度的變化聯(lián)系起 來．而且其趨勢表現(xiàn)為場強(qiáng)增大。但是．超導(dǎo)磁體的 場強(qiáng)是不可能自動增大的．它只能逐漸變小，亦即超 導(dǎo)線圈的電流減�。�否則就變成發(fā)電機(jī)了。同時．對 漂移過程中儀器的觀察表明，儀器的其它顯示均正 常，超導(dǎo)磁體的杜瓦瓶未出現(xiàn)任何異常，維持超導(dǎo)的 液氨的消耗也正常．因而．基本上可以排除磁體本身 故障的因素。這樣，故障的原因便可以歸結(jié)為鎖場 信號的控制和顯示電路上。

3 故障的測量和解決 根據(jù)前面的分析．檢查了與勻場和場強(qiáng)控制有 關(guān)的B-SN18單元。參照有關(guān)資料o、測量了浚單元 中的}k Power Supply、Controller和Slave等板上與 Ho(磁場強(qiáng)度)相對應(yīng)的各組電壓輸出，發(fā)現(xiàn)Stave 板上(見圖1)在場值(一9 999～ 十9 999)范圍內(nèi)，測 量點TP12對接地點G的電位差，即 控制電壓之 實際輸出為一3．45～+3．40v(見表1)．
偏離正常值 較大(正常輸出范圍是±10 v)；并且可以看到該電 壓輸出表現(xiàn)為非線性變化，逮也是不正常的。 圈1 B-SN18單元的Slave板線路 裹1 DAC芯片不正常時場擅與輸出的關(guān)系 芯片A已經(jīng)損壞，而微電容C19和(20是正常的。 場值 輸出(v) 場值 輸出(v) 一9999 3 40 20oo 一0．18 — 8000 2 47 4000 —0 33 — 6000 1 69 6000 —1 44 4O0o 1 8000 —0 45 一2000 1 17 9 999 —3 45 0 1．78 參照圖1，與該電壓輸出有關(guān)。并容易損壞的元 件主要是一個16位的DAC芯片(DAC9331—16或 DAC9377—16，下面簡稱為芯片A)和兩個傲電容(C19 和Q0)。為確定具體的損壞元件．將Slave板上另 外一個輸出正常的16位DAC芯片(控制岔參數(shù)) 與該芯片A互換，測量表明．此時H|的輸出恢復(fù)正 常(見表2)�？梢钥吹�，此時電壓輸出趨近±10V． 并且在場值范圍內(nèi)呈線性變化。同時，插接了芯片 A的恐點的輸出|喧離正常范圍(數(shù)據(jù)略)。這表明， 裹2 DAC芯片正常時場擅與輸出的關(guān)系 場值 輸出(v) 場值 稽出(v) 一9 999 9 57 20oo 一2．01 — 8000 8 06 4000 —4 02 — 60oo 5 96 60oo 一5 97 — 4000 4 01 80oo 一8 07 — 2000 2 00 9999 —9 63 0 0 00
在儀器廠家無法供貨的情況下，我們在國內(nèi)購 得相同型號的芯片代替，排除了儀器的故障。目前， 儀器鎖場穩(wěn)定(C／3C13的鎖場值為3 030)．投有漂移 現(xiàn)象。