[發明專利]模塊化固相可變溫電化學核磁共振聯用探頭桿

有效

• 申請號: 201611211609.9
• 申請日: 2016-12-25
• 公開（公告）號: CN106596671B
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 孫惠軍;郝國強;陳忠;孫世剛;倪祖榮;曹爍暉
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: G01N27/30
• 分類號: G01N27/30;G01N24/08
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森;張凡忠

模塊化固相可變溫電化學核磁共振聯用探頭桿，設有屏蔽外殼、射頻接口、電極接口、密封盤、絕熱定位片、絕熱片、支撐桿、隔熱片、電路支撐桿、探頭電路板、溫控傳感器支架、樣品座、調諧桿、同軸線、電極線，屏蔽外殼設有四個側板和一個頂蓋；密封盤為三層結構件，上下絕熱定位片固定在密封盤上下表面，支撐桿和隔熱片為模塊化結構，電路支撐桿下端與溫控傳感器支架的上端連接，探頭電路板安裝在電路支撐桿和溫控傳感器支架之間，電路板上設有射頻連接接口，溫控傳感器支架底端設有倒T形平臺，樣品座與T形平臺連接，同軸線和電極線分別連接屏蔽殼的射頻接口和電極接口，穿過密封盤到達探頭電路板和樣品座。

技術領域

本發明涉及電化學核磁共振(Electrochemical Nuclear Magnetic Resonance，EC-NMR)聯用實驗技術，尤其是涉及一種模塊化固相可變溫電化學核磁共振聯用探頭桿。

背景技術

常規核磁共振譜儀探頭由線圈、調諧匹配電路及各功能支架組成，探頭從磁體底部伸入到磁場中心，實驗中樣品處于常溫環境。固相低溫EC-NMR實驗需要將樣品放置在低至液氮溫度的超低溫環境下，對電化學體系反應過程進行原位監測，獲取電化學反應過程中間產物或最終產物的核磁共振信息，從分子水平上揭示電化學反應機理。因此常規核磁共振譜儀探頭無法應用于固相EC-NMR實驗。EC-NMR系統的探頭桿實現了類似核磁共振譜儀探頭支架和線路接口的功能，并和低溫腔、線圈以及調諧匹配電路組合在一起，構成完整的固相低溫EC-NMR檢測單元。低溫腔系統、線圈電路以及探頭桿均需作為完整的獨立結構進行研制和開發。由于低溫腔需要配置復雜的真空系統和制冷劑(液氮或液氦)傳輸系統，因此低溫腔系統通常采用通用設備構成，如定制商用低溫腔。線圈和調諧匹配電路目前主要采用常規結構，但電化學電極和樣品等會造成線圈的Q值及射頻場均勻性下降，對信號質量形成較大的影響，因此線圈結構方面還有待深入研究和優化。而EC-NMR檢測單元涉及到多種接口、屏蔽、低溫隔熱、走線、電極安裝以及各種線圈電路等復雜因素，且低溫腔和探頭桿從磁體頂部伸入到磁場中心，整體長度、線圈和樣品放置狀態不同于常規核磁共振探頭，這些都要求對探頭桿的結構進行綜合全面的設計和開發，以提高EC-NMR信號質量和保障實驗安全性。

現有的某些低溫腔產品配有樣品定位裝置，例如：牛津儀器公司為光譜學低溫恒溫器產品配置的樣品桿和樣品架(https://www.oxford-instruments.com/products/cryogenic-environments/optical-cryostats-for-spectroscopy/cryostat-system-components/sample-holders-and-sample-rods)，這些樣品桿結構為一體化形式，接口采用單層密封，樣品架為固體光學樣品配置，功能上主要實現樣品的定位，這些均與EC-NMR聯用系統的需求不符，常規NMR探頭從磁體底部伸入到磁場中心，樣品不放置在超低溫狀態，常規NMR探頭支撐桿結構上較為一致，所以NMR探頭的相關文獻及專利主要表述電路結構，例如：2008年獲批的美國專利“NMR Probe”(美國專利號：US7378850B2)描述了一個配有常規馬鞍形線圈、獨特調諧電路以及旋轉盤和元件切換盒等結構的核磁共振探頭，2007年獲批的美國專利“Cryogenic NMR Probe”(美國專利號：US7288939B1)描述的是一種超低溫NMR探頭，包括馬鞍形線圈、加熱器、熱交換器、傳感器以及法蘭盤等。另一方面，在有關EC-NMR的各類文獻報導中，對硬件的研制集中在EC-NMR聯用探頭電路或電解池，以及對檢測信號有重要影響的電極干擾靜磁場均勻性等方面，而未見對探頭桿的報道。例如：文獻“Y.Y.Tong,A.Wieckowski,and E.Oldfield.NMR of Electrocatalysts,J.Phys.Chem.B2002,106,2434-2446”報道了一種用于固相EC-NMR的探頭電路結構，而文獻“RichardD.Webster.In Situ Electrochemical-NMR Spectroscopy Reduction of AromaticHalides.Anal.Chem.2004,76,1603-1610.”報道了一種液相EC-NMR電解池。