一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及NQR天线技术领域，具体涉及一种应用于核四极矩共振检测系统 的平面弱耦合天线。
【背景技术】
[0002] 目前，金属探测技术、X光射线吸收或散射、中子探测技术、太赫兹探测技术等无损 安检技术被普遍使用，但是它们均具有不同程度的局限性比如比如，X光射线法不能识别物 质；中子活化探测技术能够识别元素，但不能识别物质，且辐射防护复杂；太赫兹测量技术 可靠性低，尚不能达到实用程度。
[0003] 近期，采用核四极矩共振技术（NQR)进行无损探测炸药和毒品的方法逐渐被人们 重视。核四极矩共振技术的原理如下：自旋大于1/2的N14等原子核，核电荷分布偏离球对 称，于是存在电四极矩；在非零梯度电场中，核电四极矩导致原子核能级劈裂。利用电磁作 用，可以实现原子核的电四极矩共振。在绝大部分情况下，电四极矩共振频率在射频范围。 因此，可以用射频技术激发核的电四极矩共振。电四极原子核在不同的分子中所感受到的 电场梯度也不同，其能级劈裂程度也就不同。发生共振跃迀时，共振频率也不同。这一特性 使得NQR技术能够识别物质。NQR谐振频率极度依赖于分子内原子电场的空间结构。由于 晶体堆积的几何方式不一样，即使化学成分相同的原子核也可以有不同的共振峰值，所以 NQR物质能够分析同分异构体。
[0004] 总之，米用NQR技术进行安检，能够准确的进行物质识别。但是，NQR技术存在{目 噪比差和局域性强等不足，所以提高检测距离是一个非常困难的问题。检测距离跟接收天 线的尺寸与形状都是有很大关系的。检测距离越远，信号越弱，为了提高灵敏度，接收天线 的面积就需要增加，同时还要保证单位面积的线圈圈数。随着线圈尺寸的增加，Q值也会增 加，但是Q值过高会导致两个不利的结果。第一是发射天线和接收天线之间的耦合会随着 线圈的Q值增加而增加，对系统的稳定性提出了苛刻的要求；第二是过高Q值会使得天线受 外界环境的影响比较大。当Q值高到一定程度的时候，线圈的匹配状态就会对外界环境敏 感，靠近人体或者金属的时候，线圈的谐振点以及Q值会发生比较大的变化。通过电磁屏蔽 的方法可以提高抗干扰能力，但增加了设备成本，而且不能制成便携仪器对人体、行李包进 行检测。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的在于提供一种平面弱耦合天线，该天线能够提高安检时的检测 距离和抗干扰能力。
[0006] 为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
[0007] -种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线，该平面弱耦合天线包括从 外向内依次设置的发射天线和接收天线。由于NQR信号局域性非常强，基本上检测灵敏区 域只是接收天线上方几个cm的地方，为了设计尽可能大的检测灵敏区域，所以本实用新型 设计尽量大的接收线圈，而为了保证发射磁场在接收天线附近的强度，所以对比较小的尺 寸，结构比较简单的线圈系统，一般会让接收天线位于发射天线的内部；而对于复杂的，尺 寸比较大的线圈，有可能会让接收天线全部位于发射天线外部。
[0008] 所述的发射天线和接收天线位于同一平面内，且发射天线与接收天线之间的互感 为接收天线本身自感的〇?10%。由于本实用新型所使用波段波长比较长，如果发射天线 和接收天线不在同一平面内的话，发射天线和接收天线会对相互之间的信号进行屏蔽，影 响信号的灵敏度。
[0009] 所述的接收天线包括第一接收天线和与第一接收天线相连的第二接收天线，所述 的第一接收天线和第二接收天线均由导线绕制而成，且第一接收天线的导线绕制方向与第 二接收天线的导线绕制方向相反。
[0010] 进一步的，该平面弱耦合天线的工作频率范围为〇. 1?30MHz。
[0011] 进一步的，所述的发射天线为金属环或由至少一根导线绕制而成的线圈。
[0012] 进一步的，所述的接收天线由至少一根导线绕制而成。
[0013] 进一步的，所述的第一接收天线包括至少一个第一接收天线单元；
[0014] 所述的第二接收天线包括至少一个第二接收天线单元；
[0015] 所述的第一接收天线与第二接收天线串联或者并联连接。
[0016] 进一步的，所述的发射天线和接收天线均由良导体金属线绕制而成。
[0017] 由以上技术方案可知，本实用新型通过对接收天线与发射天线进行设计，使二者 之间的互感接近0,从而使具有本实用新型的核四极矩共振检测系统无需要电磁屏蔽，就能 稳定工作，并能够有效的抑制空间杂散电磁波，改善NQR信号的信噪比。由于本实用新型的 发射天线与接收天线之间互感接近〇,因此，发射天线与接收天线的布局、形状、大小可以满 足各种设计需求，改善NQR技术的检测距离以及设置合适的Q值。
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0019] 图2是简单几何结构的NQR信号探测模型图；
[0020] 图3是两线圈之间的互感原理示意图；
[0021] 图4是实施例2中的平面弱耦合天线的结构示意图；
[0022] 图5是实施例3中的平面弱耦合天线的结构示意图；
[0023] 图6是实施例4中的平面弱耦合天线的结构示意图。
[0024] 其中：
[0025] 1、第一接收天线，2、第二接收天线，3、接收天线，4、发射天线，5、匹配电路，6、补偿 线圈。
【具体实施方式】
[0026] 设接收天线的自感为L0,下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
[0027] 如图1所示的一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线，该平面弱耦 合天线包括从外向内依次设置的发射天线4和接收天线3。所述的发射天线4和接收天线 3位于同一平面内，且发射天线4与接收天线3之间的互感为接收天线3本身自感的0? 10%。所述的接收天线3包括第一接收天线1和与第一接收天线1相连的第二接收天线 2,所述的第一接收天线1和第二接收天线2均由导线绕制而成，且第一接收天线1的导线 绕制方向与第二接收天线2的导线绕制方向相反。该平面弱耦合天线的工作频率范围为 0. 1 ?30MHz。
[0028] 发射天线4和接收天线3均由良导体体金属板切割而成的金属环或由至少一根良 导体金属线绕制而成的线圈。优选的，发射天线为轴对称图形。所述的第一接收天线1包 括至少一个第一接收天线单元，且各个第一接收天线单元依次串联连接或并联连接。所述 的第二接收天线2包括至少一个第二接收天线单元，且各个第二接收天线单元之间依次串 联连接或并联连接。所述的第一接收天线1与第二接收天线2串联或者并联连接。当第一 接收天线1与发射天线4间的互感和第二接收天线2与发射天线4间的互感的和不等于接 收天线自身自感的0?10%时，在发射天线4上设有一补偿线圈6,用于使发射天线4与接 收天线3之间的互感为接收天线3本身自感的0?10%。
[0029] 接收天线3接收到的信号包括三个部分：第一部分是空间中的干扰电磁波，第二 部分是目标样品的NQR信号，第三部分来自于发射天线的激发和噪声信号。空间干扰电磁 波在比较小的区域内可以近似看成是均匀的，所以在第一接收天线与第二接收天线中产生 的信号抵消。第二部分是有用信号，具有非常强的局域性，在反向绕制的第一接收天线与第 二接收天线不构成抵消和抑制。第三部分，由于接收天线与发射天线之间的耦合非常弱，所 以接收天线对发射天线发射的激发信号和噪声信号有很好的抑制作用。
[0030] 本实用新型的工作原理为：
[0031] NQR信号的局域性很强，其强度随距离迅速减弱。样品可以近似为磁偶极子，对于 磁偶极子辐射，平面螺旋天线近处接收的NQR信号幅值为
[0032]
【主权项】
1. 一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线，其特征在于：该平面弱耦合 天线包括从外向内依次设置的发射天线（4)和接收天线（3 ); 所述的发射天线（4)和接收天线（3)位于同一平面内，且发射天线（4)与接收天线（3) 之间的互感为接收天线（3)本身自感的0~10% ; 所述的接收天线（3)包括第一接收天线（1)和与第一接收天线（1)相连的第二接收天 线（2)，所述的第一接收天线（1)和第二接收天线（2)均由导线绕制而成，且第一接收天线 (1)的导线绕制方向与第二接收天线（2)的导线绕制方向相反。
2. 根据权利要求1所述的一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线，其特 征在于：该平面弱耦合天线的工作频率范围为0. l~30MHz。
3. 根据权利要求1所述的一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线，其特 征在于：所述的发射天线（4)为金属环或由至少一根导线绕制而成的线圈。
4. 根据权利要求1所述的一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线，其特 征在于：所述的接收天线（3)由至少一根导线绕制而成。
5. 根据权利要求1所述的一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线，其特 征在于：所述的第一接收天线（1)包括至少一个第一接收天线单元； 所述的第二接收天线（2)包括至少一个第二接收天线单元； 所述的第一接收天线（1)与第二接收天线（2)串联或者并联连接。
6. 根据权利要求1所述的一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线，其特 征在于：所述的发射天线（4)和接收天线（3)均由良导体金属线绕制而成。
【专利摘要】本实用新型涉及一种应用于核四极矩共振检测系统的平面弱耦合天线。该平面弱耦合天线包括从外向内依次设置的发射天线和接收天线。发射天线和接收天线位于同一平面内，且发射天线与接收天线之间的互感为接收天线本身自感的0~10%。接收天线包括第一接收天线和与第一接收天线相连的第二接收天线，第一接收天线和第二接收天线均由导线绕制而成，且第一接收天线的导线绕制方向与第二接收天线的导线绕制方向相反。本实用新型通过对接收天线与发射天线进行设计，使具有本实用新型的核四极矩共振检测系统无需要电磁屏蔽，就能稳定工作，并能够有效的抑制空间杂散电磁波，改善NQR信号的信噪比。
【IPC分类】H01Q1-52, G01R33-36, H01Q1-22
【公开号】CN204269802
【申请号】CN201420797407
【发明人】夏国平, 沈激, 华仁军, 刘伟鹏, 李友布, 李玉英, 许鑫鑫
【申请人】安徽瑞迪太检测技术有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月15日