检测方法和检测设备及使这种设备成形的方法 本发明涉及一种检测至少有一种核四极共振(NQR)特性(特别是自旋点阵驰豫时间T1)的样品中存在四极核的方法和检测设备，所述特性随给定的环境参量(如温度)变化。还涉及一种使这种设备成形的方法。
作为一个例子，本发明用于检测来自包裹、行李中，或人身上所藏，或者爆炸装置所散开的炸药TNT、RDX、HMX或PETN的14N四极共振信号的场合。作为另一种举例，还用于比如机场检测隐藏的毒品，如海洛因和可卡因。如果测得这些物质存在，就会响起警铃。应予说明的是，在机场等处检测爆炸品或毒品的存在时，样品的温度是不会知道的，而且实际上可能是很宽的。样品内可能存在明显的温度梯度。
NQR测试的优点在于，它们无需将样品置于强磁场中，因而不需要大而昂贵的并受样品尺寸限制的磁体结构，所说的这种结构恰是核磁共振(NMR)测试所需要的。
从国际专利申请PCT/GB92/00580(British Technology Group Ltd.—英国技术集团有限公司—)可知一种检测样品中存在四极核的方法，该样品至少有一种随给定的环境参量变化地NQR特性，这里将它的公开引为参考文献。该法包括给样品施加宽能级的激励，激发NQR共振，并检测NQR共振信号，以这样的激励激发NQR共振信号，在检测步骤该信号能够对整个预定的环境参量范围进行检测。
按此方式，可对所需之检测灵敏度检测相关原子核的存在。根据“检测灵敏度”是指对整个给定的测试时间，在确定的样品体积内，可按给定的几率等级测得所选原子核的数目(或物质的量)。利用所累积信号的富利叶变换给出一个吸收谱，再通过在适当的极限之间积分来测量此谱下的面积，可使这个灵敏度得到改善。
本发明是以这样的新发现为基础的，即样品的NQR特性，如共振频率(ν)和自旋点阵驰豫时间(T1)可随给定的环境参量，如温度、压强或磁场等而明显地变化。因此，在进行NQR测试时必须考虑或者补偿这些变化，以覆盖预定的环境参量范围。
由于NQR测试一般是在某种场合下进行的(如飞机场)，所以所述环境参量的给定范围通常是在该种场合下可能遇到的参量范围(可能是所述参量的国家的或全球的平均值范围，亦或是最大值范围)。假如所述参量是温度，则所述预定范围总的讲可为±10℃(可能在5℃和25℃之间)或±20℃(可能在-10℃和+30℃之间)。该范围可能是从-30℃(对应于极地情况)到+40℃(对应于沙漠情况)这样大。在某些工业应用中，可能遇到非常宽的温度范围。假如所述环境参量是压强，则所述预定范围可为譬如±10％(对应于典型的每日平均压强范围)或±5％(对应于最大值范围)，或者更高—假如对压力容器内的测试条件采用所述方法。
因此，如果在机场的行李中被怀疑的物质是炸药RDX，则可经受围绕20℃的平均值的-25到+15℃的温度变化，即从-5到+35℃的变化。样品不同，温度可能不相同，和/或同样的样品可能有不一致的温度。
现在考虑NQR特性—自旋点阵驰豫时间(T1)，同样发现对温度(还有压力)变化的自旋点阵驰豫时间(T1)的影响可能是非常明显的。例如，意外的是，对于上述RDX样品而言，14N的频率ν+下的T1是在5和25℃之间按接近8的因子变化的。
我们还发现，T1变化的一个特别重要的影响是比值τ/T1，这里τ是连续激发的脉冲重复之间的脉冲间隔(脉冲重复时间)。作为一个例子，参见本说明书的图1，它得自PCT/GB92/00580的图1，其中表现出不同τ/T1值下的信号强度随触发角(flip angle)(α)的变化。所有这些图线顺次都由Vega关于自旋为1的核所得的方程(J.Chem.Phys.，1974，61，1099，Eq.IV-29)得出。这些核预示火药中的稳态NQR信号的强度作为给定之T1的τ的函数。这些图线与Buess等人的论文(“NQR DetectionUsing a Meanderline Surface Coil”，J.Mag.Res.，Vol.92，348-362(1991))中发表的图线相似。应予说明的是，这些图中所示的曲线是最一般地表示它们的意义，并不在于特别地针对任何特殊物质。
图1表明，在给定的比值τ/T1(＜5)情况下，随着触发角的改变，可以预期信号通过一个最大值，这个最大值移到触发角小于119度(αm)处，并在比值τ/T1降至1以下时，信号强度较低。在τ/T1＝5的情况下，假设对应于触发角αm的最大自由感应衰减(fi.d.)比1大；在τ/T1＝0.1的情况下，f.i.d.移至0.3αm处，且它具有相对信号强度0.25。对于常值τ并在恒定的触发角αm的情况下，τ/T1在1和0.1之间的变化(对于RDX中的14N的频率ν+，相应于温度增大接近大约20℃的环境，T1增大10倍)引起响应信号强度损耗约为70％。若这样的损耗被噪声湮没，就使共振信号不可能被检测到。
因此，PCT/GB92/00580所揭示的发明包括一种补偿T1变化的方法。在多个不同脉冲重复率和/或因而产生多个不同的触发角的情况下，该法包括将所述激发用作一组激发脉冲，以致可检测的NQR共振响应信号可在与环境参量的范围相应的整个驰豫时间范围内被激发，而且最好确实被激发，以便所述响应信号的强度在整个范围内基本不变。
虽然这种方法已获成功，即它能进行高灵敏度的测试，但其缺点在于在某些应用中，其中包括测试过程中触发角或脉冲重复时间的变化方面，或者两方面都可能使这种测试变得复杂化，并可能增加该检测设备的复杂性，而且可能影响测试的持续性。
本发明试图解决这些问题。
按照本发明，基于对所提供的脉冲重复时间和触发角进行精心选择，可将它们维持在对于特定的测试为常量的值，而不会明显地有损于本法的灵敏度。
本发明提供一种检测样品中存在给定的四极核，原子核的响应频率和自旋点阵驰豫时间随给定的环境参量变化的方法，它包括确定与所选参量范围相应的共振频率范围；给样品施加激发，以激发核四极共振；并检测共振响应信号，可在共振频率范围内激发可以检测的共振响应信号，并使得产生实际小于45°的恒定触发角。
不要把这里所用的“恒定”理解为一个特别精确的意思；相反地，应按准确度较低的角度，总要结合检测样品中存在四极核的方法去理解它。例如在整个时间内，触发角的25％或更多(例如50％)的变化通常是能够被接受的。
此外，引用一定度数的“实际”触发角与“有效”的触发角相比较的，二者以公知方式与贝塞尔函数有关(例如参见上述Vega的参考文献)。例如，对于一个自主的I＝1四极自旋系统来说，119°的触发角实际产生一个最大的自由感应衰减，从而相应于核磁共振中的90°的触发角，于是119°的触发角实际相应于90°的有效触发角。
再有，虽然激发是为了产生一个恒定的触发角，但可以明白，有很多情况下激发产生的触发角虽然是恒定的(即不随时间变化)，但在样品内根据离激发源的距离可能不一样。
另外，这里所用的“可检测的”一词更为可取的是包括一个信号/噪声比，在检测步骤的测量时间内，此比值明显地超过实际的或者所预期的噪声水平，所说的明显程度是由诸如高级“学生”t分布等标准统计方法确定的。此外，这里所用的“脉冲重复频率”简单的就是脉冲重复时间的倒数。由于后面更充分地说明的原因，由于使可检测的共振响应信号的激发能在整个共振频率范围内进行，而且由于这还使得产生小于45°的实际恒定触发角，所以本发明的方法可以更易于检测在给定的环境参量情况中未知的并可在很宽的范围内变化的有关原子核的存在，而在整个环境参量范围内检测的灵敏度不会发生大的变化。通过以简单的方式，即不仅允许共振频率随给定的参量变化，而且允许自旋点阵驰豫时间随给定的参量变化，即可实现这一点。
所述激发最好是在恒定脉冲重复频率下的脉冲激发。而且所述方法最好还包括选择期待的环境参量极限值，对于所述的极限值来说，驰豫时间有其最短值(恰恰相反，对于与此极限值相对的值而言，所述驰豫时间有最长值)；还包括确定脉冲重复时间对该最短驰豫时间的比值的大小，所述脉冲重复频率是使所述比值的大小不超过一个选定的值。
通过在恒定脉冲重复频率情况下工作，并因此而产生一个恒定的触发角，可使所说的检测方法相对于国际专利申请PCT/GB92/00580明显地得到简化。选择预期的环境参量极限值(如温度的最高期待值)、确定所述比值的测量以及确保脉冲重复频率为使得所述测量不超过一个选定的值的目的在于，通过合宜地选择所述选定值，可使所述检测方法更为快速，而在同时却不会灵敏地改变所述环境参量。
因此，按照本发明的最相关的情况，提供一种使所述检测样品中给定四极核存在、所述原子核自旋点阵驰豫时间随给定的环境参量变化之设备的成形方法，所述设备包括给样品施加脉冲激发，以激发核四极共振的装置。所述方法包括选择预期的环境参量极限值，对于所述的极限值来说，驰豫时间有其最短值；安排激发装置，用以在恒定的脉冲重复频率下施加激发，产生一个恒定的触发角；还包括确定脉冲重复时间对该最短驰豫时间的比值的测量，所述脉冲重复频率是使所述比值的大小不超过一个选定的值。
本发明扩展如上所述的方法，用以检测样品中给定原子核的存在，所述设备还包括检测共振响应频率信号的装置，还包括控制所述激发装置和检测装置以检测这种核的存在的步骤。
本发明还提供一种检测样品中存在给定四极核、所述原子核自旋点阵驰豫时间随给定的环境参量变化的方法，它包括选择预期的环境参量极限值，对于所述的极限值来说，驰豫时间有其最短值；给样品施加脉冲激发，以激发核四极共振；还包括检测共振响应信号。其中所述激发是在恒定的脉冲重复频率条件下进行的，并产生一个恒定的触发角；确定脉冲重复时间对所述最短驰豫时间的比值，所述脉冲重复频率是使所述比值的大小不超过一个选定的值。
所述(脉冲重复时间对该最短驰豫时间的)比值最好不超过20，优选的是不超过10，更为优选的是不超过3或5，甚至是1。这种数量级的值的特殊重要形在于已发现所有其它参量都是一样的，信号强度以及信号灵敏度都不会显著地增加到较高的值。这样，在较高值下所进行的测试将是多余的冗长。因此，对于快速测试而言，利用这种数量级或者更低的值总是有优越性的。更为优选的是，这种选定的比值不超过0.2或0.3。是此，后面给出的理论分析表明，对于足够小的触发角来说，信号强度将变得或多或少地与所述环境参量无关。
本法最好还包括选择预期的环境参量极限值，对于所述的极限值来说，驰豫时间有其最长值；一方面是重复时间对另一方面是与对准其预期极限之间的所述环境参量值相应的驰豫时间的比值在0.05至5的范围内，最好在0.1至1范围内。这是又一个特点，它能确保较快的检测方法，这种方法在同样的时间内不会明显地影响所述环境参量的改变。
最好根据是否已超过预定的检测阈值从所述响应信号产生一个报警信号。在这种情况下，本法最好还包括选择预期的环境参量极限值，对于所述的极限值来说，驰豫时间有其最长值；确定脉冲重复时间对该最长驰豫时间的比值的大小；并根据是否已超过预定的检测阈值从所述响应信号产生一个报警信号，所述阈值对应于响应信号强度值，所述信号强度不超过与所述脉冲重复时间对该最长驰豫时间的比值的大小对应的值。这可确保在整个选定的环境参量范围内，也就是在其两个极限值之间得到可检测的共振响应信号。
本法最好还包括选择预期的环境参量极限值，对于所述的极限值来说，驰豫时间有其最长值；并确定脉冲重复时间对该最长驰豫时间的比值的大小；与脉冲重复时间对最短驰豫时间的比值相对应信号强度值比相对最长驰豫时间的等值信号强度小一个选定的倍数，最好小5倍，更好是小3倍，再好是小两倍。通过确保在整个环境参量范围内信号强度的变化维持在可接受的限度内，也可使检测的灵敏度在整个环境参量范围内维持在可接受的限度内。
在优选的实施例中，给定所选环境参量的范围和所需的响应信号强度范围，同时通过在脉冲重复频率和触发角这两个量之间的迭代处理来选择脉充重复频率和触发角的值。
最好所述激发使得产生一个小于45°的实际触发角，更好是所述激发使得产生一个小于35°，最好小于25°、更好小于15°、再好小于10°直至小于5°的实际触发角。事实上，正如后面将要说明的，触发角的值越小，本法越有效。
为简单计，最好在单一的激发载频条件下施加所述的激发，尽管也可以在两种或更多种这样的频率条件下施加。
一个特别可取的特点是采用所谓“整形”脉冲，正像后面以及英国专利申请UK9319875和国际专利申请PCT/GB94/02070所详细描述的那样。这些能够实现在低功率电平条件下的宽频带激发，并且只采用单一的激发频率。在广义上说，整形脉冲可被考虑作为一种波形，对于它而言，激发的时域波形是相位调制的或者是振幅调制的，或者是既相位调制又振幅调制的。
正如英国专利申请UK9319875所公开的那样，核四极共振(NQR)测试样品所用的设备包括在整个选定的激发频率范围内对样品施加激发，以激发NQR共振的装置，和检测NQR响应信号的装置，所述激发的相位在整个选定的频率范围内一般随所述激发频率为非线性变化。
所述激发是在载频ν0下的脉冲激发，激发相位随频率偏移(Δν＝ν－ν0)一般为非线性变化，这是适宜的。
整形脉冲发明是出自核四极共振场合中的意外发现，即采用施加相位随激发频率为非线性变化激发，可非常明显地降低激发的峰值功率。在一则实例中，峰值功率可以降低一个数量级以上。峰值射频率磁场也已实现非常明显的降低。
从Guan，S.所著，名为“Generation of optimal excitation pulses for twoenergylevel systems using an inverse Fourier transform method”(J.Chem.Phys.，Vol.96，No.11，1992，pp.7959ff.)的论文可以知道在不同的核磁共振(NMR)技术场合中采用相位随激发频率为非线性激发。这样的激发被用于解决不同的问题，主要是解决NMR的溶剂抑制问题。这种激发在所述频域给出一个阶梯式的谱。上述论文是继续Guan，S.所著名为“General phase modulation method for stored waveform inverseFouriertransform excitation for Fourier transform ion cyclotronmass spectrometry”，J.Chem.Phys.，Vol.91，No.2，1989，pp.775ff.论文的(也可见Marshall，A.G.和Verdun，F.R.，所著，名为“Fourier Transform in NMR，Optical，and Mass spectrometry，AUsers＇Handbook”一书的4.2.3节，Elsevier，1990年版)。
然而，不能指望把Guan提出的这种在NMR测试中采用如此激发的方法用于NQR测试，因为它建立在一个假设上，即被测试的物质是满足布洛赫方程的二级系统。应予说明的是，所述布洛赫(Bloch)方程可用于液体中的NMR、离子回旋共振、FT质谱仪以及电子激光光谱学。但它们不能用于呈现NQR效应的物质。因此，不应期望将Guan的方法用于NQR中。
事实上，令人惊奇的是尚不能充分地弄清为什麽所述整形脉冲方法实际正用于NQR中。
还应说明的是，Guan方法被谨慎地限于只是振幅调制的激发的时域波形，而不能是其它的相位调制情况。(可以理解，当振幅在正值和负值之间变化时，振幅调制本身包括了相位的调制，比如说在0和180度之间)
对于持续的激发，所述时域激发波形的调幅包迹没有零交点。这就可带来显著降低激发的峰值功率(及射频率磁场)的优点。
在一则整形脉冲的优选实施例中，使施加激发的装置适于施加激发既振幅调制又相位调制的时域波形。作为与只是振幅调制的相反情况，这种方案可被用来产生其包迹没有零交点的激发波形。
在本实施例中，所述施加激发的装置最好包括用以产生以90°相移相关联的两种信号的装置，和组合这两种信号，形成振幅调制及相位调制激发的装置。另外，所说的信号产生装置最好包括发生信号的装置和将该信号分成以90°相移相关联的两个信号的装置。这两个特征可提供一种简单的方法，使本发明付诸实践。
要说明的是，这些特征本身可从Wittebort等人的，题为“High-Speed Phase andAmplitude Modulator”的论文(J.Magn.Reson.，Vol.96，1992，pp.624ff.)得知。该文所述的调制器被设计成在30MHz的载频下工作，远在很可能是14NNQR测试中所感兴趣的0.5至6或8MHz的频率范围之上。
继分开之后可发生两类信号。这种发生装置可适于发生固定振幅的载波信号。另一点或补充一点是，这种发生装置可适于发生具有可变振幅的信号。
在另一种整形脉冲的优选实施例中，使施加激发的装置适于施加激发调幅但不能调相的时域波形。这种实施例不能像其它实施例所能作到的那样去容许实现这样的低峰值功率激发，但制作较简单，因为不需要直接调制相位。
在又一个优选实施例中，使施加激发的装置适于施加激发按照线性调频脉冲函数调制的时域波形。这是使本发明付诸实践的特别简单的方式，因为线性调频脉冲函数对于设备来说是容易的。例如，所述线性调频脉冲函数可以是cos(ωt2)形式的线性调频脉冲函数；也即这种调制是纯脉冲调制，相位关于频率偏移受到线性调制。
在任何一种整形脉冲的优选实施例中，所述施加激发的装置最好包括发生载波信号的装置，和调制载波信号以产生激发的装置，其激发的相位在整个选定的激发频率范围内一般地随激发频率非线性变化。这可以成为一种特别方便的使本发明付诸实践的方法。适宜的调制装置包括用于储存调制载波信号用的调制波形的装置。
激发相位随激发频率的变化可以是相对于载波频率ν0为对称或非对称的。两种情况中的无论哪一种，它的相位变化最好是二次方的(也即正比于(ν－ν0)2)；已发现这将提高低峰值的激发功率。另一种可能性是随统计噪声改变相位，但这将引起噪声谱。另一个缺点可能是所述时域波形有很多零交点，以致不能有效地利用时间。
如果相位变化是二次方的，那么在一种特定的优选实施例中，可施加多个激发脉冲，按照这样一种方式，产生至少一个回波响应信号。正如相对于自由感应衰减信号那样，特别是在被测物质的自旋点阵驰豫时间T1比较长的情况下，可能有利于产生回波响应信号。
这一特征出自于依据所述整形脉冲发明所造成的意外发现，即其中相位变化是二次方的所述整形脉冲保持了NQR响应信号的相位。这种相位保持对于成功地发生回波是必须的。
频域激发谱的幅值在整个选定的激发频率范围最好基本为恒定的。这样可使激发在整个所述频率范围为均匀的。
所述整形脉冲发明提供一种核四极共振测试样品的方法，它包括在整个选定的频率范围对样品施加激发，以激发NQR共振，还包括检测NQR响应信号，所述激发的相位变化在整个所选的频率范围内随激发频率一般为非线性的变化。
所选NQR共振可能被激发，而且如果是这样，与这种共振相应的激发的延续时间最好小于两倍的自由感应衰减时间T2*。这是一个很重要的特征，它能确保，在NQR响应信号受到检测之前，不会增大该信号的不需要的损失。事实上，这种延续时间最好小于T2*的100％、75％或者甚至是50％。
所述发明整形脉冲的一个密切相关的方面是，提供一种核共振测试样品所用的设备，它包括在整个选定的激发频率范围对样品施加激发，以激发核共振的装置，还包括检测响应信号的装置，所述施加激发的装置适于激发既是振幅调制又是相位调制的时域波形。
所述发明整形脉冲的另一个密切相关的方面是，提供一种核四极共振测试样品所用的设备，它包括在整个选定的激发频率范围对样品施加激发，以激发NQR共振的装置，还包括检测NQR响应信号的装置，所述激发的相位变化在整个所选的频率范围内随激发频率一般为非线性的变化。
还提供多种类似的方法。
前面提到的所有特点都适用于所述整形脉冲发明的上述方面。
本发明的再一个密切相关的方面是，所述整形脉冲发明提供一种延长样品自由感应衰减时间T2*的方法，它包括在整个选定的激发频率范围对样品施加激发，以激发核共振，所述激发的相位在整个所选的频率范围内随激发频率变化。
所述核共振适于核四极共振或核磁共振。所述激发的相位变化最好是非线性的。
所述整形脉冲发明的这一方面起源于遵循本发明的发现，即如果以一变化的相位激发一个核信号，自由感应衰减的长度就可能大于以一恒定的相位简单激发的情况。其原因看来类似于下文给出的为什麽在这种情况下所加激发本身较长的原因。
对于所要观察的自由感应衰减时间T2*的显著改变来说，所加激发在核信号的带宽内须有明显的相位变化。因此，本法所适应的测试是一条较宽的核共振线(与5210kHzν+线相比)，比如带宽为0.5kHz的RDX的3460kHz(ν-)NQR线。
所述整形脉冲发明有关的方法可以是特别有用的，例如在T2*小于T2时，为避免由于探测器的低频监察的死时间问题；或者只是在小射频振幅的情况下所产生的问题，因而可采用小的触发角。
还可以提供与本发明各方面的各种设备特征相类似的方法特征；反之亦然。
以下从所述整形脉冲发明的其它方向，考虑本发明的其它情况，最好所说的环境参量是温度。所期望的较高极限值可以小于50℃，最好小于40℃或30℃。所期望的较低极限值(对于这个值而言，大多数物质的驰豫时间具有它的最长值)可以大于-30℃，最好大于-20℃或-10℃。所期望的是多数物质中的T1将随温度的升高而降低，在反过来是正确的情况下，将需要把两个极限互相交换。
脉冲重复时间最好大于四极核的自由感应衰减时间，而且最好大2或3倍，为的是检测自由感应衰减时间。
本发明还提供利用脉冲激发检测样品中存在给定的四极核的设备，它包括存储装置，里面存有至少两类原子核的信息，所述原子核具有相对于适当的触发角和脉冲重复频率有不同的NQR特性，以便把所预期的温度变化考虑在内；还包括响应所述存储装置的装置，用以对给定类型的原子核而言，将脉冲激发加给样品，以激发核四极共振；还包括适于在恒定脉冲重复频率条件下施加激发，从而得到适合于特定物质的恒定触发角的激发装置；以及检测共振响应信号的装置。
应予说明的是，所必须的脉冲重复频率和被选定的触发角可取决于受测试的特定物质，可使不同的脉冲重复频率和触发角满足不同的物质。
可以提供与上面所述的方法特征相类似的设备特征。
例如，所述设备还可包括根据是否已超过预定的检测阈值从被检测的响应信号产生报警信号的装置。再有，可在单一的激发频率下施加激发，并可取得整形脉冲的形状。
以下将通过仅只是参照附图举例的方式描述本发明的理论基础，以及本发明的优选特性和它的工作情况实例，其中：
图1(现有技术)是静态NQR响应信号强度相对于不同τ/T1值的触发角的关系曲线；
图2(现有技术)表示时域的矩形激发脉冲(图2(a))及其频域的等效值(图2(b))；
图3是本发明NQR测试设备优选实施例的方框图；
图4(a)至4(e)表示使用整形脉冲的NQR测试的第一实例；
图5(a)至5(f)表示使用整形脉冲的NQR测试的第二实例；
图6是NQR测试设备优选实施例变型的方框图；
图7(a)至7(f)表示也使用整形脉冲的NQR测试的第三实例；
图8是举例说明本发明优选实施例所用的脉冲时间图。
按照概括的方式，本发明的优选实施例包括采用脉冲射频激发，在需要检测核四极共振存在的物质中激发核四极共振。任何适宜的脉冲序列的形式均可采用，最常用的是规则的均匀脉冲序列。
首先讨论激发频率、脉冲重复频率、触发角以及其它与激发有关的参量的选择方式。然后与特别优选脉冲(“整形”脉冲)种类的详细说明一起给出使本发明付诸实施的设备的详细说明。最后给出本发明的一个工作情况的实例。
在本优选实施例中，本发明使得所给四极核的共振频率和自旋点阵驰豫时间(T1)二者都变化。还可以像PCT/GB92/00580所教导的那样，考虑其它的NQR特性。
具有地说，按PCT/GB92/00580所教导的方式使频率得到补偿。本优选实施例中只使用一种激发频率，在这种单一的频率下，为覆盖整个有兴趣的频率范围，即与有影响的温度范围对应的频率范围，该激发的带宽是足够的。已发现“整形”脉冲特别适用于在最小的射频功率条件下产生所需的带宽，并因此而将这些“整形”脉冲用于本实施例中，尽管其它种类的脉冲可能也适用。后面将更详细地描述“整形”脉冲。
现在来说把T1随温度的变化考虑进去的方式，整个目标是要通过保持脉冲重复时间τ和触发角α为常量，并慎重选择这些参数，使信号强度在整个有兴趣的温度范围内的变化减至最小来实现这一点。也就是与国际专利申请PCT/GB92/00580的公开相反，该专利申请教导说，为实现适度的补偿，可改变这些参数之一或其它。这后一种方法将被期望得到最灵敏的测试。但是，对于最实际的提议来说，本发明优选实施例的方法则是最易于实现的，而且可在单一的激发频率条件下操作。
以下特别参照图1，本实施例中，在进行的特定检测试验期间，τ和α均为常量，即使所述测试正在一种以上的激发频率条件下进行着。当然，对于以同一样品继续的测试，或者对于以不同样品的分开测试，触发角可以不同。如果采用一种以上的激发频率，当采用可供选择的方法，使所进行的激发得到单一的常量触发角时，则对每种频率可以采用不同的(常量)触发角和/或脉冲重复时间。
在样品中，基本对整个有兴趣的频率范围，触发角也是常量，虽然就一般而言无需使所提供的触发角保持足够低。
在整个测试的持续时间内，通过提供恒定的由激发施加装置所得的射频磁场Brf，可使触发角表现为常量。再有，通过采用适当种类的为施加激发所用的激励线圈，可能对整个样品表现为常量。
这样，对于期望样品经受的温度的两个极限值将有唯一的τ/T1值。由于对于大于5或者就是5的这个比值来说，信号的强度不会明显的增大，所以对于最短的T1值(对于大多数物质来说，对应于温度的较高极限值)而言，将脉冲重复时间τ的值选择成使该比值不超过一个选定的值，比如说5。如果此值更高，则测试将会不必要的长，在信号密度方面，因而也在灵敏度方面都不会伴随有任何改进。
继而将触发角选在足够低的值，在整个温度范围内信号强度的变化均处在可接受的限度内。例如，与最低温度极限对应的信号强度值可以是不超过最高温度极限对应的信号强度等效值的5倍，最好不超过3倍，再好则不超过2倍。
检查图1显示出，在高触发角值处，比如说119°的实际值处，信号强度随比值τ/T1，因而也是随温度有较宽的变化。在这样的触发角处，在比值为5处的信号强度比在比值为0.1处的信号强度大差不多7倍。然而，在较低的触发角值处，在曲线的信号强度与触发角比的梯度是正而非负的区域，信号强度随所述比值有较小的变化。比如对30°的触发角而言，在比值为5处的信号强度比在比值为0.1处的信号强度大不超过100％。
可以理解，有如图1的理论曲线所得的信号强度的上述变化，在实践中是不可能被经历到同样的精度的。其主要原因将是，如果四极核的共振频率随着温度改变，而所说的激励却不等值地激励所有与有兴趣的温度范围对应的共振频率。不过，在这类测试中所经历的容许偏差内，信号强度随比值τ/T1的变化是否由图1的曲线亦或由实验来确定一般将不是重要的。
所以，如上所述，将触发角选得尽可能地小。小于45°是适宜的，最好是小于35°，更好是小于25°，再好是小于15°，也可是小于10°，尤其是是小于5°。
最后，选定的脉冲重复时间值和触发角值，因为这两个参量影响信号强度，反复修正它们的值可能会是令人满意的，譬如降低整个测试时间，而不会影响测试的灵敏度。
人们将会理解，所述脉冲重复时间以至少两种不同的方式对测试的灵敏度有影响。首先，脉冲重复时间越长(直至一个确定的极限)，对信号强度，从而对灵敏度的影响越大(见图1)。其次，也就是另一方面，脉冲重复时间越短，对于给定的测试持续时间所能得到的脉冲总数的影响越大，由此对所能累积的自由感应衰减数的影响也越大。信号对噪声的比，因而也是灵敏度随所测得的脉冲数的增加而增加。
人们还将理解，触发角对测试的灵敏度有直接的影响，其中，在一定的限度内，触发角越小，信号强度越小。不过，由于在较小的触发角条件下，脉冲要短于在较大触发角条件下的等值脉冲，更小触发角时的脉冲在给定的测试时间内可被利用；换句话说，越短的脉冲，所述脉冲重复时间可以越长。
人们还将理解，必须注意不采用过大的触发角值。例如，对于τ/T1＝0.1，上述触发角增加到比如说40°，实际将降低而不是增大信号的强度。
因此，像上面所说的那样，因为脉冲重复时间与触发角之间的这种复杂的相互依赖性，所以，就可能需要通过处理该二量之间的相互影响来选择脉冲重复时间与触发角的最后值。
有如从上面所述及图1的考虑所能理解的那样，比值τ/T1的中点值(也即与温度的预期极限之间的中点温度值对应的一个比值)大概在0.05到5的范围内，最好在0.1到1的范围内。在此范围内，采用怎样的方法来判断这样的中点值则是不重要的。将能理解，这个比值的确定可以是一种对已被选定的脉冲重复频率和触发角的有用的检查。
按照上面说明的一般原则，一个典型的使这种检测设备成形方法如下：1)选择温度的上限和下限值，这是预期样品将要遇到的。
2)在整个温度范围内选择信号强度变化可接受的范围。
3)确定自旋点阵驰豫时间T1的最长值和最短值，它们分别对应于温度的较低或较高(或者可能是较高或较低)预期极限值。这需要对每一个给定的有意义的四极核用实验方法都做。
4)选择脉冲重复时间τ的值，使比值τ/T1对于最短的T1值而言小于比如说5。
5)对于最长和最短的T1值确定相应的比值τ/T1。
6)选择触发角α的值，比如说30°，对于所用的特种类型的脉冲和所选择的触发角，确保τ值长于脉冲的持续时间并确保自由感应衰减(f.i.d.)。所述f.i.d.的持续时间通常被假设为至少是自由感应衰减时间(T2*)的2倍或3倍，可能是5倍。
7)从本说明书图1的曲线或前述Buess等人的论文的图3曲线确定在比值τ/T1的整个范围内信号强度对所选的触发角值的变化是否在它的可接受的范围内。
8)如果不在，或者实际上如果所述变化是不必要的小，则选择τ和/或α的修定值，并重复上面的步骤4)至7)，同时在τ和α之间反复，直至得到一个可接受的结果。
9)对于具有较长T1的温度值，检查在给定的测量时间Tm内数值Tm/τ和累积的f.i.d.强度是足以保证给定的待检测物质的量产生一个大于一给定阈值的积累信号。
10)如果不是，则选择τ和/或α的修定值，并重复上面的步骤4)至8)，同时在τ和α之间反复，直至得到一个可接受的结果。
例如可通过增大触发角α，简单地增大所述积累信号。
另一种可供选择的方式是，通过将脉冲重复时间τ减小到一个新值τ＇来增大所述积累信号。现在，在给定的测量时间Tm内集中了较大的f.i.d.时间，而且信号对噪声的比值也改善了一个因子(τ/τ＇)1/2。然而，每个单个的f.i.d.的信号强度被降低，而且为了补偿这一点，可能需要增大触发角α，使得在τ被减小之前，诸如使每个单个的f.i.d.的信号强度恢复到其原来的值。
11)对于具有不同NQR特性的不同物质中的若干四极核的τ、α和Tm的最后值存储在所述检测设备中。
上面探讨的理论合理性从Vega方程(在上述引文中)对由一列脉冲重复时间τ和触发角α的脉冲所得到的静态信号Sατ的分析是显见的：
(1)
Sα∞是在长的τ值情况下观察到的平衡静态信号，an是只与α有关的系数，对于RDX的所有14N信号而言，它表现为指数自旋晶格松驰，
F(τ)＝e-τ/T1。
Vega方程表明，对于α＜30°，有a1～0。因此，当忽略方程(1)中高次项的影响时，我们发现，对于小触发角(α)来说，
Sατ/Sα∞＝1－a21－(2τ/T1)＋1/2(2τ/T1)2－… (2)
当给出α足够小，且2τ/T1＜＜1时，那就很清楚，所观察到的信号Sατ变得与τ/T1无关，因而也与影响T1的环境参量的所有变化无关。如果对最短的观察值T1的条件2τ/T1＜＜1成立，则这将对所有的较长值是正确的。
实际上，如果τ/T1小于0.2或0.3，而信号强度不会明显地与环境参量有关，则条件2τ/T1＜＜1可被满足。因而可以看到，对于足够小的α来说，可有一个明显的信号强度基本不改变的τ/T1的范围。因此，对于一个更宽的τ/T1的范围来说，信号强度的变化可处在可以接受的限度内。
以上应予说明的是，Vega方程还表明，对于α＜15°，上面的方程(1)中的a2近似地正比于α。
可将上面的分析用于上述方法中的步骤10)。就数学意义而言，从上面给出的方程2出发，若有2τ/T1＜＜1，随着τ的减小，就使a2有关的项加大，这就使Sατ缩减；随着α的增大，使Sα∞增大，也使a2有关的项加大，因而改变S ατ。若使α小于30°，最好小于20°，则Sα∞的改变占优势，同时Sατ增大。
现在讨论作为较早所谈及的“整形”脉冲发明的基本理论。参照图2，它表示了公知的矩形激发脉冲，这种脉冲在时域中表现为图2(a)中的波形，并在频域中等值成图2(b)中的谱。图2(b)中的谱包括一个尖锐的中央峰和边带，所述边带自中央峰依大小而减弱。可以理解，图2(b)中的谱是图2(a)波形的富利叶变换；图2(a)波形是图2(b)中谱的富利叶逆变换。还能理解，图2(a)实际只表示了脉冲包迹(或者特别精确地说，只是脉冲包迹的一半)，其中，脉冲由许多射频振荡组成。
对于持续时间为T、半高带宽为Δν以及峰值脉冲功率为P的矩形脉冲，可知T等于0.6/Δν，且P与1/T2成正比，(在NQR中)给出Brf T和触发角保持常量的结果。Brf表示振荡射频场合下的振幅。因此，已知的矩形脉冲的缺点在于，随带宽的增加，峰值功率急剧增加(事实上是二次方地增加)。
从矩形脉冲的分析可以看出，对高功率的要求可归因于两个主要因素。首先，在频域中旁瓣的出现消耗很多功率，却对谱的有用部分(中央峰)没有贡献。其次，脉冲中所含激发频率的范围在零时间处同相。因此，在零时间处以及非常接近该处，各频率之间存在很大的相干性，但在其它时间处存在有害的相互干扰。于是，脉冲的持续时间短，并且峰值功率高。
在NQR中，现在已发现，对于这些问题中头一个问题的解决方案是，为采用被整形的脉冲，以致产生一个接近矩形的整形频谱(也即，在所选的激发频率范围内，频域激发率基本为常量)。利用近矩形频谱的富利叶逆变换产生所需的时域激发波形的形状，实现脉冲的整形。
现已发现，对于这些问题中第二个问题(接近零时间处大的相干性)的解决方案是，采用其相位随频率一般为非线性变化的激发，以致在时域范围内，相位被扰频。因此，在与简单的矩形脉冲情况相比为足够长的持续时间内，各频率间存在相长干扰，并在零时间处，存在相同时间损失的相长干扰。于是，所述激发脉冲就可以有较长的持续时间和较低的峰值功率。事实上，对于二次方的相位变化而言，已发现，在常触发角情况下，有如对于矩形激发脉冲的情况那样，对于这样的相位来说，比起Δν2来，功率P更接近与Δν成正比。这个结论是从关系P∝Δν/tp，或者Brf∝(Δν/tp)1/2得出的，其中tp是脉冲长度；Δν与tp无关(它们是对简单的积形脉冲而言的)，于是，当保持tp为常量时，我们就得到Brf∝(Δν)1/2和P∝Δν。还发现对于给定的激发带宽Δν来说，功率与脉冲的持续时间成反比。实际上，问题是所述持续时间只受特定物质之自由感应衰减时间T2*的持续的限制。这将在后面更加详细的讨论。
为了确保相位的恰当频扰，相位随频率的变化应为非线性的。线性的相位变化仅仅影响产生时间移位，但对频扰相位没有影响。事实上，已发现NQR测试二次方的相位变化可能是最适宜的。
现在参照图3描述NQR测试设备的一个优选实施例。这个实施例特别适于样品(如手提皮箱等)中存在特殊物质的检测。一般地说，该设备包括一个控制计算机100，用以给样品施加一个或多个，通常为几个连续的射频激发脉冲，覆盖住一个选定的激发频率范围和一个给定的持续时间的装置102，用以发生通过所述施加装置102的整形脉冲的装置104，用于检测NQR响应信号的装置106和音频或视觉报警器108，它对所测物质的存在而灵敏动作。虽然没有表示，本设备正常地还应包括一些装置，如相对于本设备传送样品的传输装置，使一列样品可在“运行中”受到测试。
采用本优选实施例的方法，使每个激发脉冲受到整形，致使在脉冲期间相位变化，而且最好是在脉冲的持续时间，比如说至少50％，最好至少是75％或90％，更好是遍及整个脉冲期间基本成正比地变化。相位调制最好是按时间连续的，激发脉冲本身是按时间连续的(也就是说，虽然激发可能瞬时通过零值，但当激发完结时，在脉冲期间没有时间间隔)。
与本实施例更详细的关系是，所述激发脉冲施加装置102包括一个射频功率放大器110，它的输出连到射频传感器112，此传感器包括一个或多个位于被测试样品周围的射频线圈(未示出)。
所述射频传感器112还成为检测装置106的一部分，该检测装置还包括射频接收器和检测电路120。
所述整形脉冲发生装置104包括脉冲程序设计器130，用以产生调和脉冲的触发信号；一个由SMIS，United Kingdom制造的能谱分析仪132，用以产生已知载波参考频率及固定振幅的射频载波信号，即由触发信号控制的信号；一个由Farnell，United Kingdom(Model No.SFG25)制造的函数发生器134，用以由所存的表达式产生一个波形，以调制所述载波信号的振幅，此函数发生器的输出也由触发信号控制；还包括一个双平衡混合器136，用于将调制波信号与载波信号混合在一起，并使该混合信号通过，到达射频功率放大器110。于是就能理解，所述整形脉冲发生装置104可以给样品加上一个放大了的，但非相位调制的时域激发波形。
所述计算机100最终地控制所有的脉冲，它们的射频、时间、宽度、幅值和相位。就时间看，将激发脉冲的施加按排成基本上与特定样品接近所述传感器112出现的同时。它还用于接受自所述检测装置106测得的NQR响应信号，并处理它，完成信号的增删，最后如果适当，还控制报警器108。
将报警器108按排得以这样一种方式受计算机100控制，即报警的发声或指示取决于是否已超过预定的检测阈值，此阈值与一个响应信号强度值相对应，而所述的信号强度不超过与脉冲激发时间(τ)对自旋点阵驰豫时间T1的最长极限值的比值相对应的值(这个最长极限值通常对应于较低的温度极限)。这可以保证在整个选定的温度范围内，也就是在两个温度极限值之间得到所能检测的共振响应信号。
正如前面所提到的，本发明是建立在激发相位一般是随激发频率为非线性变化的基础上的。于是，可将激发表示成频域的(形为E(ω)＝Ereal(ω)＋i.Eimaginary(ω)的)复函数。一般地说，所述激发还将是时域的(形为E(t)＝Ereal(t)＋i.Eimaginary(t)的)复函数。因此，一个单纯的调幅时域激发波形对于本发明的目的来说一般将是不够的，以致图3的设备通常是不合适的。但有些特殊的情况该设备还是可以被采用的。
以下参照图4和图5分别举例说明两种这样的情况。这两个例子中，关于时域的函数均无固定的长度，所以必须在它们趋于零的两端对称地截削它们。这样截削的结果是为了在频域范围得到各种人为的效果。如果需要，可采用某些切趾法使这些减少(但不取消这些)。
在第一个例子中(图4)，选择矩形的频域激发谱。在整个选定的激发频率范围内，相位相对于频率偏移(Δν＝ν－ν0)变化是二次方的，并相对于中央(载波)频率(ν0)反对称。这就是说，在较低频率时，半宽度相位二次方地变化并且是负的，在中央频率处，相位是零，而在较高频率时，半宽度相位二次方地变化并且是正的。
由此谱的富利叶逆变换所得的时域波形被示于图4(a)(波形的实部)和图4(b)(波形的虚部)中。将所述波形截断成1ms的范围。这个例子说明，从理论上讲，虚部应该为零，而且看来也只是这样，因为将谱的中央取在1024个点的第512点处，而不是第512点和第513点之间。
为清楚起见，在图4(a)和图4(b)中，已省去射频载波信号。事实上，图4(a)和图4(b)代表与载波信号混合的调制波形(整形函数)。这种习惯此后被沿用。
图4(c)表示图4(a)和图4(b)波形的富利叶变换系数。由于波形的截取造成波形偏离于单纯的矩形。
图4(d)除了将时域波形(见图4(b))设成零以外，与图4(c)相同。可以看到，图4(d)与图4(c)并无太大的不同。这是因为波形的虚部在任何情况下都是很小的。因此，可以不考虑波形的虚部，并只用图4(a)所示实部作为调制波形。
于是，在第一个例子中，实际只把图4(a)所示的波形用为所述设备(图3)第一实施例中的调制波形。这种波形的振幅调制(而非相位调制)所述载波信号。当然可以理解，恰恰是“纯”振幅调制(例如，通过两个信号互相放大)引起相位(在0到180°之间)的变化。
图4(e)表示以炸药RDX为所关心的物质所作的实验结果。NQR测试设备被用来激发14Nν+的RDX共振(在室温下具有接近1.4ms自由感应衰变时间T2*的近5192kHz，并且线宽度大约为200Hz的共振)。由所述检测装置相对于能谱分析仪的载波频率测得的NQR信号下整个范围的变化被表现出来。圆形数据点表示带宽(所选激发频率范围)为20kHz的激发脉冲；对于方形数据点而言，带宽为10kHz。可以看到，两组实验数据点很好地符合。对于20kHz的带宽来说，对于90°effective的脉冲，其脉冲峰值功率(P)是208W。这与同样激发带宽的相应矩形激发脉冲的2000W峰值功率相似。
在第二个例子(图5)中，将又是关于载波频率对称的矩形脉冲选为频域激发谱，但只选所需矩形谱的上半部。在整个所选激发频率范围内的相位变化是二次方的。本例建立在这样事实的基础上，即如果载波频率ν0与线性调制信号的νm相乘(混合，振幅调制)，则结论是一对频率对称于原始载波，载波本身成为ν1，2＝ν0±νm。所以，如果得到一个关于载波频率的一侧覆盖所需带宽一半，从而只取所述波形实部的复合波，则整个带宽被覆盖。这被示于图5中。
图5(a)表示由上半部带宽的富利叶逆变换所得时域波形的系数。打点的线表示将波形截断，以便产生1ms的脉冲持续。图5(b)表示该波形被截断的实部。该实部是被用于调制所述载波信号的调制波形。图5(c)表示图5(b)的被截波形的富利叶变换的实部，而图5(d)表示该变换的系数。由于该截削使波形再次偏离于矩形。在图5(d)中，将载波频率表示成点线。从图5(d)明白，存在载波频率两侧的激发。
图5(e)表示相对于图4(e)所述的类似实验结果，但用图5(b)的调制波而不是图4(a)的。激发脉冲的带宽是20kHz。图5(e)的曲线与图4(e)密切相符。对于90°effective脉冲来说，脉冲的峰值功率(P)是133W。
图5(f)是与图5(e)所示相类似的曲线，除了它是用由下部半带宽的富利叶逆变换所得调制波得到的以外。事实上，这个调制波是图5(b)的时间调转所得。图5(e)和图5(f)的不同仅在于前者表示一个在5192kHz附近的NQR响应信号的峰，而后者表示同样范围的一个谷。如果NQR响应信号是紧接着激发的，则可望所述范围近于平直(如图5(d)所示)。
对这种不同的说明如下。对于图5(e)的实验而言，在脉冲起始处加一些远离载波频率的频率，而在端部处加一些接近载波频率的频率，这可如图5(b)所见者。这样，在不同的瞬间就有不用的NQR共振被激发。对测试中的RDX的特定共振频率来说，1.4ms的自由感应衰减时间T2*并不比1ms的脉冲长度长很多。所以，在脉冲过程中，脉冲开始处被激发的远离中央频率的共振已有部分被减弱，并因此只在脉冲端部处因在脉冲结束后发生的定时检测而成为比那些紧靠被激发的中央的共振更弱。当采用时间调转函数时，图5(f)中的倒向是正确的，这解释了图5(e)中峰的反向。
因此，当实施采用本发明的NQR测试时，重要的在于，为了防止NQR响应信号在检测前的不能接受的损失，要相对于正在测试的物质的T2*谨慎地控制脉冲的持续时间。所以，脉冲的持续时间最好小于两倍的T2*，更好的是只为T2*的100％、75％或者甚至是50％。在现在的情况下，它是1ms/1.4ms≈70％。
使脉冲持续时间相对于T2*达到最大的一种方法是安排NQR测试设备，使之产生给定数目的与图5(e)有关的所述类型的脉冲，同时伴以等量的与图5(f)有关的所述类型的脉冲，或者反之也可。随之，这样两组响应的加入将产生一个在整个激发带宽内基本为平直的响应。在测试炸药TNT和PETN情况下，这种方法可能是重要的，因为对于这样的炸药比起对于RDX来讲，T2*被预期是较短的。
如上所述的RDX的T2*近似为1.4ms的特定ν+线是一条特别有益于研究的线。其它ν+线的T2*小于1ms，因此需要采用短脉冲。这样做的缺点是将会加大激发脉冲的峰值功率。
现在参照图6描述NQR测试设备优选实施例的一种变型。只示出了整形脉冲产生装置204，其余部分与图3所述的实施例一样。概括地说，本变型实施例的整形脉冲产生装置204，除了它是双平衡而非单平衡的布置之外，与整形脉冲产生装置104相似。因此它能产生一个相位调制及振幅调制的波形。这种变型实施例还包括脉冲程序装置230和能谱分析仪232；还设有两个函数发生器234a和234b，以及两个双平衡混合器236。此外，还设有一个90°相移混合电路的0-90°分相器238，一个组合器240和电阻器242和244。在本实施例中，所述分相器238是MiniCircuits(U.S.A.)制造的，型号为PSCQ2-5-1的5MHz分相器；所述组合器240和混合器236两者都是由Hatfield(U.K.)制造的，型号分别为DP102和MC291。电阻器242为56Ω，而电阻器244为560Ω。整个电阻器242与电阻器244的网络的最终结果为一个由函数发生器234所看到的50Ω的电阻。
这种变型实施例的各种功能如下所述。有如第一实施例所描述的那样，由脉冲程序装置230选通能谱分析仪232和起动函数发生器234的输出。所述分相器238由射频载波信号产生两个90°相移相关的射频信号。函数发生器234a和234b分别产生调制波形的实部和虚部。电阻器242提供与所述函数发生器电缆的阻抗匹配，而电阻器244将所述函数发生器的电压输出变换成通过混合器236的电流输出。有关的调制波形与载波信号在所述混合器236中混合后，两个合成的波形在组合器240中被组合，形成一个通过射频功率放大器110的调幅和调相的信号。
在本变型实施例的一种改型中，可设置一个函数发生器。此函数发生器的输出将通过另一个90°相移混合电路，此电路的两个输出将分别输给各自的混合器236。这种改型将产生在无线电远程通讯场合作为具有被遏止之载波的单边带调制所公知类型的调制。这种改型可能有的缺点在所述90°相移混合电路将工作于很低的频率下。
现在关于图7描述本发明采用的第三个实例。参照图6所述的设备变型已被采用，它具有名义上为矩形的激发谱和二次方的相位变化。图7(a)中表示了通过对所需矩形频域激发谱的富利叶逆变换所得到的调制波形的被截调制。图7(b)和图7(c)中分别表示该波形的实部和虚部。图7(d)中表示该波形的富利叶变换系数，而图7(e)中表示该谱的实部和虚部。因为图7(a)的波形已被截削，所以图7(d)中所示的波形并非精确的矩形。最后，图7(f)中表示时域激发脉冲的一个振荡波形图。这表示所述调制波形对射频载波信号的影响。
所述脉冲的峰值功率为1.44W。在30°effective触发角情况下，对于15kHz的激发带宽而言，所述激发脉冲的峰值磁场(Brf)不大于0.16mT。存在所述各例峰值功率和Brf的最低值。这些低值的实现，主要是因为所述时域波形的调制不过零时间(例如图7(a)与图4(a)相比)，而是较为平直，致使所述功率就像在整个激发的持续时间所可能的那样均匀地分布。
在NQR测试的第四个实例中发现，从采用上述类型整形脉冲的5.19MHz条件下RDX的NQR共振可能产生回波响应。对于这个实验，采用一对90°effective
整形脉冲。除较大的触发角外，每个脉冲都与第三个实例所述的一样。特别是采用二次方的相位变化。发现回波信号的振幅小于采用一对矩形90°eff脉冲所得到的振幅。在第四个实例中的Brf值为0.47mT。
应予说明的是，在上述任一个实施例或实例中，利用以已知的所需相位与频率的关系为基础的数据处理，应能在最后的激发谱中消除相位的失真。然后，为检测目的，可采用吸收振荡信号。
已经发现，这里所描述的整形脉冲可能最乐于被用于采用具有表现出较小线宽的物质的实验中。较小的线宽是最好的，因为它使得具有低Brf和低功率的大频率范围的激发成为可能。如果只有较宽的线是适用的，则可能需要使用较大的功率。对于RDX来说，较好的谱线是5190kHz，在室温下，它的线宽只有大约200Hz。
最后，参照图8描述一个方法的实例，利用此法，可使本发明的检测设备得到配置。在这个实例中，所述设备已被配置，用以检测炸药RDX的存在。用来施加激发的装置被用于施加一列像图8的脉冲时间图所示的规则地重复出现的脉冲。所述检测装置被用于检测伴随每个脉冲的自由感应衰减。这些脉冲像上面图7所描述的那样，在约为5.2MHz下受到整形，为的是能在室温条件下激发5.191MHz的RDX共振。它们有足够的带宽(约20kHz)去适应-5到+35℃的温度范围。它们各有大约1ms的持续时间(tf)。
在这样的温度范围内，自旋点阵驰豫时间T1在较低温度极限时的500ms和较高温度极限时的5ms之间按因子100变化。存在这样的情况，将脉冲重复时间τ设定为25ms，同时给定一个比值τ/T1范围为0.05到5。将触发角α实际设定为30°。采用这些值，从Buess等人的论文的图3可以看到，在+35℃温度时的信号强度仅是(至少从理论上)在-5℃温度时信号强度的2.5倍大。这被认为是一种合适的变化。应予说明的是，τ明显地大于tf(为1ms)与自由感应衰减的持续时间之和，与物质及所选的频率相称。所述持续时间大约为自由感应衰减时间T2*(1.4ms)的2或3倍。
当然应当理解，上面已单纯地通过举例的方式描述了本发明，但可在本发明的范围内做各种细部的改进。
可以独立地或以任何适当组合的方式给出本说明书所揭示的每个特征，以及(适当的)权利要求和附图。