Учебный спектрометр электронного парамагнитного резонанса Советский патент 1983 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) иможет,быть исУюльзова но в приборостроительной промышленности при изготовлении спектрометров ЭПР лля учебных целей и экспрес анализа. Известны .супергетеродинные спект Еюметры, содержащие сигнальный и гетеродинный генераторы СВЧ, вентиль СВЧ, циркулятор, фазовращатель аттенюаторы,измерительный резонатор смеситель СВЧ, соединительные элементы и элементы согласования тракта СВЧ, усилитель и детектор промежуточной частоты и блок получения магнитного поля .ЗИзвестны также спектрометры ЭПР с резонатором отражательного типа г содержащие генератор СВЧ, вентиль, .ослабитель мощности СВ.Ч, измерительный резонатор, циркулятор, детектор СВЧ, соединительные элементы и элементы согласования СВЧ-тракта а также блок автоматической подстройки частоты, блок получения магнитного поля и блок регистрации из менения мощности СВЧ СЗ. Известные спектрометры отличаются сложностью настройки и процесса измерения, что затрудняет их ис.пользование в учебных целях. Наиболее близким .техническим решением является учебный спектрометр электронного парамагнитного резо-нанса, содержащий генератор сверхвысокочастотного поля .(СВЧ)-, измерительный резонатор, детектор СВЧ Однако его применение в лаборато ном практикуме не является недостаточно эффективным, так как восприятие метода спектроскопии электронно го парамагнитного резонанса затрудн но сложностью оборудования. Целью изобретения является .повышение эффективности учебного процес са. Указанная цель достигается тем, что в учебном спектрометре электрон ного парамагнитного резонанса, содержащем генератор сверхвысокочастотного поля (СВЧ) , измерительный резонатор, детектор СВЧ, блок полу;чения магнитного поля и блок регист 1рации изменения мощности СВЧ, измер тельный резонатор соединен с одной стороны с генератором СВЧ, а с другой - с детектором СВЧ в единый бло причем, входная диафрагма измерител ного резонатора непосредственно является выходной диафрагмой генератора. На чертеже представлена схема учебного спектрометра электронного парамагнитного резонанса. Учебный спектрометр ЭПР содержит генератор 1 СВЧ, например, на основе полупроводникового генератор ,ного диода, входную диафрагму 2, измерительный резонатор 3, выходную диафрагму 4, детектор СВЧ 5, блок 6 модулятора, петлю 7 модуляции блок 8 получения магнитного поля, блок 9 регистрации изменения мощности СВЧ, блок 10 питания генератора СВЧ, учебный образец, содержащий парамагнитные центры 11. Генератор 1 сверхвысокочастотного поля (СВЧ) непосредственно соедине н с входной диафрагмой 2 измерительного резонатора 3, выходная диафрагма 4 которого, в свою очередь, непосредственно соединена с детектором СВЧ 5 в единый блок без использования дополнительных сочленяющих волноводных элементов так, что входная диафрагма 2 измерительного резонатора 3 по существу является выходной диафрагмой гене- ратора 1. Учебный спектрометр работает следующим Образом. С помощью блока 8 получения магнитного поля, в месте расп.оложения учебного образца, содержащего парамагнитные центры 11, получают магнитное поле необходимой для наблюдения сигнала ЭПР величины и стабильности, а с помощьюблока 6 модулятора и петли 7 модуляции осуществляют необходимую для повьошения чувствительности спектрометра высокочастотную модуляцию магнитного поля. Генера-; тор 1 СВЧ обеспечивает подачу через входную диафрагму 2 в измерительный резонатор 3 мощности СВЧ, резонансное поглощение которой регистрируется детектором 5 и блоком 9 регистрации изменения мощности СВЧ. При этом существенным является то что благодаря непосредственной связи СВЧ генератора 1 через диафрагму 2 с измерительным резонатором 3, последним осуществляется захват и стабилизации частоты генератора 1. Установка необхрдимого диапазона захвата и стабилизации частоты, нужного уровня мощности в измерительном резонаторе 3, обеспечение безопасного для работы детектора 5 и оптимального для получения заданной чувствительности уровня мощности на нем .осуществляется известными способами, например выбором раз/меров отверстий входной и выходной Диафрагм при изготовлении спектрометра и установкой электрического.режима генератора СЕЧ 1. Частота генератора СВЧ в условиях стабилизации внешним резонатором контролируется резонатором при смене учебного образца, перемещении его в необходимых пределах в резонаторе, при появлении других Дестабилизирующих- факторов , например температурных .

.Технико-экономический эффект учебного спектрометра ЭПР определяется повышением эффективности учебного процесса, так как отпадает необходимость использовать в спектрометре блок автоматической подстройки частоты и появляется возможность упрощения конструкции тракта СВЧ, а также обеспечивается упрощение процесса настройки спектрометра в целом при выполнении им учебных функций.

Кроме того, конструкция учебного спектрометра ЭПР дает.возможность заметно уменьшить габариты и вес ппектоометра/ упростить их проиэводство, ремонт, повысить технику безопасности, а также снизить их стоимость и обеспечить реализацию фронтального учебного лабораторного практикума по спектроскопии ЭПР.

Вместе -с тем предлагаемое решение может быть использовано при разработке специализированных спектрометров-анализаторов, включаемых в .состав технологических линий, а также малогабаритных спектрометров для экспресс-анализа концентрации .парамагнитных центров в физикохимических объектах.

УЧЕБНЫЙ СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТ РОВНОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА, содержащий генератор сверхвысокочастотного поля (СВЧ), измерительный резонатор, детектор СВЧ, блок , получения магнитного поля и блок регистрации изменения мощности СВЧ, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности учебного процесса, измерительный резонатор соединен с одной стороны с генератором СВЧ, а с другой стот роны - с детектором СВЧ в единый блок, причем входная диафрагма измерительного резонатора непосредственно является выходной диафрагмой генератора.