Спектрометр электронного спинового эха Советский патент 1984 года по МПК G01N24/00 

Изобретение относится к спектроскопии электронного парамагнитного резонанса и г 1ожет быть использовано при изучении парамагнитных свойств вещества, Известны спектрометры электронно го спинового эха, состоящие из СВЧ (тракта с.источником возбуждающих СВЧ ШУ1пульсоБ, некогерентного СВЧ детектора, поляризующего магнита -и устройства обработки и индикации сигнала Cl . Основным недостатком этих спектр метров является наличие мертвого времени, в течение которого детектор перегружен и не может воспринимать полезный сигнал. Наиболее близким к изобретению по технической сущности является спектрометр спинового эха, содержащий СВЧ тракт с СЗЧ генератором и измерительным резонатором., вынесенн в зазор поляризующего магнита, гене ратор модулирующих импульсов с катушками модуляции, расположеннь ми в зазоре поляризующего магнита, генератор программ, включенный на генератор модулирующих импульсов, генератор строб-импульсов, управляемы от генератора nporpaMiM, когерентный СВЧ детектор, установленный на выхо де СВЧ тракта, широкополосный усили тель, расположенный после когерентко:го СВЧ детектора, устройство выбо ки-хранения, аналого-цифровой преобразователь и многорсанальгый накопитель, включен.ные последовательно за широкополосным усилителем и измерительным .вынесенным в зазор по ляризующез о магпчта- резон.JTopoM, де.:ектор; поляризующий магнит, широ кополосный усилитель, генератор импульсов, подключенный к модуляцисжн катушкам и обеспечишающий импульсно изменение поляризующего магнитного поле в месте расположения образца, строб-преобразовательf состоящий из генератора строб-импульсозз и устрой ства выборх.и-хранения (УВХ) , аналого-цифроьой преобразователь; мног канг1. какопитель и генератор пpoгpa -Iv1 1,2 ;, Данный спектромэтр обеспечизает когерентнс.а детектирование сигнала , ке и.меет мертво1о времени, что позволяет улучшить временно-э разреш ки€;.. при увеличении временно го разрещенк; возрастают требования к точности npffB.43KH стробируюидах и . возбу кцающи.х импульсов „ Кромэ того, максимум сигнала .спинового гха нади нает зависеть от параметров возбуж.о,аки.И.х импульсов и не всегда находи cfi на расстонния; оавном расстоянию меядау возбуждаюш.ими импульсами При регистрации огибающей сигнс;лоз- эха это приводит к искэ.лсениямо Цель изобретения - повышение точности измерения огибающей сигналов спинового эха. Указанная цель достигается тем, что в спектрометр электронного спинового эха, содержащий СВЧ тракт с СВЧ генератором и измерительным .резонатором, вынесенным в зазор поляризующего магнита; генератор модулирующих импульсов с катушками модуляции, расположенными в зазоре поляризующего магнита; генератор программ, включенный на генератор модулирующих импульсов; генератор отроб-импульсов, управляемый от генератора программ, когерентный СВЧ детектор, установленный на выходе СВЧ тракта; широкополосный усилитель, расположенный после когерентного СВЧ детектора; устройство выборки-хранения, аналого-цифровой преобразователь и много1санальный накопитель, включенные последовательно за широкополосным усилителем, дополнительно вводят после широкополосного усилителя параллельно с основным устройством выборки-хранения еще четыре ему идентичных устройства выборки-хранения, выходы всех пяти устройств выборкихранения через дополнительно введенный коммутатор, а затем через аналого-цифровой преобразователь подключены к пятиканальному цифровому регистратору со схемой сравнения чисел, выход цифрового регистратора, передающий только наибольшее из сравниваемых чисе.л, сзоединен с входом многоканального накопителя; пять парал.лельных входов устройств выборкихранения через генератор строб-импульсов, ко1 №1утатор, аналого-цифровой преобразователь и пятиканальный цифровой регистратор непосредственно подкл.ючены к генератору программ. .t.{a чертеже представлена блок-схема спектрометра.. Спектрометр электронного спинового эха содержит волноводньзй СВЧ тракт . с СВЧ генератором, работаюnn-if-i 3 непрерывном режиме генерации, и измерительный резонатор 2 с иссле,цуемы: 1 образцом, поляризующий магнит 3, в зазор которого вынесен измерительный резонатор; генератор модулирующих импульсов 4 с катушками модуляции 5, расположенными в зазоре поляризующего магнита в области измерительного резонатора, генератор программ 6, управляющий генератором модулирующих импульсов, и генератор строб-импульсов 7, управляемый от генератора програх м; когерентный СВЧ детектор ti, установленный на выходе йолноводного СВЧ тракта, широкополосный усилитель 9, расположенный после когерентного СВЧ детектора, пять идентичныхмежду собой устройств выборки-хранения 10 - 14, включенных параллельно на выходе широкополосного усилителя и программируемых, генератором строб-импульсов,коммутатор 15, установленный на выходе пяти устройств выборки-хранения и управляемый генератором программ, аналого-цифровой преобразователь 1-6, включенный на выходе коммутатора и также управляемый генератором программ, пятиканадьный цифровой регистратор со схемой сравнения чисел 17, управляемый генератором программ и соединяющий выход аналого-цифрового преобразователя со входом многоканального накопителя 18.

Спектрометр работает следующим образом.

Непрерывное СВЧ излучение из СВЧ тракта 1 подводят к исследуемому образцу, помещенному в измерительный резонатор 2 и в постоянное магнитное поле поляризующего магнита.3.

С генератора модулирующих импульсов 4 на катушки модуляции 5 поступают импульсы тока, приводящие к изменению величины поляризующего магнитного тока в месте расположения исследуемого образца. Величину постоянного поляризующего магнитного поля и амплитуды импульсов выбирают такими, чтобы резонансные условия для парамагнитного образца выполнялись только во время действия импульсов.

Генератор программ 6 задает длительность импульсов, временной интервал между ними, их количество, а также время включения генератора строб-импульсов 7 и интервалы между строб-импульсами.

Сигнал эха после СБЧ детектора 8 усиливается широкополосным усилителем 9. Затем сигнал поступает на входы устройств выборки-хранения 10-14. По команде генераторапрогра 6 .генератор строб-импульсов 7 выдае

последовательную серию из пяти строимпульсов, которые включают УФХ 1014. УВХ запоминают мгновенные значения сигнала эха в области его максимального значения. Выходы УВХ через коммутатор 15 по командам генератора программ 6 последовательно подключаются ко входу аналого-цифрового преобразователя 16. Оцифрованные сигналы поступают в пятиканальный цифровой регистратор со схемой сравнения чисел 17 и запоминаются. Генератор програьш задает количество усреднений, необходимых для получения требуемого отношения сигнал шум. Далее полученные числа поступают на схему сравнения, где из них выбирается наибольшее. Данное значение заносится в память многоканального -накопителя 18.

После этого автоматически изменяется интервал между возбуждающими импульсами, а также времявключения генератора строб-импульсов. Процесс регистрации амплитуды сигнала эха повторяется. Полученное максимально значение заносится в следующую ячейку памяти многоканального накопителя 18. Таким образом, в память многоканального накопителя 18 заносится зависимость максимума амплитуды сигнала эха от временного интервала между возбуждающими импульсами, С выхода многоканального накопителя огибающая сигнала эха подается на отображающее устройство или в ЭВМ для дальнейшей обработки.

Применение предложенного спектрометра электронного спинового эха позволяет уменьшить искажения при регистрации огибающей сигналов эха и с большей точностью проводить изучение динамических и структурных характеристик спинов.ых систем, в особенности при использовании модулционных эффектов спинового эха.

СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО СПИНОВОГО ЭХА, содержащий СВЧ тракт с СВЧ генератором и измерительным резонатором, вынесенным в зазор поляризующего магнита, генератор моду лирующих импульсов с катушками модуляции, расположенными в зазоре поляризующего магнита, генератор программ, включенный на генератор модулирующих импульсов, генератор стробимпульсов, управляемый от генератора программ, когерентный СВЧ детектор, установленный на выходе СВЧ тракта, широкополосный усилитель, расположенный после когерентного -СБЧ детектора, устройство выборки-хранения, аналого-цифровой преобразователь и многоканальный накопитель, включенные последовательно за широкополосным усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения огибакяцей сигналов спинового эха, в спектрометр после широкополосного усилителя параллельно с основным устройством выборки-хранения дополнительно введены четыре ему идентичных устройства выборки-хранения, выходы всех пяти устройств через дополнительно введенный коммутатор, а затем через § аналого-цифровой преобразователь подп ключены к пятиканальному цифровому {/Л регистратору со схемой сравнения чисел, выход -цифрового регистратораj передающий только наибольшее из | сравниваемых чисел, соединен с вхо- S дом многоканального накопителя/ пять, параллельных входов устройств выборки-хранения через генератор, стробимпульсов, коммутатор, аналого-цифро 1 вой преобразователь и пятиканальный 00 цифровой регистратор непосредственно подключены к генератору программ. ф О1