Резонатор радиоспектрометра двойного электронно-ядерного резонанса Советский патент 1984 года по МПК G01N24/04 

Изобретение относится к техничес кой физике, а именно к технике двой ного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР). Известны объемные резонаторы ДЭЯР, содержащие рабочую полость с исследуемым образцом и элемент высо кочастотной модуляции, расположенны внутри резонатора и выполненный либо в виде стержней, параллельных образцу l, либо в виде катушки, намотанной на ампулу с исследуемым образцом C2j. Недостаток известных резонаторов состоит в том, что высокочастотный элемент,- введенный в рабочую полост резонатора, искажает структуру рабочего типа колебаний СВЧ, ухудшает коэффициент заполнения и является источником микрофонных шумов. Наиболее близким техническим решением к изобретению является резонатор радиоспектрометра двойного электронно-ядерного резонанса, соде жащий рабочую полость с рабочим типом колебаний (п - целое число) элемент высокочастотной модуляции и ампулу с образцом. Элемент высокочастотной модуляции в устройстве выполнен в виде катушки из провода, намотанной поверх тела резонатора 3j. Недостатком известного устройств является ограниченный частотный диапазон модуляции, обусловленный экранирующим действием стенок резонатора , Цель изобретения - расширение частотного диапазона модуляции. Поставленная цель достигается тем, что в резонаторе радиоспектрометра ДЭЯР с рабочей полостью Н,типа (п - целое число), содержащем элемент высокочастотной модуляции и ампулу с образцом, элемент высокочастотной модуляции выполнен в виде плоской петли, охватывающей рабочую полость и образованной част тела резонатора, вырезанной вдоль линий СВЧ-токов и электрически изолированной от остальных частей, при чем центр плоской петли совпадает с продольной осью рабочей полости. Кроме того с целью увеличения амплитуды высокочастотной модуляции на образце, плоская петля выполнена многовитковой. На фиг. 1 приведена конструкция резонатора радиоспектрометра. ДЭЯР; на фиг, 2 - вариант выполнения элемента высокочастотной модуляции в Виде одновитковой плоскости петли; на фиг, 3 - то же, в виде многовитковой петли. Устройство представляет собой объёмный резонатор и содержит рабочую полость 1 для типа колебаний ,( п:2), ампулу 2 с образцом, узел.З связи и элемент высокочастот ной модуляции, выполненный в виде плоской петли 4, охватывающей рабочую полость 1 и образованной частью тела резонатора, вырезанной вдоль линий 5 СВЧ-токов. Центр петли 4 лежит на продольной оси рабочей полости 1. Плоская петля 4 электрически изолирована, например, с помощью майларовых прокладок, от остальных частей б и 7 резонатора и имеет выводы 8 для подключения модулирующего напряжения. Устройство работает следукяцим образом. СВЧ-поле с типом колебаний H возбуждается стандартным путем. Высокочастотное электромагнитное поле модуляции возбуждается в объеме образца с помощью плоской петли 4, подключенной посредством выводов 8 к источнику модулирующего напряжения. Вектор высокочастотного поля направлен в направлении продольной оси резонатора, что удовлетворяет условию наблюдения ДЗЯР при помещении резонатора во внешнее поляризующее магнитное поле, перпендикулярное к продольной оси резонатора. В отличие от известного резонатора высокочастотное поле на образпе создается элементом высокочастотной модуляции - плоской петлей 4, являющейся частью тела резонатора и участвующей одновремено в формировании структуры поля СВЧ и поля высокочастотной модуляции. Такое,решение полностью исключает экранирующее действие стенок резонатора, благодаря чему может быть значительно расширен диапазон частот модуляции, а также увеличена амплитуда поля модуляции при одинаковых (с известным устройством) энергетических затратах, В то же время такое исполнение элемента высокочастотной модуляции не искажает структуру СВЧ-поля в рабочей полости, не вносит шумов, обусловленных микрофонным эффектом. При этом достигается высокая однородность и направленность высокочастотного поля вдоль оси резонатора, что весьма важно в экспериментах по ДЗЯР, Наличие изолирующих щелей, ограничивающих элемент высокочастотной модуляции, .при их выполнении строго вдоль линии СВЧ-ТОКОВ в стенках резонатора, не только не ухудшает добротность резонатора, а наоборот, способствует подавлению вихревых токов и оказывает фильтрующее действие для высших (нерабочих) типов колебаний. Выполнение плоской петли4 многовитковой позволяет увеличить амплитуду поля модуляции. Дополнительное преимущество изобретения состоит в возможности радикального увеличения амплитуды поля

модуляции при выполнении внутренней поверхности полости резонатора, а следовательно, и плоской петли модуляции, сверхпроводящими.

В практической конструкции резонатора радиоспектрометра ДЗЯР, реализующей данное техническое решение, получен диапазон высокочастотной модуляции от 100 кГц до 100 МГц со ста билизацией амплитуды на уровне 1 ГС во всем диапазоне частот.

1. РЕЗОНАТОР РАДИОСПЕКТРОМЕТРА ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРОННО-ЯДЕРНОГО РЕЗОНАНСА С рабочей полостью Н -типа (п - целое число), содержащий элемент высокочастотной модуляции и ампулу с образцом, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона модуляции, элемент высокочастотной модуляции выполнен в виде плоской петли, охватывающей рабочую полость и образованной частью тела резонатора, вырезанной вдоль линий СВЧ-токов к электрически изолированной от остальных частей, причем центр плоской петли совпадает с продольной осью рабочей полости.§ 2. Резонатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью увеличения амплитуды высокочастотной модуляции на образце,- плоская петля выполнена многовитковой. 7 «

фуг. 2

8

фаг.З