Спектрометр электронного парамагнитного резонанса с фазовой автоподстройкой частоты Советский патент 1985 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано в радиотехнической и других отраслях промышленности при изготовлении спектрометров ЭПР.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет одновременной регистрации сигналов дисперсии и поглош,ения или их производных в широком диапазоне частот модуляции магнитного поля.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого спектрометра ЭПР с фазовой автоподстройкой частоты.

Спектрометр содержит генератор СВЧ 1, первый опорный канал 2, состояший из последовательно включенных ослабителя .3 мошности СВЧ, фазовращателя 4, амплитудного детектора СВЧ 5, блока 6 усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мош,ности СВЧ и блока 7 модуляционной регистрации производных сигналов ЭПР, второй опорный канал 8, состоящий из последовательно включенных ослабителя 9 мощности СВЧ, фазовращателя 10, фазового детектора И, блока 12 усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ и блока 13 модуляционной регистрации производных сигнала ЭПР сигнального канала 14, состоящего из двух ответвителей 15 и 16 мощности СВЧ, ослабителя 17 мощности СВЧ, отражательного резонатора 18, включенного в измерительный канал с, помощью циркулятора 19, ключевого модулятора 20 и второго циркулятора 21, первый вход которого соединен с циркулятором 19 измерительного резонатора 18, второй - с ключевым модулятором 20, например, на основе резонансной диафрагмы с р-п-диодом, а третий - с амплитудным детектором СВЧ 5 первого опорного канала 2. Выход ключевого модулятора 20 мощности СВЧ соединен с фазовым детектором 11 второго опорного канала 8, управляющий вход генератора СВЧ 1 соединен с выходом блока 12 усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ, а первый 2 и второй 8 опорные каналы соединены с генератором СВЧ 1 через ответвители 15 и 16 мощности СВЧ соответственно.

Мощность СВЧ от генератора 1 через ослабитель 17 и циркулятор 19 поступает в измерительный резонатор 18. Мощность, отраженная от резонатора 18 и несущая информацию о сигнале ЭПР, через циркулятор 21 поступает на ключевой модулятор 20 мощности СВЧ. В период времени, когда модулятор открыт, мощность СВЧ проходит к фазовому детектору 11, а при закрытом модуляторе отражается от него и через циркулятор 21 поступает к амплитудному детектору СВЧ 5. При этом на детектор 5 поступает также смещение от генератора СВЧ 1

0 через ответвитель 15 мощности СВЧ, ослабитель 3 и фазовращатель 4, а к детектору и фазовращатель 10. В результате амплитудный детектор СВЧ 5 работает в обычном для гомодин|{ых спектрометров режиме и

может быть настроен с помощью фазовращателя 4 на регистрацию сигналов погло- щения или дисперсии. В то же время детектор 11 настроен с помощью фазовращателя 10 на регистрацию сигнала дисперсии, т.е. сдвиг между плечами детектора составляет

0 90°. Так как мощность СВЧ, поступающая от измерительного резонатора 18 к амплитудному СВЧ 5 и фазовому детектору 11, промодулирована по амплитуде ключевым модулятором 20, то и сигналы на их выходах модулированы с частотой модуляции

СВЧ. После избирательного усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции СВЧ блоками 6 и 12 усиления и синхронного Детектирования соответственно сигналы поступакэт на регистрирующие приборы, где регистрируются исходные сигналы (первообразные) ЭПР, причем в этом случае не проводится модуляция магнитного поля на месте расположения образца. По традиционному модуляционному способу регистрации сигнала ЭПР сигналы с блоков 6 и 12

поступают к блокам 7 и 13 модуляционной регистрации производных сигнала ЭПР соответственно.

Кроме того, поскольку детектор 11 работает в режиме фазового детектора, любое отклонение частоты генератора СВЧ 1 от

частоты настройки измерительного резонатора 18 приводит к появлению на выходе детектора 11, а следовательно, и на выходе блока 12 сигнала соответствующего знака. Этот сигнал с выхода блока 12 поступает на управляющий вход генератора СВЧ I и сдвигает частоту генератора в сторону уменьшения этого отклонения частоты, т.е. осуществляется безмодуляционная фазовая автоподстройка частоты по измерительному резонатору.

СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА С ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий генератор СВЧ с входом управления частотой, опорный канал, состоящий из направленного ответвителя мощности СВЧ и последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, фазовращателя, амплитудного детектора СВЧ, блока усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ, блока моду ляционной регистрации производных сигналов ЭПР, и сигнальный канал, состоящий из последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, циркулятора, отражательного резонатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спектрометра за счет одновременной регистрации сигналов дисперсии и поглощения или их производных в широком диапазоне частот модуляции магнитного поля, в спектрометр дополнительно введен второй опорный канал, состоящий из ответвителя мощности СВЧ и последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, фазовращателя, фазового детектора, блока усиления и синхронного детектирования на частоте модуляций мощности СВЧ, блока модуляционi ной регистрации производных сигнала ЭПР и ключевого модулятора отраженной от изме(О рительного резонатора мощности СВЧ, причем фазовый детектор соединен через ключевой модулятор с вторым циркулятором, первый вход которого соединен с первым циркулятором, второй - с ключевым модулятором СВЧ, а третий - с амплитудным детектором первого опорного канала, а управляющий вход генератора СВЧ соединен с фазовым детектором на частоте модулясо оо ции мощности СВЧ.