Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса Советский патент 1986 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при конструировании аппаратуры и ис- следовании веществ методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Цель изобретения повьшение точности регистрации узких спектральных линий электронного парамагнитного резонанса.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого радиоспектрометра.

Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса содержит электромагнит 1 с подключенным к нему блоком 2 управления поляризующим маг- нитным полем, рабочий резонатор 3, соединенный волноводным трактом с СВЧ-генератором 4 и последовательно включентп-ц- СВЧ-детекторами 5, приемником 6, аналого-цифровым преобразователем 7 и накопителем 8, канал автоматической подстройки частоты, СВЧ-генератора 4, состоящий из гене- ратира 9 модуляции и синхронного детектора 10, опорнь Й вход которого соединен с первьм выходом генератора 9 модуляции, а сигнапьньй вход - с выходом СВЧ-детектора 5 и входом приемника 6, аналоговый ключ 1, инфор- мационшда. вход которого соединен с вторым выходом генератора 9 модуляции, а выход - с модулирующим входом СВЧ-генератора 4, и запоминающее устройство 12, подключенное информационным входом к выходу синхронного де- тектора 10, а выходом - к управляющему входу СВЧ-генератора 4, при этом управляющие входы аналогового ключа 1, запоминающего устройства 12 и приемника 6 подключены к выходу бло- ка 2 управления поляризующим-магнитным полем.

Радиоспектрометр электронного napa магнитного резонанса работает следующим образом.

Исследуемый образец помещается в электромагнитное поле СВЧ, возбуждаемое , СВЧ-генератором 4 в рабочем р езонаторе 3, и поляризующее магнитное поле, создаваемое электромагнитом I, подключенным к блоку 2 управления поляризующим магнитным полем. Блок 2 управления осуществляет периодическую развертку поляризующего магнитного поля. При этом, на- пpи.ep, на участке развертки с нарастающей индукцией магнитного поля блок 2 управления поляризующим

0

5

5 5 0

5

0

5

0

магнитным полем вырабатывает напряжение, поступающее на управляющие входы приемника 6, аналогового ключ 11, запоминающего устройства 12, обеспечивающее подключение выхода синхронного детектора 10 через запоминающее устройство 12 к управляющему входу СВЧ-генератора 4, а также подключение второго выхода генератора 9 модуляции через аналоговый ключ I1 к модулирующему входу СВЧ-генератора 4 и запрещающее регистрацию сигнала ЭПР. В этом случае выходная мощность СВЧ-генератора 4 модулируется по частоте выходным напряжением генератора 9 модуляции с частотой Одпу , поступающие на модулирующий вход СВЧ-генератора 4...

Рабочий резонатор 3 выполняет в этом случае роль амплитудно-частотного дискриминатора и на выходе СВЧ-детектора 5 на частоте модуляции формируется сигнал ошибки, величина которого определяется расстройкой частот СВЧ-генератора 4 и рабочего резонатора 3. Сигнал ошибки по постоянному току, вьоделяемый синхронным детектором 10, поступает на управляюа 1й вход СВЧ-генератора 4 и осуществляет управление и стабилизацию его частоты.

По окончании участка развертки поляризующего магнитного поля с нарастающей индукцией блок 2 управле ния поляризующим магнитным полем формирует участок развертки со спадающей индукцией. При этом он выраба- тывает сигнал, отключающий выход генератора 9 модуляции от модулирующего входа СВЧ-генератора 4 путем размыкания аналогового ключа 11, переключает запоминающее устройство 12 в режим запоминания и хранения выходного напряжения синхронного детектора 10 и разрешает регистрацию сигнала ЭПР. Благодаря этому создается условие для неискаженной регистрации узких спектральных линий, В процессе прохождения резонансных условий на участке развертки со спадающей индукцией магнитного поля выходной сигнал приемника 6 преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя 7 в цифровую форму и запоминается в накопителе 8.

По окончании участка развертки со спадающей индукцией магнитнр- го поля блок 2 управления поляризую312

щим магнитным полем вновь формирует участок развертки с нарастающей индукцией, включается система автоподстройки частоты СВЧ-генератора 4, а на участке развертки со спадающей индукцией вновь регистрируется линия ПР, преобгазуется в цифровую форму и накапливается в накопителе.

Таким образом, за счет регистрации сигналов ЭПР и автоматической подстройки частоты СВЧ-генератора 4 на разных участках развертки обеспечивается неискаженная- регистрация узких линий электронного парамагнитного резонанса путем накопления периодически повторяющихся с частотой сканирования поляризующего магнитного поля сигналов ЭПР.

Повышение точности регистрации узких спектральных линий в предла- гаемом устройстве не приводит к увеличению времени регистрации спектров ЭПР, так как согласование частот СВЧ-генератора 4 и рабочего резонатора 3 осуществляется на участке обратного хода ра вертки поляризующего маг магнитного поля.

В предлагаемом устройстве появля- 1ется дополнительная возможность оптимизации режима автоподстройки часто- ты путем, например, увеличения индекса частотной модуляции СВЧ-генератора 4, что невозможно в известном устройстве, так как приводит к недопустимым искажениям формы регистрирую- щего сигнала.

Таким образом, в предаЕагаемом спектрометре ЭПР достигнуто повьше- ние точности регистрации узких линий

664

спектров ЭПР при оптимизации блока автоподстройки частоты.

Формула изобретения

Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий электромагнит с подключенным к нему блоком управления поляризующим магнитным полем, рабочий резонатор, соединенный волноводным трактом с СВЧ-ге- нератором и последовательно включенными СВЧ-детектором, приемником, аналого-цифровым преобразователем и накопителем, и канал автоматической подстройки частоты СВЧ-генератора, состоящий из генератора модуляции и синхронного детектора, опорный вход которого соединен с первым выходом генератора модуляции, а сигнальный вход - с выходом СВЧ-детектора и входом приемника, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности регистрации узких спектральных линий электронного парамагнитного резонанса, в него дополнительно введены аналоговый ключ, информацион ный.вход которого соединен с вторым выходом генератора модуляции, а выход с модулирующим входом СВЧ-генератора, и запоминающее устройство, подключенное информационным входом к выходу синхронного детектора, а выходом - к управляющему входу СВЧ-генератора, при этом управляющие входы аналогового ключа, запоминающего устройства и приемника подключены к вы- ходу блока управления поляризующим магнитньтм полем.

Изобретение позволяет повысить точность регистрации узких линий спектра злектронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Радиоспектрометр содержит электромагнит с блоком управления магнитным полем, рабочий резонатор с генератором и детектором сверхвысоких частот (СВЧ), приемник сигналов ЭПР, аналого-цифровой преобразователь, накопитель спектров ЗПР, генератор модуляции, синхронный де- тектор, аналоговый ключ и запоминающее устройство. Отличительной особенностью предлагаемого реоення является осуществление регистрации сигналов ЭПР и автоматической подстройки частоты СВЧ-генератора на разных . участках развертки магнитного поля за счет введения в устройство дополнительных аналогового ключа и запоьш- наюцего устройства. Повышение точнос- .ти регистрации линий спектра ЭПР достигается устранением на время рег-г гистрации влияния на СВЧ-генератор напряжения, модулирующего его частоту. I ил. § (Л К9 ел Од а

Редактор Н.Тупица

Составитель А.Федоров

Техред И.Верес Корректор А.Тяско

Заказ 5115/42 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж -35, Раушская наб., д. 4/5

Пронэводственио-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4