Способ регистрации сигналов электронного парамагнитного резонанса и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК G01N24/10 

1131

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано в приборостроительной промышлейнос- ти при изготовлении радиоспектрометров ЭПР.

Цель изобретения - повышение чувствительности и снижение трудоемкости настройки радиоспектрометра.

На чертеже приведена блок-схема радиоспектрометра, -реализующего предлагаемый способ регистрации сигналов ЭПР.

Б предлагаемом способе в результате регистрации спектра на прямом и обратном ходе треугольной развертки магнитного поля при противофазном смещении фазочувствительного детектора СВЧ и вычитании сигнала, полученного на одном участке развертки, из сигнала, полученного в том же периоде развертки на другом ее участке, происходит взаимная компенсация обусловленных смещением нулевой линии постоянных составляющих регистрируемых за один период развертки сигналов и накопление (увеличение в два раза за период развертки) их переменных составляющих, т.е. сигналов ЭПР, что обеспечивает возможность нахождения истинного значения ну- лёвой линии и сужение динами- ческого диапазона. Это, в свою очередь, позволяет более эффективно использовать обмен памяти и повысить чувствительность радиоспектрометра.

Автоматическая компенсация уровня нулевой линии, смещение которой происходит в результате производимых в процессе настройки радиоспектрометра и поиска спектральных линий изменений условий регистрации, существенно снижает трудоемкость настройки радиоспектрометра.

Устройство, осуществляющее.способ, содержит-генератор I СБЧ, направленный., ответвитель 2, рабочий резонатор 3, фазовращатель 4, фазочув- ствительный детектор 5 СБЧ, приемник 6 сигналов, аналого-цифровой преобазователь 7, электромагнит 8 с блоом 9 питания, многокан&льный накоитель 10 спектров ЭПР, цифроанало- овьй преобразователь 11, блок 12 азвертки с катушкой 13 развертки, правляемый преобразователь 14 кода, лавное фазосдвигающее устройство

58812

15и дискретное фазосдБигающее устройство 16.

Устройство работает следующим образом,

5 Электромагнит 8 с блоком 9 питания создает поляризующее магнитное поле, низкочастотная треугольная периодическая развертка которого осуществляется блоком 12 развертки с

10 помощью, катушки. 13 развертки. При зтом закон изменения магнитного поля в процессе периодической развертки формируется цифроаналоговым преобразователем 11 под управлением много15 канального накопителя 10 спектров ЭПР. Необходимая для задания оптимального смещения фазочувствительного детектора 5 СБЧ мощность опорного сигнала поступает от генератора 1

20 СБЧ через н-аправленный ответвитель 2 по гомодинному каналу.

Предварительная настройка устройства с помощью плавного фазосдвига- ющего устройства 15 фазовращателя 4

обеспечивает возможность наблюдения линий поглощения и дисперсии. В процессе развертки поляризующего магнитного поля при прохождении резонансных условий на выходе рабочего резо30 натора 3 формируется сигнал ЭПР и поступает на второй вход фазочувствительного детектора 5 СБЧ, Фаза опорного СБЧ, поступающего по гомодинному каналу на первый вход фазо35 чувствительного детектора 5 СБЧ, определяется плавным 15 и дискретным

16фазосдвигающими устройствами, Про детектированный фазочувствительным детектором 5 сигнал ЭПР усиливается

40 в приемнике 6 сигналов, преобразуется аналого-цифровым преобразователем 7 в цифровой код, который через управляемый преобразователь 14 1кода поступает на вход многоканаль45 iHoro накопителя 10 и синхронно сум- мируется.

Детектирование сигналов ЭПР на СБЧ фазочувствительным детектором 5

5Q СБЧ на прямом и обратном участках треугольной развертки осуществляется при противофазном смещении фазочувствительного детектора 5 СБЧ, что обеспечивается изменением управляюсс щего сигнала на выходе.блока 12 развертки и, следовательно, инвертированием фазы опорного сигнала в экстремальных точках развертки магнитного поля, Б результате этого на вход

3131

аналого-цифрового преобразователя 7 на прямом и обратном участках треугольной развертки поступают реализации с противофазными сигналами ЭПР и совпадающими по величине и знаку постоянными составляющими, обусловленными смещением нулевой линии в приемнике 6 сигналов,

Синхронное накопление преобразованных в цифровую форму низкочастотных сигналов ЭПР, зарегистрированных за один период развертки, осуществляется в результате синхронного вычитания регистрируемого на обратном участке развертки сигнала ЭПР из сигнала ЭПР, зарегистрированного на прямом участке развертки. С этой целью на участке развертки с нарастающей индукцией магнитного поля управляющий сигнал с выхода блока 12 развертки отключает управляемый преобразователь 14 кода, что обеспечивает поступление на вход многоканального накопителя 10 спектров ЭПР прямого ко- да и, следовательно, синхронное суммирование регистрируемого на зтом участке развертки сигнала ЭПР с содержимым накопителя 10j

На участке развертки со спадающей ндукцией магнитного поля управляющий сигнал с выхода блока 12 развертки включает управляемый преобразователь 14 кода, в результате чего на вход многоканального накопителя 10 поступает дополнительньй код преобразованных в цифровую форму мгновенных значений сигнала ЭПР и, следовательно, из содержимого запоминающего устройства накопителя 10 синхронно вычитается регистрируемый на этом участке развертки сигнал ЭПР,

Таким образом, в каждом периоде периодической треугольной развертки производится синхронное суммирование сигнала ЭПР, зарегистрированного на участке с нарастающей индукцией, и синхронное вычитание сигнала ЭПР, зарегистрированного на участке со спадающей индукцией магнитного поля, что приводит к компенсации постоянной составляющей этих сигналов и к сложению их переменных составляющих, т.е. сигналов ЭПР, Синхронное суммирование полученных за каждый период развертки сигналов ведется до обеспечения заданного отношения сигнал/шум.

8814

Формула изобретения

1.Способ регистрации сигналов электронного парамагнитного резонан5 са, включающий создание низкочастотной треугольной периодической развертки магнитного поля, детектирование сигнала -ЭПР фазочув ствительным детектором СВЧ, усиление широкополосO ным усилителем, преобразование в цифровой код и синхронное суммирование многоканальным накопителем, о т- личающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и

5 снижения трудоемкости настройки радиоспектрометра, детектирование сигналов ЭПР на прямом и обратном участках треугольной развертки магнитного поля осуществляют при противофазном

0 смещении фазочувствительного детектора СВЧ, причем из сигнала, полученного на одном участке треугольной i развертки магнитного поля, вычитают сигнал, полученный на другом ее уча5 стке.

2.Устройство для регистрации сигналов электронного парамагнитного резонанса, содержащее генератор СВЧ,

Q последовательно соединенные с ним через направленный ответвитель с одной стороны рабочий резонатор, с другой стороны гомодинный канал с фазовращателем и фазочувствительный детек-. тор СВЧ, второй вход которого соединен с рабочим резонатором, подключенные к выходу фазочувствительного детектора СВЧ последовательно соединенные приемник сигналов и аналогоQ цифровой преобразователь, электромагнит с блоком питания и последовательно включенные многоканальный накопитель спектров ЭПР, цифроана- логовьш преобразователь, блок раз5 вертки с катушкой развертки, при этом рабочий резонатор и катушка развертки размещены между полюсными наконечниками электромагнита, о т - личающееся тем, что, с

0 целью повышения чувствительности и снижения трудоемкости настройки радиоспектрометра, в него дополнительно введен управляемьй преобразователь кода, а фазовращатель вьтолнен

5 в виде последовательно соединенных плавного фазосдвигающего устройства с диапазоном сдвига фазы О - 180° и дискретного фазосдвигающего устройства с шагом дискретизаций I SO,

: 513158816

причем управляющий выход блока раз- информационный вход которого подклю- вертки соединен с управляющими вхо- чан к вькоду аналого-цифрового предами дискретного фазосдвигающего образователя, а выход соединен с устройства и преобразователя кода, входом накопителя спектров ЭПР,

Изобретение относится к технике ЭПР и может быть использовано при изготовлении радиоспектрометров ЭПР. Целью изобретения -является повышение чувствительности и снижение трудоемкости настройки радиоспектрометра. Для этого регистрация сигналов ЭПР на прямом и обратном участках треугольной развертки магнитного поля осуществляется при противофазном смещении фазочувствительного детектора. СВЧ, причем из реализации, полученной на одном участке треугольной развертки магнитного поля, вычитается реализация, полученная на другом ее участке. Устройство, реализующее , данный способ, дополнительно содер- . жит управляемый преобразователь кода, фазовращатель, состоящий из плавного и дискретного фазосдвигающих устройств. 2 с,п. ф-лы, 1 ил. i (Л со сд 00 00

Редактор П. Гереши

Составитель А. Федоров

Техред М.Ходанйч Корректор В. Бутяга

Заказ 2354/46 Тираж 776 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

,„,„,,-в-ав «в«вв --

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