Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса Советский патент 1987 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭГЕР) и может быть использовано при изготовлении радиоспектрометров ЭПР,

Цель изобретения - распшрение фун- кциональных возможностей радиоспектрометра.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого радиоспектрометра ЭПР.

Радиоспектрометр ЭПР содержит.эле- JO коплений (п и п )

ктромагнит 1, соединенньй с блоком 2 питания электромагнита и стабилизации магнитного поля, рабочий резонатор 3, размещенный в зазоре между полюсами электромагнита 1 и соединенный с последовательно включенными блоком 4 СВЧ, блоком 5 регистрации и блоком 6 обработки спектр ометричес- кой информагщи, цифроаналоговый преобразователь 7, вьпсОд которого подключен к входу блока 2 питания электромагнита 1 и стабилизации магнитного поля, накапливающий сумматор 8, программируемый контроллер 9 магнитного , поля и пульт 10 управления, причем входы программируемого контроллера 9 магнитного поля подключены к выходам пульта 10 управления, з равляющие выходы - к управляющим входам блока 6 обработки спектрометрической информации, а информационные выходы - к входам накапливающего сумматора 8, выходы которого соединены с входами цифроаналогового преобразователя 7.

Радиоспектрометр работает следующим образом.

В блоке 4 СВЧ формируется мощность СВЧ и подводится к исследуемому образцу, помещенному в рабочем резонаЦифровые эквиваленты этих параметров с помощью пульта 10 управления заносятся в соответствующие ячейки запоминающего устройства программи- J5 руемого контроллера 9. В результате в накапливающий сумматор 8 заносится цифровой эквивалент величины (Н - - ДНп /2) напряженности магнитного

Г1

поля, соответствующей первому каналу участка развертки с нарастающей напряженностью магнитного поля. По сигналу Пуск, формируемому с помощью пульта 10 управления, запускается программируемый контроллер 9 магнитного поля, формирующий цифровой эквивалент ширины uh канала и через

20

25

вр емя д t

к-1

приплюсовывающий этот

эквивалент к содержимому накапливаю- -щего сумматора 8, обеспечивая тем 30 самым появление на выходе цифроаналогового преобразователя 7 напряжение, величина которого соответствует значению напряженности поляризующего магнитного поля в следующем (втором) канале участка развертки с нарастаю35

щей напряженностью магнитного поля.

Процесс увеличения содержимого накапливающего сумматора 8 на велиторе 3, который расположен между по- 40 ину, соответствующую ширине uh,, люсами электромагнита 1, создающего канала, будет продолжаться до тех в рабочем резонаторе 3 с помощью бло- пор, пока текущий номер канала участка развертки с, нарастающей напряженностью магнитного поля не станет равка 2 питания электромагнита 1 и стабилизации магнитного поля стабильное

поляризующее магнитное-поле. Задатчи- 45 ьм заданному числу каналов на этом ком .магнитного поля является цифро- участке, определяемому из соотноще- аналоговьй преобразователь 7, формирующий на выходе напряжение, которое обеспечивает задание начального значения поляризующего магнитного поля и осуществлят его развертку по закону, определяемому п рограммируемым контроллером 9 магнитного поля.

ния ДНр / uh., . При выполнении этого

У к,

условия завершается формирование участка развертки магнитного поля с м нарастающей напряженностью и прогрйм- мируемый контроллер 9 магнитного поля загружает в накапливающий сумматор 8 цифровой эквивалент напряженности

Ноа

Л Ир /2) магнитного поля, соНа этапе настройки радиоспектрометра задаются для участков развертки с нарастающей (обозначение параметра с индексом 1) и спадающей (обозначение параметра с индексом 2) напряженностью магнитного поля следующие режимные параметры: начальное значение поляризующего магнитного поля (Н, и Нр-), амплитуда развертки поляризующего магнитного поля ( йНр, и йНр ), ширина каналов накопителя ( bh, и Uh ), время измерения мгновённьк значений сигнала ЭПР в каналах нако- (At и йt,)и число накоплений (п и п )

Цифровые эквиваленты этих параметров с помощью пульта 10 управления заносятся в соответствующие ячейки запоминающего устройства программи- J5 руемого контроллера 9. В результате в накапливающий сумматор 8 заносится цифровой эквивалент величины (Н - - ДНп /2) напряженности магнитного

Г1

поля, соответствующей первому каналу участка развертки с нарастающей напряженностью магнитного поля. По сигналу Пуск, формируемому с помощью пульта 10 управления, запускается программируемый контроллер 9 магнитного поля, формирующий цифровой эквивалент ширины uh канала и через

20

25

вр емя д t

к-1

приплюсовывающий этот

эквивалент к содержимому накапливаю- -щего сумматора 8, обеспечивая тем 30 самым появление на выходе цифроаналогового преобразователя 7 напряжение, величина которого соответствует значению напряженности поляризующего магнитного поля в следующем (втором) канале участка развертки с нарастаю35

щей напряженностью магнитного поля.

ьм заданному числу каналов на этом участке, определяемому из соотноще-

ния ДНр / uh., . При выполнении этого

У к,

условия завершается формирование участка развертки магнитного поля с нарастающей напряженностью и прогрйм- мируемый контроллер 9 магнитного поля загружает в накапливающий сумматор 8 цифровой эквивалент напряженности

45 ьм заданному числу каналов на этом участке, определяемому из соотноще-

Ноа

Л Ир /2) магнитного поля, со ответствующий первому каналу развертки со спадающей напряженностью магнитного поля.

После этого через время bt из содержимого накапливающего сумматора

313

программируемый контроллер 9 магитного поля вычитает цифровой эквиалент ширины дЬц канала, формируя ем самым с помощью цифроаналогового реобразователя 7 на входе блока 2 итания электромагнита 1 и стабилизаии магнитного поля напряжение, соотетствующее напряженности магнитного поля во втором канале участка развертки со спадающей напряженностью магнитного поля. Как и на участке развертки с нарастающей напряженностью магнитного поля, этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока номер текущего канала участка развертки со спадающей напряженностью магнитного поля не станет равным заданному на этом участке числу кана- О.В, равному U.HP /uh . По выполнении этого условия завершается формирование участка развертки со спаающей напряженностью магнитного поля и программируемый контроллер 9 переходит к формированию участка развертки с нарастающей напряженностью магнитного поля и т.д.

Процесс формирования участков треугольной развертки магнитного поля будет продолжаться до тех пор, пока на одном из участков развертки (или на обоих) текущее значение числа накоплений не станет равньп заданному. В этом случае программируе- мьй контроллер 9 переходит на формирование пилообразной развертки поляризующего магнитного поля, что обеспечивает сокращение времени регистра- ции спектров ЭПР при определении концентрации парамагнитных частиц.

Сформированный на выходе блока 4 СВЧ в результате развертки магнитного поля при прохождении резонансного значения поляризующего магнитного поля сигнал ЭПР усиливается в блоке 5 регистрации. Мгновенные значения этого сигнала при каждом дискретном значении поляризующего магнитного поля (т.е. в каждом канале накопителя), в блоке 6 обработки спектрометрической информации преобразуются в цифровую форму и обрабатываются в соответствии с заданным в блоке 6 обработки спектрометрической информации алгоритмам (накопление, интегрирование, двойное интегрирование, определение пиковой интенсивности, вычисление концентра1:(ии и т.д.).

0

/5

0

5

8784

Предлагаемый радиоспектрометр позволяет осуществить регистрацию сигналов ЭПР исследуемых образцов на различных участках треугольной развертки

5 магнитного поля при различных значениях начального значения и амплитуды развертки магнитного поля, числа накоплений, ширины каналов накопителя и времени измерения в них, а также обеспечивает возможность задания этих параметров в большом динамическом диапазоне в зависимости от алгоритма обработки спектрометрической информации и параметров регистрируемых спектров ЭПР. При этом обеспечивается расширение функциональных возможностей- радиоспектрометра, заключающееся в том, что наряду с обычными спектрометрическими измерениями, целью которых является исследование парамагнитных образцов, в предлагаемом устройстве реализована возможность измерения концентрации парамагнитных частиц в исследуемых образцах путем сравнения пиковых или интегральных интенсивностей линии резонансного поглощения спектров ЭПР исследуемого и калибровочного образцов, регистрируемых при опти30 мальн,ым образом заданных значениях режимных параметров (Н, дН- , uli,

л t|, п) в зависимости от формы и ширины регистрируемых линий резонансного поглощения и концентрации пара35 магнитных частиц в исследуемых образцах.

изобретения Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий электромагнит с блоком питания электромагнита и стабилизации магнитного поля, рабочий резонатор, размещенный в зазоре между полюсами электромагнита и соединенный с последовательно включенными блоком СВЧ, блоком регистрации и блоком обработки спектрометрической информации, и цифроанало- говый преобразователь, выход которого подключен к входу блока питания электромагнита и стабилизации магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональ- ньпс возможностей радиоспектрометра, в него дополнительно введены накапливающий сумматор, программируемый контролер магнитного поля и пульт управления, причем входы программируемого контроллера магнитного поля

40

45

50

55

51318878 .6

подключены к выходам, пульта управле- ционные выходы - к входам накапливаю- ния, управляющие входы - к управляю- щего сумматора, выходы которого сое- щим входам блока обработки спектро- динены с входами цифроаналогового метрической информации, а информа- преобразователя.

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано при изготовлении радиоспектрометров ЭПР. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей радиоспектрометра путем обеспечения возможности регистрации спектров ЭПР исследуемых образцов на участках треугольной развертки поляризующего магнитного поля при различных значениях начальной величины и амплитуды развертки магнитного поля, числа накоплений, ширины каналов накопителя и времени измерения в них, задаваемых в зависимости от алгоритма обработки спектрометрической информации и параметров регистрируемых спектров ЭПР. На этапе настройки радиоспектрометра цифровые эквиваленты выбранных режимных параметров с помощью пульта управления заносятся в запоминающее устройство программируемого контроллера. По сигналу с пульта управления запускается программируемый контроллер магнитного поля, который с помощью накапливающего сумматора управляет работой радиоспектрометра ЭПР. 1 ил. а (Л 00 00 ро 00

Сигнал ЭПР

-