Спектрометр двойного ЭПР-гамма резонанса Советский патент 1987 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к спектроскопии гамма-магнитного резонанса и может быть использовано в ядерной физике, физике твердого тела.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей спектрометра за счет осуществления возможности исследований при высоких давлениях и низких температурах,

На чертеже изображена функциональная схема спектрометра двойного ЭПР,- гамма-резонанса.

Спектрометр содержит источник 1 постоянного магнитного поля (сверхпроводящий соленоид), мессбауэровс- кий источник V-ква-нтов 2, допплеровс- кий привод 3, задающий генератор 4, исследуемый образец 5, сверхвысокочастотный (СВЧ) резонатор 6, замкнутый газовый объем 7, прозрачные для СВЧ- и гамма-излучений стенки 8, поршень сильфонного пресса 9, СВЧ- и гамма-прозрачные стенки 10, СВЧ- генератор 11, СВЧ-детектор 12, регистрирующее устройство 13, счетное устройство (многоканальный анализатор импульсов) 14.

Спектрометр работает следующим образом.

В исходном состоянии, когда f кванты еще не успели ионизовать молекулы газа, мостовая СВЧ-схема сбалансирована и на выходе СВЧ-детектора 12 присутствует сигнал постоянного уровня. В тот момент, когда У - излучение вызывает процесс ионизации, происходит изменение проводимости среды в месте, где расположен газо- вьй объем 7. Это приводит к разбалансу мостовой схемы, вследствие чего на выходе СВЧ-детектора 12 выделяется электрический импульс при регистрации каждого If -кванта. При этом время разбаланса мостовой схемы и, следовательно, длительность импульса определяется временем релаксации ионизированных молекул газа и составляет величину 10 . Измерение электронного парамагнитного резонанса производится при временах разверток магнитного поля как минимум на несколько порядков больших этих величин, т.е. время прохождения через резонансную линию составляет не менее десятков секунд. Изменение поглощения СВЧ- излучения в образце также проявляется в разбалансе мостовой схемы, но отклик детектора носит квазистатичес

5

0

кий характе.р. Используя на входах устройств 14 (для -квантов) и 13 (для СВЧ-из-лучения) КС-цепь с постоянной времени -(Ю --) с легко обеспечить режим одновременной регистрации по одному каналу и ЭПР и ЭПР- гамма-резонансов.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в отличие от известного СВЧ- и гамма-излучение распространяются по одной оси, причем функции детектирования гамма-квантов и СВЧ-излу- чения выполняет единый детектирующий узел, тем самым создается возможность для введения устройств создания давления.

Пример . Используемый резонатор миллиметрового диапазона, цилиндрический возбуждается на типе волны . Торцовые стенки резонатора располагаются, перпендикулярно направлению распространения гамма-излучения

ак57

5

0

0

мессбауэровского источника Со тивностью 5-10 Бк (МИКХ-6). Одна из них является поршнем сильфонного пресса 9, который развивает давление до 5 кбар. Рабочей жидкостью является гелий, а значит эксперимент можно проводить при низких температурах. Другой опорой пресса является СВЧ- и гамма-прозрачная стенка 10, введенная дополнительно параллельно торцовой. Расстояние метвду опорой и , поршнем регулируется согласно раз5 мера образца 5.

Газо вый. объем образуется также двумя СВЧ- и гам 1а-прозрачными стенками 8 толщиной 2 мм. Используемым газом служит смесь аргона, азота и углекислого газа, находящаяся при атмосферном давлении. Длина газового промежутка выбирается из наилучшего согласования элементов СБЧ-трак- та при данной длине волны.

В проведении зксперимента важен выбор материала стенок газового объема торцовых стенок резонатора, поршня и опоры. Они должны быть радио- прозрачны для у -излучения 14,4 КэВ (источник Со ) и вьщерживать высокие давления, а также обладать как можно меньшими активными потерями, чтобы не вносить существенных потерь в СВЧ-тракт, которые ведут к затуха5 нию СВЧ-колебаний. Таким материалом является сапфир, для которого показатель активных потерь tg S 10 .

В предлагаемом устройстве наблюдается весь мессбауэровский спектр в

5

0

313

присутствии ЭПР-перехода, что дает возможность следить, в частности, за шириной и положением линий, которые могут изменяться вследствие изменений параметров сверхтонких взаимодействий, вызванных ЭПР-накачкой, Использование внешнего давления расширяет диапазон исследуемых параметров.

Формула изобретения

Спектрометр двойного ЭПР-гамма- резонанса, содержащий источник постоянного магнитного поля, мессбау- эровский источник f -квантов с приводом, соединенным с задающим генератором, счетное устройство, СВЧ- резонатор, подсоединенный посредством СВЧ-тракта в виде мостовой схемы к

Составитель С.Рыков Редактор И.Шулла Техред М.Ходанич

Заказ 3825/39 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

2064

СВЧ-генератору и СВЧ-детектору, выход которого подключен к регистрирующему устройству,.о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спектрометра за счет осуществления возможности исследований при высоких давлениях и низких температурах, оси потоков СВЧ и гамма-излучения совпадают, в плече СВЧ-тракта, подключенном к СВЧ-резонатору, поперек него дополнительно установлены две параллельные друг другу прозрачные для СВЧ- и гамма-излучения стенки.

0

5

ограничивающие в СВЧ-тракте замкнутый объем, заполненный газом, а выход СВЧ-детектора дополнительно подключен к счетному устройсту.

Корректор Е.Рошко

Изобретение относится к спектроскопии гамма-магнитного резонанса, может быть использовано в ядерной физике, физике твердого тела и позволяет расширить функциональные возможности спектрометра за счет использования устройств создания высокого давления. В исходном состоянии спект-. рометра, когда -кванты еще не успели ионизировать молекулы газа, мостовая СВЧ-схема сбалансирована и на выходе СВЧ-детектора 12 имеется сигнал постоянного уровня. В тот момент, когда J1 -кванты вызывают ионизацию, изменяется проводимость среды в газовом объеме 7, что приводит к разбалансу мостовой схемы. На выходе СВЧ- детектора вьщеляется электрический импульс при регистрации каждого кванта. Изменение поглощения СВЧ-излуче- ния в образце также проявляется в разбалансе мостовой схемы, но отклик детектора носит квазистатический характер. Функции детектирования - квантов и СВЧ-излучения выполняет единый детектирующий узел, что создает возможность для введения устройств с,оздания давления. 1 ил. & (Л