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

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при изготовлении малогабаритньп4 спектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Цель изобретения - повышение точности регистрации спектров ЭПР.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого малогабаритного спектрометра ЭПР.

, Спектрометр ЭПР содержит магнит 1, 2 с катушками 3 и 4 модуляции и маг- нитопровод в виде двух половин 5 и 6 полого цилиндра, плотно соединенных между собой через диамагнитную шайбу

7,снабженньй ферромагнитной гайкой

8,перемещающейся по телу цилиндра, рабочий резонатор 9 с образцом 10,

расположенный в зазоре между полюсами 2о магнитного поля производится путем

25

30

35

постоянного магнита 1, 2, блок 11 СВЧ, соединенный с первым входом системы 12 регистрации, блок 13 модуляции магнитного поля, которьй с одной стороны соединен с вторым входом системы 12 регистрации, а с другой стороны - с катушками 3 и 4 модуляции, и датчик 14 магнитного поля, располо- женньш в зазоре между полюсами постоянного магнита 1, 2. Блок 13 модуляции магнитного поля состоит из резонансного усилителя 15, задатчика 16 амплитуды модуляции и дифференциального усилителя 17, входы которого соединены с выходом резонансного усилителя 15 и с первым выходом задатчика

16амплитуды модуляции, причем вход резонансного усилителя 15, второй выход задатчика 16 амплитуды модуляции и выход дифференциального усилителя

17являются соответственно входом, первым и вторым выходами блока 13 модуляции.

Спектрометр работает следующим образом.

Исследуемьй парамагнитный образец 10 помещают в электромагнитное СВЧ- поле, возбуждаемое блоком 11 СВЧ л рабочем резонаторе 9, поляризующее магнитное поле, создаваемое с помощью с постоянного магнита 1, 2, и магнитное поле модуляции, создаваемое блоком 13 модуляции посредством катушек 3 и 4 модуляции. При вьшолнении резонансных условий в процессе развертки поляризунщего магнитного поля сигнал ЭПР на частоте модуляции поступает на первый вход системы 12 регистрации, обеспечивакяцей его регистрацию

сравнения выходного напряжения резо нансного усилителя 15, амплитуда ко торого пропорциональна напряженност поля модуляции в зазоре между полюсами постоянного магнита 1, 2, изме ряемой датчиком 14 магнитного поля, и снимаемого с второго выхода задат чика 16 амплитуды модуляции напряже ния, амплитуда которого определяетс заданным посредством задатчика 16 значением амплитуды поля модуляции. Дифференциальньй усилитель 17 (усил тель ошибки) формирует сигнал соот- ветствуклцего знака, пропорциональны отклонению значения амплитуды модул ции, задаваемой задатчиком, от действительного значения амплитуды мод ляции поляризующего магнитного поля в зазоре между полюсами постоянного

40 магнита 1, 2, измеряемой датчиком 1 магнитного поля. Выходной сигнал ди ференциального усилителя 17 подаетс на катушки 3 и 4 модуляции поляризу щего магнитного поля, замыкая тем

45 самым отрицательную обратную связь системы стабилизации амплитуды поля модуляции поляризующего магнитного поля. Таким образом, обеспечивается стабильность амплитуды поля модуляции и исключается ее зависимость от текущего значения напряженности пол ризующего магнитного поля и, следов тельно, обеспечивается повышение то ности регистрации сигналов ЭПР.

В предлагаемом устройстве стабил ность амплитуды поля модуляции при достаточно большом коэффициенте пет левого усиления системы стабилизаци амплитуды поля модуляции определяет

55

30392

на частоте модуляции поляризующего магнитного поля, при этом необходимый для регистрации опорный сигнал поступает на второй вход системы 12 регистрации с первого выхода блока 13 модуляции.

Изменение величины напряженности поляризующего магнитного поля в з,азо- Q ре между полюсами постоянного магнита 1, 2 в процессе развертки осуществляется изменением магнитного сопротивления зазора магнитопровода 5, 6, образованного диамагнитной шайбой 7, 15 путем перемещения по телу цилиндра магнитопровода 5, 6 ферромагнитной гайки 8.

Установка требуемой величины амплитуды поля модуляции поляризующего

5

0

5

сравнения выходного напряжения резонансного усилителя 15, амплитуда которого пропорциональна напряженности поля модуляции в зазоре между полюсами постоянного магнита 1, 2, измеряемой датчиком 14 магнитного поля, и снимаемого с второго выхода задатчика 16 амплитуды модуляции напряжения, амплитуда которого определяется заданным посредством задатчика 16 значением амплитуды поля модуляции. Дифференциальньй усилитель 17 (усилитель ошибки) формирует сигнал соот- ветствуклцего знака, пропорциональный отклонению значения амплитуды модуляции, задаваемой задатчиком, от действительного значения амплитуды модуляции поляризующего магнитного поля в зазоре между полюсами постоянного

40 магнита 1, 2, измеряемой датчиком 14 магнитного поля. Выходной сигнал дифференциального усилителя 17 подается на катушки 3 и 4 модуляции поляризующего магнитного поля, замыкая тем

5 самым отрицательную обратную связь системы стабилизации амплитуды поля модуляции поляризующего магнитного поля. Таким образом, обеспечивается стабильность амплитуды поля модуляции и исключается ее зависимость от текущего значения напряженности поляризующего магнитного поля и, следовательно, обеспечивается повышение точности регистрации сигналов ЭПР.

В предлагаемом устройстве стабильность амплитуды поля модуляции при достаточно большом коэффициенте петлевого усиления системы стабилизации амплитуды поля модуляции определяется

55

параметрами датчика 14 магнитного поля и стабильностью напряжения, снимаемого с первого выхода задатчика 16 амплитуды модуляции, и не зависит от текущего значения напряженности

поляризукхцего магнитного поля.

I

Формула изобретения I

Малогабаритньй спектрометр.электронного парамагнитного резонанса (ЭПР),по авт. св. № 823995, о т л и - чающийся тем, что, с целью повышения точности регистрации спектра ЭПР, он дополнительно содержит

3039

датчик магнитного поля, соединенный с входом блока модуляции магнитного поля, причем последний состоит из резонансного усилителя, задатчика амплитуды модуляции и дифференциального усилителя, входы которого соединены с выходом резонансного усилителя и с первым выходом задатчика амплиту Q ды модуляции, причем вход резонансного усилителя, второй выход задатчика амплитуды модуляции и выход дифференциального усилителя являются соответственно входом, первым и вторым выхо15 дами блока модуляции.

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при изготорлении малогабаритных спектрометров ЭПР. Целью изобретения является повышение точности регистрации спектров ЭПР. Устройство дополнительно содержит датчик магнитного поля, соединенный с блоком модуляции, состоящим из резонансного усилителя, задатчика амплитуды модуляции и дифференциального усилителя и устраняющим зависимость амплитуды модуляции магнитного поля от текущего значения напряженности поляризующего магнитного поля. 1 ил. со О5 со о со со N

3г

Составитель А.Федоров Редактор И.Рыбченко Техред М.Ходанич Корректор Л.Патай

Заказ 6396/32 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, 4