Способ модуляционно-фазовой регистрации сигналов электронного парамагнитного резонанса Советский патент 1988 года по МПК G01N24/10 

со эо э

эо

1 ,

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при разработке модуляционно-фа- зовых спектрометров и релаксометров электронного парамагнитного резонанса (Э11Р),и двойного электронно-ядерного резонанса, которые предназначены для исследования характеристик различных веществ, обладающих пара- магнитнь1ми свойствами.

Целью изобретения является повышение точности измерения релаксационных параметров спиновых систем,

На фиго представлена блок-схема устройства для модуляционно-фазовой регистрации сигналов магнитного резонанса, реализующего предлагаемый способ; на фиго2 - форма зависимости амплитуды компоненты сигнала ЭПР от частоты модуляции; на фиг.З - спектр 0°-ной компоненты сигнсша поглощения ЭПР образца такс- ла, растворенного . в толуоле; на фиг.4 - спектр компоненты сигнала ЭПР того же образца, измеренные со гласно известному способу на частоте модуляции 30 кГц; на фиг,5 - зависимость амплитуды 90°-ной компоненты сигнала ЭПР того же образца от частоты модуляции, измеренная в диапазоне 10 - 700 кГц в точке максимума четвертой спектральной линии спектра 90°-ной компоненты сигнала.

Устройство для модуляционно-фазовой регистрации сигналов магнитного резонанса содержит электромагнит 1 с источником 2 питания, блок 3 СВЧ с рабочим резонатором 4, модулятор 5 магнитного поля с катушками 6 модуляции, синхронный детектор 7, сиг- напьный вход которого подключен к выходу блока 3 СВЧ, а опорный вход - к второму выходу модулятора 5, устройство 8 регистрации, включенное на выходе синхронного детектора 7, и блок 9 управления, первый и второй выходы которого подключены к управляющим входам источника 2 питания и модулятора 5, а третий выход - к второму входу устройства 8 регистрации

Сигнал магнитного резонанса формируется путем воздействия на исследуемый парамагнитньй образец поля- ризующего и сверхвысокочастотного магнитных полей. Для этого образец помещается в рабочий резонатор 4,

1383178

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

где на него воздействует мощность СВЧ, генерируемая блоком 3 СВЧ, и поляризующее магнитное поле, создаваемое электромагнитом 1, Величина поляризующего магнитного поля регулируется источником 2 питания по сигналу из блока 9 управления.

Регистрация сигнала ЭПР осуществляется модуляционным методом. Магнитное поле в месте расположения образца модулируется катушками 6 модуляции, подключенными к первому выходу модулятора 5, Частота модуляции изменяется по сигналу управления, поступающему на управляющий вход модулятора 5 с выхода блока 9 управления о Модулятор 5 одновременно формирует опорный сигнал, сдвинутый по фазе на 90 ° относительно сигнала модуляции магнитного поля, ко- .. торый поступает на опорный вход синхронного детектора 7, На выходе синхронного детектора 7 регастрирует- ся компонента сигнала ЭПР, . поступающая в устройство 8 регистрации, которое имеет в своем составе двухкоординатный самописец или осциллограф.

Измерение релаксационных параметров осуществляют следующим образом.

Регистрируют модуляционно-фазрвый спектр ЭПР в обычном представлеюш - при выбранной частоте модуляции магнитного поля измеряется зависимость компоненты сигнала ЭПР от величины поляризующего магнитного поля Частота модуляции выбирается в области предполагаемых значений измеряемых релаксационных параметров, .Частота модуляции -задается блоком 9 управления, который фиксирует на время регистрации модуляционно-фазового спектра ЭПР уровень управляющего сигнала, поступающего на пе эестраи- ваемый по частоте модулятор 5, Блок 9 управления формирует также сигнал развертки магнитного поля, поступающий на вход источника 2 питания электромагнита 1, Диапазон развертки величины поляризующего магнитного Поля находится в пределах резонансной области спектра.

Измеряют значение поляризующего магнитного поля в точке максимума , компоненты сигнала ЭПР и уста-, навливают это значение магнитного поля в рабочем зазоре электромагнита 1 путем фиксации уровня сигнала

развертки магнитного поля на выходе блока 9 упранпения.

При постоянном (заданном в точке максимума 90®-ной компоненты сигнала ЭПР) значении поляризующего магнитного поля измеряют зависимость амплитуды 90 -ной компоненты сигнала от частоты модулирующего магнитного поля. Изменение-(развертка) частоты модуляции задается блоком 9 управления, который формирует управляющий сигнал частотной развертки; поступающий на вход устройства 8 регистрации, которое регистрирует зависимост амплитуды 90°-ной компоненты от частоты модуляции.

Измеренной частотной зависимости 90°-ной компоненты сигнала ЭПР нахо™ дят экстремумы и измеряют значения частот модуляции в точках экстремумов. По полученным значениям ределяют релаксациошгые параметры с помощью соотношения Т,- -,

1

На фиг о 2 приведена типичная форма зависимости амплитуд ы 9СР-ной компоненты сигнала ЗПР от частоты модуляции для одиночной спектральной линии о

С

Амплитуда 90 -ной комлоненты сиг- нала ЭПР достигает максимума при частоте модуляции-S2 равной обратному времени Т, спин-решеточной релаксации спиновой систет-ы Л

1

ЧТО соответствует оптимальным

условиям возбуждения е

В области частот модуляции, соответствуюищх времет-вд Т спин- спиновой

релаксации наблюдается анало 1 гичная зависимость, однако в этом

случае знак амплитуды компоненты сигнала ЭПР про тивоположен (отрицательный) и частотная зависи-

мость имеет минимум при Л --,

2

Тип измеряемых релаксационных параметров в предлагаемом способе определяют в соответствии со знаком экстремумов измеренной зависимости амплитуды компоненты сигнала ЭПР от частоты модуляции - максимумы частотной зависимости соответствуют спин-решеточной релаксацииj а минимумы - спин-спиновой релаксации

Таким образом, в предлагаемом способе релаксационные параметры спиновых систем измеряются не по соотношению О -ной и компонент сиг- напа ЭПР или величине фазового сдвига, а по положению экстремумов частот ных зависимостей компоненты сигнала ЭПР, что делает возможным измерение релаксационных параметров отдельных компонент спектра в случае неразрешенной структуры спектра ЭПР, ,

Величины релаксационных параметров образца определены по положению экстремумов частотной зависимости f,, 28 кГц, f, 510 кГц, а тип релаксационных параметров определен по знаку экстремумов: первый экстремум (максимум) соответствует времени спин-решеточной релаксации 1 Ч

I 1JL ГЛ

557-10 с, второй экстремз м (минимум) соответствует времени спин-спиновой релаксации: Т Г2

--- 3,,

-{Ti О

Формула изобретения

Способ модуляционно-фазовой регистрации сигналов электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), включаю- 1дяй воздействие, на спиновую систему высокочастотным, поляризующим и модулир тощим магнитными полями и измерение кo moнeнты сигнала ЭПР на частоте модуляции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения релаксационных параметров спиновой системы, устанавливают величину поляризующего магнитного поля, соответствующую максимуму 90°-ной компоненты сигнала ЭПР, изменяют частоту модулирующего магнитного поля и измеряют изменение амплитуды 90 -ной компонен ты в функции частоты модуляции, значение времени релаксации определяют как величину, обратно пропорциональную значению частоты модуляции в точке экстремума измеренной частот- ной зависимости, а тип релаксационного параметра определяют по знаку экстремума

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при разработке модуляционно-фазо- вых спектрометров и релаксометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР)о Цель - повьппение точности измерения релаксационных параметров спиновых систем. Способ модуляцион-: но-фазовой регистрации сигналов ЭПР включает воздействие на спиновую систему высокочастотным, поляриззтощим и модулируюпщм магнитными полями и измерение компоненты сигнала ЭПР на частоте модуляции. Для достижения цели устанавливают величину поляризующего магнитного поля, соответствующую максимуму компоненты сигнала ЭПР, изменяют частоту модулирующего магнитного поля и измеряют изменение амплитуды 90°-иой компоненты в функции частоты модуля ции. Значение времени релаксации оп. рьделяют как величину, обратно пропор циональную значению частоты модуляции в точке экстремума измеренной частотной зависимости, а тип релаксационного параметра определяют по :знаку экстремума« 5 ил. (Л

Фиг.1

Л.

Фиг. 2

0Фиг.З

Фие.

QРедактор АоВорович

Фиг. 5

Составитель АоФедоров Техред А. Кравчук

2JQO

ifoo т т woo

I11 1| 1 1 1 г

Корректор О.Кундрик