Радиоспектрометр ЭПР Советский патент 1993 года по МПК G01N24/10 

сл

с

Область использования: изобретение может быть использовано при конструировании радиоспектрометров ЭПР и исследовании релаксационных параметров парамагнитных центров. Сущность изобретения: радиоспектрометр ЭПР содержит генератор СВЧ, ослабитель мощности СВЧ, измерительный резонатор, детектор СВЧ, систему регистрации сигнала ЭПР и систему стабилизации чувствительности. Система стабилизации чувствительности снабжена усилителем постоянного тока и опорным сопротивлением. Опорное сопротивление включено между детектором СВЧ и входным сопротивлением системы регистрации сигнала ЭПР, вход усилителя постоя иного тока подключен к опорному сопротивлению, а выход - к детектору СВЧ и входному сопротивлению системы регистрации сигнала ЭПР. Зил.

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано при конструировании радиоспектрометров ЭПР и при исследовании парамагнитных свойств физико-химических и биологических объектов.

Целью изобретения является обеспечение стабилизации чувствительности как при7 изменении уровня мощности СВЧ, подводимой к измерительному резонатору, так и при рассогласовании частот генератора СВЧ и резонатора.

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого радиоспектрометра.

Радиоспектрометр содержит усилитель постоя иного тока 1, опорное сопротивление 2, включенное между детектором СВЧ 3 и входным сопротивлением 4 системы регистрации сигнала ЭПР, генератор СВЧ 5, ослабитель мощности СВЧ 6, измерительный резонатор 7, систему регистрации сигнала ЭПР. Вход усилителя постоянного тока 1 подключен к опорному сопротивлению 2, а выходы - к детектору СВЧ 3 и входному сопротивлению 4 системы регистрации сигнала ЭПР.

Работает предложенный радиоспектрометр ЭПР следующим образом.

При изменении уровня мощности СВЧ, подводимой от генератора СВЧ 5 через ослабитель мощности СВЧ 6 к измерительному резонатору 7, и рассогласовании частот генератора СВЧ и резонатора имеет место изменение уровня мощности СВЧ, подводимой к детектору СВЧ 3. Это в свою очередь приводит к изменению силы постоянного тока, протекающего через опорное сопро00

ю

XI ON О ГО

тивление 2, вследствие чего вырабатывается сигнал ошибки, поступающий на вход УПТ 1, который и компенсирует изменение постоянного тока, протекающего через детектор СВЧ 3. Таким образом обеспечивается стабилизация чувствительности как при изменении уровня мощности СВЧ, подводимой к измерительному резонатору, так и при рассогласовании частот генератора СВЧ и резонатора. Оптимальный уровень смещения обеспечивается регулировкой выходного напряжения УПТ 1, Предложенное техническое решение обеспечивает стабилизацию чувствительности радиоспектрометров ЭПР с любой схемой СВЧ-тракта - проходной и отражательной.

Экспериментальная проверка предложенного технического решения была выполнена на базе отечественного серийного спектрометра РЭ-1301 с проходной схемой СВЧ-тракта, в котором генератор СВЧ-кли- строн К-28 был заменен на более мощный К-54 (50 мВт).

Результаты проверки приведены на фиг.2 и 3.

Кривая 1 представляет запись спектра поглощения ЭПР навески образца гумино- вых кислот при значении тока детектора СВЧ, равном 0,01 мА. В этих условиях отношение сигнал/шум составляет 2. Кривая 2 представляет запись спектра поглощения ЭПР данной навески в тех же условиях, но при включенной системе стабилизации чувствительности, при этом значение тока детектора установлено равным 0,2 мА. Из кривой 2 видно, что уровень шумов остался без изменения, а амплитуда сигнала ЭПР возросла не менее чем в 10 раз.

Кривая 3 представляет запись спектра поглощения ЭПР навески образца гумино- вых кислот при уровне мощности СВЧ, подводимой к измерительному резонатору, равном 50 мВт, При этом без включения системы стабилизации чувствительности

Фиг.1

0

величина тока детектора СВЧ равна 2 мА Кривая 4 представляет запись спектра по глощения ЭПР с включенной системой ста билизации чувствительности, при этог значение тока детектора СВЧ уменьшено дс 0,2 мА. Из сравнения кривых 3 и 4 видно, ЧТ1 амплитуда сигнала ЭПР практически не из менилась, а уровень шумов уменьшился Е 2 раза.

Подобные результаты были получены при уменьшении тока детектора СВЧ, обусловленном рассогласованием частот генератора СВЧ и резонатора. И в этом случае включение системы стабилизации приводи5 ло к возрастанию амплитуды сигнала ЭПР. Благодаря предлагаемой схеме обеспечения оптимального режима работы детектора СВЧ достигается простым способом повышение чувствительности спектрометра

0 во всем диапазоне мощности СВЧ, подводимой к детектору СВЧ, и при расстройке частот генератора СВЧ и резонатора.

5

0

5

0

Формула изобретения Радиоспектрометр ЭПР, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, ослабитель мощности, измерительный резонатор, детектор СВЧ, а также систему регистрации сигнала с входным сопротивлением, отличающийся тем, что, с целью стабилизации чувствительности при изменении уровня СВЧ-мощности, подводимой к измерительному резонатору, и при рассогласовании частот генератора СВЧ и резонатора, радиоспектрометр дополнительно содержит усилитель постоянного тока и опорное сопротивление, при этом опорное сопротивление включено между детектором СВЧ и входным сопротивлением системы регистрации сигнала ЭПР, вход усилителя постоянного тока подключен к опорному сопротивлению, а выходы к детектору СВЧ и входному сопротивлению системы регистрации сигнала ЭПР.

pt/&2