НЫЙ РЕЗОНАТОР СПЕКТРОМЕТРА ЗЛЕКТРОННОГО Советский патент 1971 года по МПК H03H9/24 

Изобретение относится к электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Одним из иутеГ повышения чувствительности спектрометров ЭПР является увеличение коэффициента заполнения объемных резонаторов, используемых в датчиках ЭПР. Коэффициент заполнения резонатора представляет собой отноиление величины магнитно энергии в объеме образца к полиоЛ величине магнитно ; энергии, заиасеиной в резонаторе.

Известны объемные резонаторы снектрометроз ЭПР, выполненные, например, в виде отрезка волновода, в полость которого взедеиа коиструктивная сосредоточенная емкость, разделяюидая объсы резоиатора на две равные части, в одну из которых помещен исследуемый образец.

С помощью сосредоточенно емкости осуществляется коицеитра Гия мапнпной энергии в объеме образца, что приводит к повьиненню коэффициента заполнения по сравненнко с резонаторами нростейших типов (цилиндр1:чсскнх, прямоугольных).

Целью изобретения является повьпнение -;оэффициепта заполнения.

Это дост;1гается нзменен ;см формы резоиатора. Резонатор влгюлнеи такнм образом, что сосред(поче1111; 51 с/.гкость разделят нолость его на nepr. облает; прямого и обратного магнитных нотоког., 15 меньшую из которых помеи,ают иccлeд ИiIi; образец. Повьпненне коэффициента занолнеиня объясняется тем, что при уменьгненпи илощадп сече1П1я маппппого потока напряженность магнитного но.тя возрастает обратно пропорционально первой стененп , а плотность э1;ерг1Н1 магнитного ноля - обратно нропорцнональ,ная квадрату сечения. При этом маг;п тиая энергия концентрируется ii TOii областн, 3 которой расноложен образец.

Па чертеже схематически изображен предложеиньн резонатор с сосредоточенно; ел кость о. Q содерж;;т об.тасти / и 2 соответственпо и обратиого маг;п тных потоков, сосредоточен; о констру тнвну о емкость 3 и исследуемы;; образец -/. Ел;кость 3 разделяет полость резонатора на облает; / прямого магнпт1;о;х1 потока, в ;-:oTopo;i располагают сследуемы; ; образец 4, ;i область 2 обратного - ;агпнтного потока. Сосредоточе и;ая емкость может б;з;ть выпо., напрпмер, с пo ;o;цью .х выступов, н;тыре;1, вннтов и др. резонатора, в которую поме;цеп образец,

меньп1ее нопсречпое сечен ;е. Увеличе;и1е коэффиц; е 1та запол 1еиия резоп.атора пропорц;:ональко отгюшенню нлощаде; ; поперечного еече;п:я областей. Площадь сечения областн /, иop ;aльнy;o ic ;;олю Н, обозначим S|,

Для получения большего коэффициента заполнения необходимо добиваться возможно больплей несимметричиости резонатора.

Степень несимметричности в резонаторах может зависеть от диапазона спектрометра, размеров образца (в случае весьма малых образцов чрезмерное увеличение 52 ие дает большего выиграша), типа включения резонатора - на проход или на отражепие (при большой несимметричности возникает трудность в согласовании резонатора, вклЕОчениого па проход), требований к магнитной системе и др.

Предпочтительной является оптимальная величина отношения 52/5i для дециметрового и сантиметрового диапазона волн в пределах 3-5.

Изготовленный опытный образец объемного резонатора с сосредоточенной емкостью был испытан на супергетеродинном спектрометре сантиметрового диапазона. Была произведена оценка изменения чувствительности спектрометра при смене прямоугольного резонатора с колебанием типа Hio2 па резонатор с сосредоточен юй емкостью с сохранением типа колебаний и всех параметров системы (частоты, мощности, величины модуляции). Отношепие плош,адей сечения обратного и прямого магнитных потоков выбрапо равным 3,5. За счет емкости объем резонатора по сравнению с объемом

обычного прямоугольного резонатора был уменьшен в 5,6 раза.

Ожидаемое теоретически рассчитанное возрастание чувствительности за счет уменьшения размеров и создания асимметрии резонатора

составляло 10,5 раз. Экспериментально измеренная величина возрастания отношения сигнал/шум иезначительио отличается от расчетного (8-10 раз).

Предмет изобретения

Объемный резонатор спектрометра электронного парамагнитного резонанса, состояпдий из сосредоточенной емкости и обхватываюш,ей

ее ко; ьцевой полости, половина которой заполнена образцом исследуемого .материала, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициеита заполнения, упомянутая половина полости с исследуемым образцом имеет уменьшенное поперечное сечение.