Радиоспектрометр эпр Советский патент 1979 года по МПК G01N27/78 

1

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано при конструи.ровании спектрометров ЭПР и анализе парамагнитных свойств физикохимических и биологических объектов, в частности торфа и углей.

Радиоспектрометры РЭ-1301 и ЭПА-2М содержат устройство получения магнитного поля в месте расположения образца, проходной измерительный резонатор, источник СВЧ-мощности (клистрон) и систему регистрации изменения мощности СЕЧ. Данные спектрометры позволяют регистрировать только сигналы поглощения ЭПР I.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является радиоспектрометр ЭПР для исследования парамагнитных веществ, содержащий устройство по.лучения магнитного поля, измерительный резонатор, источник СВЧ-мощности, регистратор изменения СВЧ-поля в измерительном резонаторе 2.

Данная конструкция позволяет на базе серийного радиоспектрометра РЭ-1301 создать прибор, способный производить одновременную регистрацию сигналов поглощения и дисперсии ЭПР. В данной конструкции регистрация сигнала дисперсии ЭПР производится по изменению напряжения на отражателе клистрона в момент резонанса.

Использование дополнительной модуляции постоянного магнитного поля с частотой 25 Гц, на которой производится регистрация сигналов дисперсии, вызывает рост помех от сети, что приводит к необходимости использования раздельных источников постоянного тока для питания накальных цепей клистрона и.блока автоматической подстройки частоты (АПЧ) источника СВЧмощности. Большая амплитуда дополнительной модуляции, сравнимая с полушириной

сигнала ЭПР, приводит к дополнительному ущирению линии сигнала ЭПР.

Основным недостатком описанной конструкции является невозможность регистрации спектров ЭПР в условиях облучения образца.

Цель изобретения - обеспечение возможности одновременной регистрации сигналов поглощения и дисперсии ЭПР в условиях облучения образца. Указанная цель достигается тем, что радиоспектрометр снабжен циркулятором, включенным между источником СВЧ-мощности и Н-плечом двойного Т-моста. Известно, что во вращающейся системе координат сигнал дисперсии )( обусловлен компонентой вектора намагниченности исследуемого образца вдоль направления вектора магнитной компоненты Hi СВЧ-поля (ось X), а сигнал поглощения X-компонентой вектора намагниченности образца вдоль оси у, перпендикулярной оси X. В то же время в элементах волноводного тракта при любой конфигурации электромагнитных полей электрическая и магнитная компоненты взаимно ортогональны. Поэтому в идеально согласованном Т-мосте отсутствует связь между плечами Н и Е. Если одно из боковых плеч подсоединить к рабочему резонатору, то сигнал СВЧ-мощности, отраженный от него будет поступать только в плечи Е и Н. Выделив соответствующей настройкой в плече Н сигнал дисперсии ЭПР, вследствие ортогональности сигналов X а также плеч Е и Н, В плече Е получают сигнал поглощения ЭПР. Выделив же последний в. плече Н, в плече Е получают сигнал дисперсии ЭПР. На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого спектрометра; на фиг. 2 - конструкция двойного Т-моста. Спектрометр содержит источник СВЧмощности 1, измерительный резонатор 2, рас положенный в межполюсном зазоре .электромагнита 3, двойной Т-мост 4, регулирующий короткозамыкающий порщень 5, аттенюатор 6, СВЧ-детекторы 7 и 8, регистратор 9, циркулятор 10 и источник облучения 11. Работает радиоспектрометр следующим образом. Источник СВЧ-мощности 1 создает имкроволновое поле, воздействующее на исследуемый образец, находящийся в измерительном резонаторе 2. Устройство получения магнитного поля 3 создает в .месте нахождения образца магнитное поле заданной величины. В момент наступления резонанса изменяется уровень СВЧ-мощности, отраженной от измерительного резонатора 2. Данное изменение и будет обуславливать сигнал ЭПР. СВЧ-мощность, отраженная от измерительного резонатора, поступает в одно из боковых плеч двойного Т-моста 4. Настроечным винтом двойного Т-моста (фиг. 2), регулирующим короткозамыкающий порщень 5 и аттенюатор 6, волноводный тракт настраивают таким образом, чтобы в плечо Е двойного Т-моста поступал сигнал дисперсии, а в плечо Н-сигнал поглощения ЭПР. СВЧмощность, поступаемая в плечо Е, детектируется СВЧ-детектором 7 и далее регистратором 9. Поскольку плечо П связано с источником СВЧ-мощности 1, то выделение сигнала ЭПР, поступающего в него, производится посредством циркулятора 10, СВЧдетектора 8 и регистратора 9. Выходное отверстие резонатора используется для подвода облучения от источника 11 к образцу. Формула изобретения Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса для исследования парамагнитных веществ в условиях облучения, содержащий устройство получения магнитного поля, измерительный резонатор, источник СВЧ-мощности, регистратор изменения СВЧ-поля в измерительном резонаторе и двойной Т-мост, отличающийся тем, что, с целью одновременной регистрации сигналов поглощения и дисперсии , электронного парамагнитного резонанса, он снабжен циркулятором, включенным между источником СВЧ-мощности и Н-плечом двойного Т-моста. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Технические описания к радиоспектрометрам РЭ-1301 и ЭПА-2М, 1974. 2. Абдулаев Г. В. и др. ДАН Аз. ССР, 27, № 11 - 12, 19, 1971 (прототип).

ФшЛ

Н