Электронно-парамагнитный анализаторСОСТАВА Советский патент 1981 года по МПК G01N22/00 G01N24/00 

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для определения концентрации парамагнитных частиц в веществах. Известен электронног 1арамагнитный анализатор состава, содержащий последовательно включенные модулируемый сверх высокочастотный генератор, резонатор .с образцом, исследуемого состава и сверхвысокочастотный детектор, а также высокочастотный модулятор поляризующего магнитного поля в исследуемом образце, усилитель-преобразователь, на выходе которого включен синхронный детектор, источник опорного напряжения, выходы кото рого подключены соответственно к модули рующему входу модулируемого сверквысо- кочастотного генератора и второму входу синхронного детектора i. Однако известный анализатор не обеспечивает высокую стабильность пороговой чувствительности. Цель изобретения - повышение стабильности пороговой чувствительности. Поставленная цель достигается .гем, что в электронно-парамагнитном анализаторе состава, содержащем последовательно включенные модулируемый сверхвысокочастотный генератор, резонатор с образцом исследуемого состава и сверхвысокочастотный детектор, а также высокочастотный модулятор поляризующего магнитного поля в исследуемом образце, усилитель-преобразователь, на выходе которого включен синхронный детектор, источник опорного напряжения, выходы которого подключены соответственно к модулирующему входу модулируемого сверхвысокочастотногр генератора и второму входу синхронного детектора, к выходу высокочастотного модулятора последовательно подключены высокочастотный аттенюатор и высокочастотный сумматор, другой вход которого соединен с выходом сверх- высокочастотного детектора, а его выход . подключен к входу усилигеля-преобразовагеяя. ; На.чергеже приведена структурная схема предлагаемого устройства. . Электронно-парамагнитный анализатор состава, содержит посаецовательно вклю- . чеввые модулируемый сверхвысокочастот- ный (СВЧ) генератор 1, резонатор 2 с образцом исследуемого состава и сверхвысокочастотный детектор 3, а также высокочастотный модулятор 4 поляризующегв магнитного поля в исследуемом об{мзце, усилитель-преобразователь 5, на Ьыходе которого включен синхронный детектор 6, источник 7 опорного напряжения, выходы которого подключены соответственно к модулирующему входу модулируемого сверхвьюокочастотного генератора 1 и второму входу синхронного де тектора, к выходу высокочастотного мо- дуяятора4 последовательно подключены высокочастотный аттенюатор 8 и высоко.частотный сумматор 9, другой вход кото рого соединен с выходом сверхвысокочас тотного детектора 3, а его выход подклю чён к входу усилителя преобразователя. При помощи источника 7 опорного наоряя ния создается импульсная низкочастотная (НЧ) модуляция колебаний, СВЧ генератора 1. Поэтому полпериода НЧ ко лебаний СВЧ тракт находится во включен пом состоянии, а полпернода - в выключенном. Напряженность поляризующего маг цитного подя в объему образца 10 модулир етгоя высокочастотным (ВЧ) модулятором 4 по синусоидальному закону с амплитудой много меньшей ширины линии спектра электронного парамагнитного резонансног поглощения. При этом на выходе сверх- высокочастотного детектора 3 выделяется свгнал, пропорциональный первой производной линии ЭПР поглощения в образце 10 (сигнал ЭПР), имеющий Вд высокочастотных колебаний с импульсной Н4- 1одуляцией амплитуды. В течений попупериода НЧ колебаний, когда СВЧ тракт находится во включенном состоянии, часть СВЧ внергии из ре энагора, 2 поступает в отражательный СВЧ Модулятор 11. Отраженная от СВЧ модулятора 11 электромагнитная волна оказывается промодулированной по амплитуде сигналом, поступающим с ВЧ моиулетора 4 через ёлок 12 с регулируемым коэффициентом передачи. В результате на выходе СВЧ детектора 3 выделяется компенсирующий сигнал, имеющий структуру, что и сигнал ЗПР. Разностный сигнал, возникающий при отклонении компенсирующего сигнале от сигнала ЭПР анализируемого образца 10 и имеющий вид радиоимпульсов, поступает на один из входов ВЧ сумматора 9. На другой вход ВЧ сумматора 9с выхода . ВЧ модулятора 4 через ВЧ аттенюатор 8 приходит сигнал в виде немоцулированных колебаний. Сумма этих, сигналов усилива т- ся ВЧ усилителем 13 и детектируется ВЧ детектором 14. Полученный на выходе детектора 14 НЧ сигнал поступает в синхронный детектор, работа которого синхронизирована с работой модулируемого СВЧ генератора 1 сигналом от источника 7 опорного напряжения. Сигнал с выхода синхронного детектора 6 изменяет коэффициент передачи блока 12 и, следовательно, величину компенсирующего сигнала. Это происходит до тех пор, пока разностный сигнал на выходе СВЧ детектора 3 не уменьшится до величины, равной с-гатистической ошибке следящей системы, состоящей из резонатора 2, СВЧ детектора 3, ВЧ сумматора 9, усилителя-преобразователя 5, синхронного детектора 6, блока 12 и СВЧ модулятора 11. В результате сигнал на выходе синхронного детектора 6 пропорциональный сигналу ЭПР от анализируемого образца 10 размещенного .в поляризующем поле магнита 15 соответствует количеству парамагнитных частиц в этом образце. В таком анализаторе несущая радиоимпульсов, приходящих на один вход ВЧсумматора 9, и сигнал в виде немодулированных, колебаний, поступающий на другой вход, являются когерентными, поскольку они имеют один первоисточник, т. е. ВЧ модулятор 4. Причем фазы этих сигналов всегда практически совпадают (либо отличаются на,), так как цепи, по которым проходят сигналы, широкополосные и ни изменение параметров цепей, ни изменение частоты колебаний ВЧ модулятора 4 не влияет на их фазы. В результате сложения в ВЧ сумматоре радиоимпульсов и когерентных с ними непрерывных ВЧ колебаний, на выходе создается амплитудно-модулированный ВЧ сигнал, который после усиления детектируется амплитудным ВЧ детектором 14. В связи с когерентностью этих сигналов, амплитудной ВЧ детектор 14 работает в режиме синхронного детектирования. Нестабильность фазового сдвига в ВЧ уси- / янтеле 13, в одинаковой степени влияет как на фазу сигнала ЭПР, так и на фазу

опорного ВЧ сигнала, поэтому.разность фаз осгаегся постоянной.

Таким образом, прецлагаемоб устройство позволяет обеспечить стабильность пороговой чувствительности аналнзатора, так как независимо от изменения внешних УСЛОВИЙ или старения аппаратуры всегда будет сохраняться оптимальный фазовый сдвиг мехсоу йесущей детектируемого сигнала ЭПР и опорным сигналом ВЧ детектора. Вследствие этого повышается реальная пороговая чувсуввтеяьносгь, в упрощается эксплуатация анализатора, гак как отпадает необходимость в поостройке фазы опорного сигнала в процессе работы.

Формула изобретения

Зпектронно-парама гнигный анализатор состава, содержащий последовательно включенные модулируемый сверхвысо- кочастотный генератор, резонатор с образцом исследуемого состава и сверхвысоко-

частотный детектор, а также высокочастотный модулятор поляризующего магнитного поля в исследуемом образце, усилитель-преобразователь, на выходе которого включен синхронный детектор, источник опорного напряжения, выходы которого подключены соответственно к модулирующему входу модулируемого сверхвысокочастотного генератора и второму входу синхронного детектора, отличающийся тем, что, с целью повышения Стабильности пороговой чувствительности анализатора, к выходу высокочастотного модулятора последовательно подключены высокочастотный аттенюатор и вьюокочас- тотный сумматор, другой вход которого . соединен с выходом сверхвЫсокочастотного детектора, а его выход подключен к входу усилителя-чхреобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 219861, кл. Q 01N 27/78, 1968.