Малогабаритный спектрометр электрон-НОгО пАРАМАгНиТНОгО РЕзОНАНСА Советский патент 1981 года по МПК G01N24/10 

I

Изобретение относится к радиоспектiCKoiiim и может быть использовано при изготовлении малогабаритных спектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для экспресс-анализа В геологии, металлургии, медицине и т.п.

Известен радиоспектрометр, содержащ Й постоянный магнит с броневым магйитопроводом, между полюсными наконечниками которого расположен рабочий резонатор и систему формирования сигнала магнитного резонанса .

Однако известный спектрометр может работать только при одном значении напряженности поляризукяцего магнитного поля, так как снижает функциональные возможности спек-грометра.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является малоч габаритный спектрометр ЭПР, содержа-; щий постоянный магнит с магнитоп1 оводом и катушками модуляции, систему/ регистрации, рабочий резонатор с aiM|пулой для образца, блок сверхвысоких частот (СЕЧ), соединенный с первым входом системы регистрации, блок модуляции магнитного поля, первый выход , которого соединен со вторым входом системы регистрации, а второй выход - с катушками модуляции.

В известном спектрометре изменение величины напряженности поляризующего магнитного поля осуществляется изменением величины зазора между полюсными наконечниками в магнитной цепи постоянного магнита, куда помещается рабочий резонатор с образцом pj.

Известно, что отношение D/d (где D - диаметр полюсных наконечников магщ1та; d - расстояние между ними) определяет степень пространственной однородности поляризующего магнитного поля или радиальную и аксиальную вариации . По этой причине в известном устройстве измерение размера d IB процессе перестройки магнитного поля ведет к изменению пространственной однородности поляризующего магнитного поля и, как следствие, разрешающей способности и чувствительности спектрометра в диапазоне.перестройки поляризующего магнитного поля Следует отметить, что изменение ра бочего зазора, наряду с изменением поляризующего магнитного поля, ведет к изменению амплитуды поля модуляции на образце, что также является недостатком. Кроме того, такое техническое решение накладывает жесткие требования на механизм перемещения полюса магнита. Это связано .с обеспечением высокой степени параллельности плоскостей полюсных наконечников в каждом полЬжении подвижного полюса, что прив дит к существенному усложнению конструкции и снижению надежности магнита Цель изобретения - упрощение- конст рукции, повышение надежности и сохранение пространственной, однородности поляризующего магнитного поля в объеме образца при изменении значения напряженности магнитного поля. Указанная цель достигается тем, что в известном малогабаритном спектрометре ЭПР, содержащем постойнный магнит с магнитопроводом и катушками МОДУЛЯЦИИ, систему регистрации, рабочий резонатор с ампулой для образца, блок СВЧ, соединенный с первым входом системы регистрации, блок модуляции магнитного поля, первый выход которого соединен со вторым входом системы регистрации, а второй выход - с катушками модуляции, магнитопровод постоянного магнита вьшолнен в виде ; двух половин полого цилиндра , плотно соединённых между собой через диамагнитную шайбу и снабжен ферромагнитной гайкой, перемещающейся по телу цилиндра.. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого малогабаритного спектрометра ЭПР. Спектрометр ЭПР содержит постоянный магнит 1 и 2 с катушками 3 и 4 модуляции и магнитопровод в виде двух половин 5 и 6 полого цилиндра, плотно соединенных между собой через диамагнитную шайбу 7 и снабженный ферромагнитной гайкой 8, перемещающейся по телу цилиндра, рабочий резонатор 9 с образцом 10, расположенный в зазоре между полюсами постоянного магнита 1 и 2, блок 11 СВЧ, соединенный с первым входом системы 12 регистрации. блок 13 модуляции магнитного поля, который с одной стороны соединен со вторым входом системы 12 регистрации, а с другой стороны - с катушками модуляции Зи 4. Спектрометр работает следующим образом. В парамагнитном образце 10, размещенном в рабочем резонаторе 9, с помощью блока 11 СВЧ, генерирующего колебания СВЧ, блока 13 модуляции, создающей посредством катушек 3 и 4 после модуляции и постоянного магнита 1 и 2 создающего поляризующее магнитное поле, обеспечиваются необходимые резонансные условия для наблюдения сигнала ЭПР. Изменение величины напряженности поляризующего магнитного поля в зазоре, где расположен образец 10, осуществляется изменением магнитного сопротивления зазора магНитопровода 5 и 6,образованном диамагнитной шайбой 7,путем перемещения по телу цилиндра магнитопровода.5 и 6 ферромагнитной гайки 8. Регистрация сигналов ЭПР осуществляется системой 12 регистрации. Предлагаемый малогабаритньш спектрометр ЭПР по сравнению с известным обладает наличием постоянного зазора магнита, который обеспечивает постоянство пространственной однородности поляризующего магнитного поля в объеме исследуемого образца. Кроме того, устраняется влияние перестройки поляризующего магнитного поля на величину амплитуды поля модуляции на образце. Диамагнитная , определяющая диапазон перестройки магнитного поля постоянного магнита, обеспечивает жесткость конструкции и надежность всего устройства и позволяет путем подбора толщины шайбы осуществлять юстировку параллельности плоскостей полюсов магнита. Обеспечивается необходимая плавность и диапазон перестройки поляризующего магнитного поля без нарушения первоначальной юстировки, что снижает требования точности механизма перестройки и, тем самым, упрощает конструкцию спектрометра. Предлагаемое устройство реализовано на кафедре ядерной физики Белгосуниверситета им. В.И. Ленина. Создан малогабаритный спектрометр ЭПР со следующими параметрами: