Супергетеродинный спектрометрэлЕКТРОННОгО пАРАМАгНиТНОгО РЕзОНАНСА Советский патент 1981 года по МПК G01N24/10 

(54) СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

1

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), может быть использовано в радиотехнической и других отраслях промышленности при изготовлении спектрометров ЭПР.

По основному авт. св. № 744310, известно устройство, повышающее стабильность работы супергетеродинного спектрометра ЭПР и содержапхее блок получения магнитного поля, сигнальный генератор СВЧ, гетеродинный генератор СВЧ, измерительный резонатор, смеситель СВЧ, блок регистрации сигнала ЭПР и узел стабилизации частоты, выполненный в виде единого блока из двух высокодобротных резонаторов, имеюших одинаковую форму, одинаковые размеры, изготовленных из одного материала и снабженных органами коррекции частоты, причем один из резонаторов соединен с гетеродинным генератором, а другой через рабочий резонатор с сигнальным генератором 1.

Однако при измерении образцов, меняюших свои характеристики во времени, или при нагреве измерительного резонатора элементами модуляции, электромагнитом и т.п. изменяется частота резонатора по отношению к частоте сигнального генератора, что снижает стабильность спектрометра и требует дополнительной операции коррекции частоты резонатора или сигнального генератора.

Цель изобретения - повышение стабильности работы супергетеродинного спектрометра ЭГ1Р при изменении частоты измерительного резонатора.

Поставленная цель достигается тем, что супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса дополнительно содержит фазовый детектор и два идентичных элемента электронной перестройки частоты сигнального и гетеродинного генераторов, причем вход фазового детектора подключен к выходу смесителя СВЧ, а выход подключен одновременно к обоим входам управления элементов электронной пе рестройки частоты генераторов.

Наличие фазового детектора и двух идентичных электронных элементов перестройки частоты генераторов (например, в виде варикапов или на основе железо-иттриевого граната) обеспечивает автоматическую синхронную подстройку частот сигнального и гетеродинного генераторов таким образом,

что частота сигнального генератора совпадает с частотой настройки измерительного резонатора при сохранении абсолютного значения промежуточной частоты.

На чертеже представлена блок-схема варианта описываемого супергетеродинного спектрометра ЭПР.

Спектрометр содержит блок 1 получения магнитного поля (электромагнит), сигнальный полупроводниковый генератор 2 СВЧ, гетеродинный полупроводниковый генератор 3 СВЧ, измерительный резонатор 4, смеситель 5 СВЧ, блок 6 регистрации сигнала ЭПР, блок из двух идентичных высокодобротных резонаторов 7 и 8, подключенных, соответственно, к генераторам 2 и 3 СВЧ, органы 9 и 10 коррекции частоты, резонаторов 7 и 8, фазовый детектор 11 и элементы 12 и 13 перестройки частоты, на основе идентичных парам-етрических диодов. Вход фазового детектора 11 подключен к выходу смесителя о СВЧ, а выход - одновременно к обоим входным клеммам элементов 12 и 13 перестройки.

Мощность сигнального генератора 2 подводится к образцу, помещенному в из.мерительный резонатор 4, где при определенном значении магнитного поля электромагнита 1 наблюдается явление ЭПР.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал ЭПР поступает на один вход смесителя 5 СВЧ, на второй вход которого пос тупает мощность гетеродинного генератора 3. На выходе смесителя 5 формируется сигнал промежуточной частоты, равный разности частот сигнального и гетеродинного генераторов. Стабилизация частоты генераторов 2 и 3 осуществляется блоком из двух высокодобротных резонаторов 7 и 8. При отличии частоты настройки измерительного резонатора 4 от частоты сигнального генератора 2 на выходе фазового детектора 11 вырабатывается управляющий сигнал, которым при помощи двух идентичных элементов 12 и 13 перестройки частоты, подключенных, соответственно, к резонаторам 7 и 8, автоматически и синхронно

перестраиваются частоты генераторов 2 и 3 таким образом, чтобы частота сигнального генератора 2 совпала с частотой наст ройки измерительного резонатора 4. Так как элементы перестройки 12 и 3 идентичны и подключены к идентичным системам

генераторов, абсолютное значение промежуточной частоты сохраняется при высокой стабильности.

Использование предлагаемого изобретения позволяет повысить стабильность работы спектрометра, особенно при измерении образцов, меняющих свои характеристики во времени.

Формула изобретения

Супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса по авт. св. № 744310, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы спектрометра при изменении частоты измерительного резонатора, спектрометр дополнительно содержит фазовый детектор и два идентичных элемента электронной перестройки частоты сигнального и гетеродинного генераторов, причем вход фазового детектора подключен к выходу смесителя СВЧ, а выход подключен одновременно к обоим входам управления элементов электронной перестройки частоты генераторов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 744310, кл. G 01 N 27/78, 13.02.78 (прототип).