Супергетеродинный спектрометр элект-РОННОгО пАРАМАгНиТНОгО РЕзОНАНСА Советский патент 1981 года по МПК G01N24/10 

1

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при изготовлении спектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Известен супергетеродинный спектрометр ЭПРГисодержащий систему регистрации тракт СВЧ с измерительным резонатором, электромагнит, схему автоматической подстройки частоты (АПЧ) сигнального генератора СВЧ по измерительному резонатору. Стабилизация частоты гетеродинного генератора СВЧ осуществляется путем стабилизации напряжения питания.

Отсутствие взаимной привязки частот сигнального и гетеродинного генераторов СВЧ требует применения широкополосной системы регистрации (в из- j вестном спектрометре ЭПР полоса пропускания УПЧ составляет 10 МГц), что пропорционально увеличивает уровень напряжения шумов на выходе УПЧ,

уменьшает стабильность и чувствительность спектрометра.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является супергетеродинный спектрс етр ЭПР C2l, содержащий электромагнит, тракт СВЧ, соединенный с измерительным резонатором, блоком регистрации, сигнальным и гетеродинным генераторами, схемой АПЧ, связанной с узлом электронной перестройки частоты. В этом спектрометре схема АПЧ гетеродинного генератора осуществляется по частоте сигнального генератора.

Для устойчивой работы устройства с двумя схемами АПЧ постоянная времени регулирования сигнального генератора выбирается много больше, чем постоянная времени регулирования гетеродинного генератора. Это приводит к возникновению дополнительных шумов, связанных с работой двух зависимых схем АПЧ и снижает стабильность спектрометра ЭПР. Целью изобретения является повышение стабильности работы и упрощекие устройства путем выполнения единой схемы АПЧ и,сигнальной и промежуточной частот, Указанная цель достигается тем, что в супергетеродинный спектрометр ЭПР, содержащий электромагнит, тракт СВЧ, соединенный с измерительным резонатором, блоком регистрации, сигральным и гетеродинным генераторами, схемой АПЧ, связанной с узлом электронной перестройки частоты, дополнительно введен бимодальный резонатор. Сигнальный генератор по ста билиаирующему входу связан с одной резонансной полостью бимодального резонатора, а гетеродинный генератор по стабилизирующему входу - с другой резонансной полостью бимодального ре .зонатора, который связан с узлом электронной перестройки. На чертеже представлена структурная схема супергетеродинного спектро метра ЭПР. Спектрометр содержит систему реги страции 1, электромагнит 2, тракт СВЧ 3с измерительным резонатором 4, сигнальный 5 и гетеродинный генерато ры 6, узел электронной перестройки частоты 7, схему АПЧ 8 по измеритель ному резонатору 4, бимодальный резон тор 9, СВЧ-колебания сигнального генератора 5 по стабилизирующему входу связан с оДним типом колебаний бимодального резонатора 9, а СВЧ-колебания гетеродинного генератора 6 по стабилизирующему входу - с другим ортогональньт .типом колебаний. Час.тоты колебаний многоходового резонатора отличаются на величину промежуточной частоты и синхронно управляют ся одним узлом электронной перестрой 1ш 7, взаимодействующим с двумя /типами колебаний и подключенным к схемам АПЧ 8 по измерительному резонатору 4. Спектрометр ЭПР работает следующим образом. Частоты Ы и Ып сигнального 5 и гетеродинного генераторов 6 СВЧ стаб лизированы по частотам резонатора 9, в котором возбузвдается два взаимноортогональных частотно-независимых типа колебаний с частотами . Каждьй генератор связан по стабилизи рующему входу через отверстие связи только с одним типом колебаний. Узел электронной перестройки часгитм 7 резонатора 9 с)беспечипл т прими-.жу частоты LUjf генератора (iB4 S к с-обственной частоте peaoHarojia 4 и синхронную перестройку частотъ ил генератора 6. При этом промежуточная частота (ПЧ, равная разности частот U- - t-O. , поддерживается постоя иноГ. Привязка частоты генератора СВЧ 5 к частоте резонатора 4 осуществ.пяется схемой АПЧ 8, которая управляет узлом электронной перестройки 7 при появлении сигнала рассогласования на выходе тракта СВЧ 3. Синхронная перестройка частот CU и (jJn осуществляется благодаря индуктивной или емкостной связи узла электронной перестройки 7, например варактора, взаимодействующего одновременно с двумя типами колебаний бимодального резонатора 9. Рабочими входами генераторы 5,6 подключены к тракту СВЧ 3, связанному с резонатором 4, расположенным в зазоре электромагнита 2. При выполнении условий наблюдения сигнала ЭПР на выходе тракта 3 формируется сигнал ЭПР на ПЧ, дальнейшая обработка которого ведется системой регистрации 7. Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве одной схемы АПЧ, которая обеспечивает одновременную автоматическую подстройку частот сигнального и гетеродинного генераторов СВЧ по частоте измерительного резонатора с более высоким быстродействием при сохранении постоянной промежуточной частоты, .-снижает уровень шумов на выходе устройства и за счет этого повышает стабильность резонанс .ных условий спектрометра ЭПР Формула изобретения Супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий электромагнит, тракт СВЧ соединенный с измерительным резонатором блоком регистрации, сигнальным и гетеродинным генераторами, схемой автоматической подстройки частоты, связанной с узлом электронной перестройки частоты, отличающийся тем, что, с целью повьшения стабильности работы и упрощения устройства путем выполнения еди(Ной схемы автоматической подстройки (сигнальной и промежуточной частот, 58535 дополнителыю пведеи бимодальный резонатор, причем сигналь1Пз1й генератор по стабилизирующему входу связан с одной pesonaficHOH полостью бимодального резонатора, а гетеродинный re ieратор по стабилизирующему входу с другой резонансной полостью бимодального резонатора, который связан с ysfiOM электронной перестройки. 5 3 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Р.С. Марон и др. Аппаратура для исследования электронного парамагнитного резонанса. Л.,Энергия 1968, с.46-48. 2.Т.Н. Wilmshurst, Electron Spin .Resonance Spectrometers, London,196 h. (прототип).

fffffffff// fffl

.