Способ количественного анализаВЕщЕСТВ Советский патент 1981 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к области количественного анализа веществ методом электронного парамагнитного резонанса и может быть использовано для онределения концентрации парама нитных центров в веществах. Известен компенсационный способ количественного анализа веществ методом электронного парамагнитного резонанса(ЭПР)с использованием исследуемого и калибровочного образцо которые помещают в разные точки рабочего резонатора tl. Регистрация сигналов от двух образцов ведется на одной или двух независимых часто -тах модуляции. Недостатком известного способа является сложность аппаратурной реа лизации, связанная с большими габар тами рабочего резонатора и магнитной системы, что является следствие высоких требований к пространственной однородности MaiHUTHoro папя. Известен способ количественного анализа веществ с использованием исследуемого и калибровочного образцов, которые поочередно помещают в одну точку рабочего резонатора, включсшщий регистрацию и относительное измерение концентрации исследуемого образца путем сравнения пиковых или интегральных интенсивностей спектров ЭПР исследуемо гон калибровочного образцов. В качестве калибро вочного образца используют ве1цество то же, что и исследуемое, или другое вещество, но с заранее известной концентрацией Г2. Точность известного способа анализа ограничена погрешностью, обусловленной изменением параметров рабочего резонатора при поочередной смене образцов и временной нестабильностью коэффициента передачи системы регистрации. Общее время измерения включает время на раздельную регистрацию с;и1- налов от исследуемого и калибровочного образцов и время на математическую обработку результатов. Извест ный способ не позволяет осуществлять непрерывный контроль концентрации. Нанболее близким по технической сущности к изобретению является способ количественного анализа вещества включающий регистрацию спектров ЭПР на частоте модуляции и сравнение сиг налов ЭПР исследуемого и калибровочного образцов помещенных в один и тот же объем резонатора Сз1. Регистрация сигналов ЭПР ведется на одной частоте модуляции, спектры сигналов не перекрываются, так как разделены по полю, и следовательно, по времени регистрации. Известный способ исключает ошибку, связанную с изменением параметров резонатора, так как исследуемый и калибровочный образцы постоянно находятся в резонаторе. Однако из-за разнесения во времени и по полю регистрации спектров ЭПР точность измерения концентра ции невысока, так как в этом случае сказывается временная нестабильност всей системы регистрации, а также нелинейность развертки магнитного поля по диапазону. Последовательная запись и обработка спектров увеличивают время измерений. Известный способ не позволяет осуществлять непрерывный контроль концентрации. Целью изобретения является .повьпиение точности и сокращение времени анализа. Указанная цель достигается тем, что в способе количественного анализа веществ по методу ЭПР, включающем регистрацию спектров ЭПР на частоте модуляции и сравнение сигналов ЭПР исследуемого и калибровочного образцов, помещаемых в один и тот же объем резонатора, в качестве калибровочного образца используют анизотропное вещество со значительно больщей степенью анизотропии относительно исследуемого образца, вводят модуляцию с -фактора и сигналы ЭПР исследуемого и калибровочного образцов регистрируют одновременно. В предлагаемом способе модуляция резонансных условий 1.V: gf{bH,(I) где - постоянная Планка: ) - частота электромагнитного СВЧ облучения. - фактор образца: |1 - магнетон Бора, Н - поляризующее магнитное поле, и соответственно регистрация сигналов ЭПР осуществляется на двух частотах. Во-первых модулируют магнитное поле SincjJMt,(2) где Ио начальное значение напряженности поляризующего магнитного поля: LO.. частота модуляции магнитного поля: амплитуда модуляции напряженности магнитного поля, вектор которой направлен параллельно вектору напряженности магнитного поля HQ, а во-вторых, осуществляют модуляцию О -фактора (). где g (Ф/ - начальное значение о -фактора образца, расположенного под углом Ф к вектору напряженности магнитного поля Ид I частота модуляции pf -фактора:амплитуда модуляции pf -фактора. Модуляцию g -фактора образца можно получить как модуляцией угла vp положения образца, так и модуляцией угла вектора напряженности магнитного поля HQ . В случае изотропности исследуемого образца в качестве калибровочного образца используется вещество с любой степенью анизотропии, спектр которого перекрывается со спектром исследуемого образца. Если исследуемое вещество анизотропно, то степень анизотропии калибровочного образца определяется требуемой точностью измерения. Например, для получения точности измерения не хуже 1% необходимо, чтобы степени анизотропии исследуемого и калибровочного образцов отличались примерно в 100 раз. Щ)и развертке поляризующего магнитного поля HO на частоте модуляции магнитного поля и)., регистрируется суммарный сигнал от исследуемого и калибровочного образцов, а на частоте модуляции gf -фактора - только один сигнал от калибровочного образца. Таким образом, появляется возмож ность одновременного получения сигна лов от исследуемого и калибровочного образцов, сравнивая которые, можно определить концентрацию парамагнитных центров в неизвестном веществе. При этом временная нестабильность системы регистрации и нелинейность магнитного поля одинаково сказываются на обоих образцах, что повышает точность относительных измерений. Сокращается время регистрации и, сле довательно, время анализа, так как информацию о сигналах исследуемого и калибровочного образца получают одновременно за одну развертку магнитного поля. Причем в процессе измерений может осуществляться и математическая обработка полученных результатов, что позволяет непрерывно контролировать изменения концентр ции. Кроме того, может быть применен один и тот же калибровочный образец, наиболее выгодный в метрологическом отношении для измерения концентрации различных веществ. В этом случае достаточно изменять только начальное положение Ф анизотропного калиброво пого образца дпя совмещения его спект-ju pa CO спектром ЭПР исследуемого образца. Предложенный способ значительно уменьшает время, затрагиваемое на 56 процесс измерения свойств вещества. Формула изобретения Способ количественного анализа веществ, включающий регистрацию спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР на частоте модуляции и сравнение сигналов ЭПР исследуемого и калибровочного образцов, помещаемых в один и тот же объем резонатора, отличающийся тем, что, с целью повьпления точности и сокращения времени анализа, в качестве калибровочного образца используют анизотропное вещество со значительно больщей степенью анизотропии, чем анизотропия исследуемого образца вводят модуляц1ге) р -фактора и сигналы ЭПР исследуемого и калибровочного образцов регистрируют одновременно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1 Патент США № 3197692, кл.324-5, 1965. 2.Авторское свидетельство СССР 484452, кл. G 01 N 27/78, 1975. 3.SchoBler W, Kizsch О., ZaBmann J. Die Bestimmunq der Spinkonzentration mit der paramagnett-Schen Electronen resonanz, Zeitshrieft fur Chemie T973, 13, № 1C, 364-372(прототип) .