Малогабаритный спектрометр электронного парамагнитного резонанса Советский патент 1981 года по МПК G01N24/10 

Изобретение относится к техничес кой физике и может быть использован при изготовлении малогабаритньос спе трометров электронного парамагнитно резонанса (ЭПР) высокого разрешения для экспресс-анализа в геологии, кю таллургии, медицине и т.п. Известен малогабаритный спектрометр, содержащий электромагнит броневого типа, выполненный в виде двух соединенных между собой одинаковых оболочек и систему регистраци в котором процесс установки параллельности (юстировка) плоскостей полюсных наконечников для получения максимальной разрешающей способности спектрометра осуществляется подбором толщины дистанционирующих вкладышей, путем, многократной разборки и сборки злект х) магнита. Обеспечение паргишельности достигается высокой точностью изготовления деталей устройства 1J. Однако технология изготовления в этом случае является весьма трудоемкой и, следовательно, лорогостоя щей. Юстировка, в обычном смысле слова, в данном устройстве отсутствует и коррекция степени однородности магнитного поля в работающем спектрометре невозможна. Известны спектрометры ЭПР, у которых для установки плоскопараллельности полюсшлх наконечников используются юстировочные механизмы (2}. Известны также спектрометры высокого раэршиения, юстировка полюсных наконечников которых осуществляется путем наклона последних с помощью тяг мэ немагнитной стали, пропуценtedx через сердечники. Контроль однородности магнитного поля осуществляется известными способами, например путем построения картины пространственного распределения магнитного поля в рабочем зазоре оптическими методами или с помощью датчиков магнитного поля 2. Однако процесс настройки спектрометра усложняется из-за влияния паразитного зазора в магнитной цепи электромагнита, вносимого работой механизма юстировки, на величину магнитного поля. Влияние этого эффекта тем больше, чем вьвце требования к точности юстировки. Наиболее близким по технической сущности является малогабаритный спектрометр ЭПР, содержащий электромагнит броневого типа, магнитопровод которого вьтолнен в виде двух стаканов, плотно соединенных между собой, блок развертки и модуляции, блок регистрации, блок СВЧ, рабочий резонатор, боковые стенки которого образованы торцами полюсных наконечников электромагнита, причем один из наконечников пропущен наружу через тррцовую стенку магнитопровода и закреплен на ней посредством юстировочного механизма 3.

В данном спектрометре существенно уменьшен рабочий зазор электромагнита, что пропорционально повысило требования к плоскопараллельности полюсных наконечников. Отсюда возникает необходимость в более тонкой юстировке. Возрастает также влияние паразитного зазора, так как его величина превосходит значение допустимой неточности установки параллельности плоскостей полюсных наконечников, причем изменение паразитного зазора в процессе юстировки проявляется как аддитивная помеха, снижающая точность контроля изменения картины пространственной однородности магнитного поля. В этом случае возникает задача разделения этих двух эффектов, а именно: картины распределения поля, обусловленной непараллельностью плоскостей полюсных наконечников, и изменений абсолютного значения магнитного поля, обусловлен ных изменением паразитного зазора. Этим объясняется сложность процесса тонкой настройки спектрометра и большие затраты времени. „

Цель изобретения - упрощение настройки спектрометра путем устранения паразитного зазора в магнитной цепи электромагнита в процессе юстировки.

Указанная цель достигается тем, что в малогабаритном спектрометре ЭПР, содержащем электромагнит броневого типа, магнитопровод которого выполнен в виде двух стаканов, плотно соединенных между собой, блок развертки и модуляции, блок регистрации блок СВЧ, рабочий резонатор, боковые стенки которого образованы торцами полюсных наконечников электромагнита причем один из наконечников пропущен наружу через торцовую стенку магнитопровода и закреплен на ней посредством юстировочного механизма, юстирово ный механизм включен в магнитную цепь магнитопровода и выполнен в виде диска, закрепленного по пери ферии на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода с кольцевой выемкой и снабженного по линии закрепления кольцевым выступом полукруглого сечения и радиальными прорезями по числу установленных юстировочных винтов, причем кольцевой выступ совмещен с кольцевой выемкой

такой же конфигурации на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого малогабаритного спектрометра ЭПР; на фиг. 2 - вариант конструкции электромагнита спектрометра с рабочим резонатором и юстировочным механизмом. Малогабаритный спектрометр ЭПР . содержит электромагнит I броневого типа, магнитопровод которого выполнен в виде двух стаканов 2 и 3, плотно соединенных между собой, блок 4 развертки и модуляции, с.лок 5 ре- , гистрации, блок 6 СВЧ, -рабочий резонатор 7, боковые стенки которого образованы торЦами полюсных наконечников 8 и 9 элекдромагннта, причем один из полюсных наконечников 9 пропущен через торцовую стенку магнитопровода и закреплен на ней посредством юстировочного механизма, а юстировочный механизм включен в магнитную цепь магнитопровода и выполнен в виде диска 10, закрепленного по периферии на внешней стороне торцово стенки магнитопровода и снабженного по линии закрепления кольцевым выступом 11 полукруглого сечения и радиальными прорезями 12 по числу установочных юстировочных винтов 13, причем кольцевой выступ 11 совмещен с кольцевой выемкой 14 такой же конфигурации, выполненной на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода.

Спектрометр ЭПР работает следующи образом;

Исследуемый парамагнитный образец помещается в рабочий резонатор 7, в которомобеспечиваются. необходимые условия для наблюдения сигнала ЭПР: поляризующее магнитное поле, поле модуляции и развертки и электромагнитное поле СВЧ. Источником мощности СВ является блок 6 СВЧ, а развертка и модуляция магнитного поля осуществляется блоком 4 развертки модуляции. Сигнал ЭПР, сформированный на выходе блока 6 СВЧ, регистрируется и обрабатывается блоком 5 регистрации.

Опорный сигнал на частоте модуляции, необходимый для синхронного детектирования сигналов ЭПР в блоке 5 регистрации, формируется блоком 4 развертки и модуляции. Электромагнит 1 создает однородное поляризующее магнитное поле на образце. Юстировка параллельности плоскостей полюсных наконечников 8 и 9 для получения требуемой разрешающей способности спектрометра осуществляется с помощь юстировочного механизма. Юстировка производится дифференциальными юстировочными винтами 13, взаимодействующими с диском 10 и стаканом 3 и регулирующими в пределах упругой дефорации диска 10 наклон плоскости наконечника 9 отног:ительно плоскости . наконечника 9. С этой целью диск 10 снабжен по числу юстировочных винтов 13 радиальными прорезями 12, которые сообщают диску 10 дополнительную гибкость.

Так как радиальные прорези 12 выполнены параллельно магнитным силовым линиям, магнитное сопротивление цепи магнитопровода не изменяется в процессе юстировки. За счет шунтирующего действия диска 10 и наличия описанного выше жесткого закрепления его на стакане 3, магнитная цепь магнитопровода электромагнита 1 не имеет паразитных зазоров и поэтому абсолютное значение магнитного поля в рабочем зазоре не изменяется в процессе юстировки. Картина распределения магнитного поля в зазоре, таким овраэом, однозначно определяется только наклоном плоскости подвижного наконечника 9, что упрощает о процесс контроля однородности магнитного.

Предлагаемый спектрометр упрощает процесс настройки спектрометров ЭПР.

f

Формула изобретения

Малогабаритный спектрометр электронного парамагнитного резонанса janp), содержащий электромагнит броневого типа, магнитопровод которого выполнен в виде двух стаканов, плотно

.S3

-4::соединенных между собой, блок развертки, и модуляции, блок регистрации блок СВЧ, рабочий резонатор, боковые стенки которого образованы торцами полюсных наконечников электромагнита, причем один из наконечников пропущен через торцовую стенку магнитопровода и закреплен на ней посредством юстировочного механизма, о тпичающийся тем, что, с целью упрощения настройки спектрометра, путем устранения паразитного зазора в магнитной цепи электромагнита в процессе юстировки, юстировочны механизм включен в магнитную цепь магнитопровода и выполнен в виде диска, закрепленного по периферии на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода с кольцевой выемкой и снабженного по линии закрепления кольцевым выступе полукруглого сечення и радиальными прорезями по числу установленных юстировочных винтов причем кольцевой выступ совмещен с кольцевой выемкой такой же конфигурации на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ 1937794, кл. G 01 N 27/78, 1973.

2.Карасик Р.В. Физика и техника сильных магнитных полей. М., НауI I

, 1964, с. 212.

ка

3. Авторское свидетельство СССР 554491, кл. G 01 N 27/78, 197 (прютотип).

Сигнал JW

tf

fO

11