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

1

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

Известны спектрометры ЭПР, в которых для устранения медленных изменений (дрейфа) частоты источника , сверхвысоки частот (СВЧ) используется система, автоматической подстройки- частоты (АПЧ), сравнивающая частоту источника СВЧ с частотой настройки измерительного резонатора 1.

Однако такие спектрометры не позволяют регистрировать сигнал диспер- . сии обычным способом. Более того система АПЧ по измерительному резонатору становится малозффектизной по мере снижения подводимой к ре зон атору мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является спектрометр ЭПР, содержащий гене ратор СВЧ стабилизированный эталонным резонатором, имеющий устройство коррекции частоты, измерительный резонатор с петлей модуляции магнит- , ного пол-я и ампулой для образца, причем эталонный и измерительный резонаторы выполнены в виде единого блока, имеют одинаковую форму и раз-, меры, изготовлены из одного материала, циркулятор, соединенный с генёра тором СВЧ, измерительным резонатором и блоком регистрации ЭПР, модулятор магнитного поля, связанный с петлей модуляции измерительного резонатора 2 .

10

Однако при работе данного спектрометра из-за неизбежного нагрева измерительного резонатора элементами модуляции изменяется частота наст зойки измерительного резонатора по от15ношению к частоте эталонного резонатора. Это снижает стабильность работы спектрометра и требует проведения дополнительной периодической операции коррекции частоты настройки

20 измерительного или эталонного резонаТора.

Целью изобретения является повышение стабильности спектрометра ЭПР при малых мощностях СВЧ в измеритель25ном резонаторе.

Поставленная цель достигается тем, что в спектрометре ЭПР, содержащем генератор СВЧ, стабилизированный эталонным .резонатором, имеющим

30 устройство коррекции частоты, измерительный реэонатор с петлей модуляции магнитного поля и ампулой для образца, причем эталонный и измерительный резонаторы выполнены в виде единого блока, имеют одинаковую форму и размерл, изготовлены из одного материала, циркулятор, соединенный с генератором СВЧ, измерительным резонатором и блоком регистрации сигнала ЭПР, модулятор магнитного поля, связанный с петлей модуляции измерительного резонатора, эталонный резонатор имеет нагреватель, соединенный с модулятором магнитного поля, идентичный петле модуляции измерительного резонатора.

На представлена блок-схема предлагаемого спектрометра.

Спектрометр содержит генератор СВЧ 1, эталонный резонатор 2 с нагревателем 3 и устройством коррекции частоты 4, измерительный резонатор 5 с петлей модуляции б и ампулой для образца 7, модулятор магнитного паля 8, циркулятор 9 и блок регистрации сигнсша ЭПР 10.

Мощность СВЧ от генератора СВЧ 1, стабилизированного известными спо- собами эталонным резонатором 2, через циркулятор 9, поступает в измерительный резонатор 5, а затем,отразившись от него, через циркулятор 9 поступает в блок регистрации сигнала ЭПР 10. При смене 7 с помощью устройства коррекции 4, частоту настройки эталонного резонатора 2 подстраивают к частоте измерительного резонатора 5. Поскольку в месте расположения исследуемого образца 7 с помо1дью модулятора 8 и петли 6 осущ;ествляется малая модуляция резонансного магнитного поля, то и МОЩНОСТ)

СВЧ, отражающаяся от измерительного резонатора 5 и несущая информацию о сигнале ЭПР, также оказывается промодулированной. При мгипых амплитудах модуляции магнитного поля в условиях пренебрежимого нагрева петлей модуляции б и нагревателя 3 резонаторов 5 -И 2 нагрев , их электромагнитом, элементами электроники и т.п. не ш зывает существенной взаимной растройки их частот, благодаря выполнению резонаторов в виде единого целого. Увеличение амплитуды модуляции магнитного поля вызывает коррелированный нагрев измерительного резонатора 5 петлей модуляции б и эталонного резонатора 2 нагревателемЗ. Из-за того, что эталонньгй 2 и измерительный 5 резонаторы идентичны по форме, размерам и материгшам, а нагреватель идентичен петле модуляции, этот нагрев одинаков.

Таким образом, благодаря тому, что эталонный и измерительный резонаторы выполнены в виде единого блока из двух резонаторов, имеющих близкие температурные коэффициенты частоты (идентичны по форме, размеру 5 и материалу) и эталонный резонатор имеет нагреватель (идентичный петле модуляции измерительного резонатора), соединенный с выходом модулятора магнитного поля, устраняется температурная расстройка частоты настройки измерительного резонатора относительно частоты настройки эталонного резонатора, т.е. повышается стабильность работы спектрометра ЭПР при

5 малых мощностях СВЧ в измерительном резонаторе и больших амплитудах модуляции магнитного поля.

Использование предлагаемого изоб- . ретения особенно эффективно при проектировании малогабаритных спектрометров ЭПР, где неизбежны температурные градиенты.

Формула изобретения

Спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий генератор сверхвысоких частот, стабилизированный эталонным резонатором, име0 ющим устройство коррекции частоты, измерительный резонатор с петлей модуляции магнитного поля и ампулой для образца, причем эталонный и измерительный резонаторы выполнены в

5 виде единого блока, имеют одинаковую . форму и размеры, изготовлены из одного материала, циркулятор, соединенный, с генератором СВЧ, измерительным резонатором и блоком регнстрадни снг0 нала ЭПР, модулятор магнитного поля, связанный с петлей модуляции измерительного резонатора, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы спектрометра при малых мощностях в измери тельном резонаторе, в эталонный резонатор введен нагреватель, соединенный с 1и дулятором магнитного поля, выполненный идентично петле модуляции магнитного поля в измерительном

0 резонаторе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Марон Р.С., Позняк А.Л. и Шушкевич С.С. Аппаратура для исследова5 ния электронного парамагнитного ре- . зонанса. Л., Энергия, 1968, с. 46-84.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 2579925,кл.С 01 N 27/78, 1978 (прототип).