Малогабаритный радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса Советский патент 1982 года по МПК G01N24/10 

I

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при изготовлении малогабаритных радиоспектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для экспресс - анализа в геологии, металлургии, медицине и т.п.

Известен радиоспектрометр ЭПР, содержащий активный магнитный элемент, в частности постоянный магнит, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, блок развертки магнитного поля с катушками развертки и блок регистрации данном радиоспектрометре изменение величины поляризующего магнитного поля на образце достигается изменением величины рабочего зазора в магнитной цепи постоянного магнита. При этом рабочая точка постоянного магнита не должна выходить за пределы линии возврата, поскольку это вызывает размагничивание постоянного магнита. Поэтому диапазон перестройки магнитного поля определяется положением граничных точек линии возврата на кривой размагничивания постоянного магнита. Для известных магнитных материалов диапазон перестройки обычно не превышает 150 мТл.

Недостатком данного устройства, таким образом, является узкий диапазон перестройки магнитного поля, а также нарушение пространственной однородности магнитного поля в рабочем зазоре в процессе его перестройки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является малогабаритный радиоспектрометр ЭПР, содержащий активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, и вспомогательным зазором, снабженным механизмом для из,менения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистрации. причем активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный заз включены в магнитную цепь последова тельно. Изменение величины магнитно го поля в рабочем зазоре осуществля ется за счет изменения величины маг нитного сопротивления вспомогательн го зазора, которое регулируется с помощью механизма изменения магнитного сопротивления 2. Диапазон перестройки индукции магнитного поля в рабочем зазоре известного радиоспектрометра состав ляет макс . S{Rp+R +R) МММ- s(R +Rp+R T где В ,6,,.,- максимальное и мини ЛАС1К С iV и мальное значения магнитного поля соответственно; - фиктивная намагничивающая сила постоянного магнита; площадь сечения полюсных на конечников; магнитное сопротивление рабочего зазора; внутреннее магнитное сопро тивление постоянного магнита;магнитное сопротивление маг нитопровода; R - максимальное магнитное сопр тивление вспомогательного зазора, В процессе регулировки магнитного поля сохраняется его пространственна однородность в рабочем зазоре, поскольку величина рабочего зазора не изменяется. Тем не менее диапазон ре гулировки индукции магнитного поля в этом случае также не превышает 150 мТл. Это обусловлено положением граничных точек линии возврата на кривой размагничивания, за пределы которых не должна выходить рабочая точка постоянного магнита. Недостатком известного устройства, таким образом, является узкий диапазон перестройки магнитного поля в рабочем за зоре. Цель изобретения - расширение диа пазона перестройки магнитного поля в рабочем зазоре. Указанная цель достигается тем, что в малогабаритном радиоспектромет ре электронного парамагнитного резонанса, содержащем активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, и вспомогательным зазором, снабженным механизмом для изменения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистрации, активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный зазор включе ны в магнитопровод параллельно. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого малогабаритного радиоспектрометра электронного парамагнитного резонанса I Радиоспектрометр ЭПР содержит активный магнитный элемент 1, магнитопровод 2 с рабочим зазором 3 в котором расположен измерительный резонатор k, и вспомогательным зазором 5 снабженным механизмом 6 дляГ изменения магнитного сопротивления, блок развертки 7 магнитного поля с катушками 8 развертки, блок 9 регистрации, причем активный магнитный элемент 1, рабочий за.зор 3 и вспомогательный зазор 5 включены в магнитопровод 2 параллельно. Радиоспектрометр ЭПР работает следующим образом. Исследуемый образец помещается в измерительный резонатор А, который располагается в поляризующем магнитном поле, создаваемом в рабочем зазоре 3 активным магнитным элементом 1. Для прохождения области резонанса блок развертки 7 с помощью катушек 8 развертки создает изменяющееся магнитное поле. Одновременно в блоке 9 регистрации создаются необходимые резонансные условий для наблюдения резонанса. При выполнении условия резонанса на выходе блока 9 регистрирует-, ся сигнал ЭПР. Установка необходимой величины индукции В магнитного поля в рабочем зазоре 3 осуществляется путем перераспределения магнитного потока, создаваемого активным магнитным элементом 1, между участком цепи магнитопровода с рабочим зазором 3 и участком цепи со вспомогательным зазором 5. Это достигается изменением Mai- нитного сопротивления вспомогательного зазора 5 с помощью механизма 6 изменения магнитного сопротивления. Максимальное значение индукции магнитного поля Вддд| в рабочем зазоре 3 достигается тогда, когда магнитный поток активного магнитного элемента 1 полностью направлен в участок цепи с рабочим зазором 3. В этом случае длина вспомогательного зазора 5 максимальна (Rn Rp) и /лаке S(Rp + R + R) В сво(о очередь, минимальное значение индукции в рабочем зазоре 3 устанавливается при зашунтированном вспомогательном зазоре 5 (в О когда магнитный поток активного магнитного элемента 1 полностью направлен в участок цепи магнитопровода со вспомогательным зазором 5MMH S R, Таким образом, в рабочем зазоре 3 можно получить практически нулевое значение индукции магнитного поля, что расширяет диапазон регулировки магнитного поля. При этом рабочая точка активного магнитного элемента не выходит за пределы линии возврата, так как при уменьшении величины индукции магнитного поля в рабочем зазоре общее магнитное сопротиаоениецепи уменьшается. В таблице представлены диапазоны регулировки магнитного поля в радиоспектрометрах, построенных по известной и предлагаемой схемам. Результаты приводятся дЛя радиоспектрометров, у которых магнит имеет длину рабочего зазора р 15 мм, длину постоянного магнита р 100 мм и сечение 5 2 см для различных активных магнитных материалов.

О Г-х

о

1Л LA

-а

о

о

О Г

01

ГГ1

-3-IT

1Л

LA

LA

«I

А

о

О

О

CD ОО

о см

о

tvj

ГА

ГА

S 8 S S

(

I

(

С5

о

о

vO

40

о

о

г I

LA О

-3- сэ

о

J

о

;:;-;:: ij

СГ|

ил

сз

п

о

г- .- ,-

о

С5оо

ГАРАГАt

U) о

чо о

u о

UI сэ

см

см о

см

о

о

LA

LA

о

СО

-:3biСМ

з: 1

ь:

су. сг

2

S Формула изобретения МалогаЬаритный радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, и вспомогательным зазором, в котором размещен механизм для изменения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистра ции, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона 89 10 перестройки магнитного поля в рабочем зазоре, активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный зазор включены в магнитопровод параллельно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США N , кл. , опубгик. 1977. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке f 2793987/18-25, кл. G 01 N 27/78, 15.01.80 (прототип) .