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

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может использоваться в приборостроительной промышленности при изготовлении спектрометров ЭПР.

По основному авт. св. № 750353 известен спектрометр ЭПР, содержащий устройство для получения постоянного магнитного поля, источник переменного трка модуляции магнитного поля, генератор и приемник мощности сверхвысоких частот (СВЧ), измерительный прямоугольный одноволновой .резонатор с внутренним элементом модуляции в виде двух металлических стержней, образующих контур с выводами для подключения -к источнику модуляции, причем стержни имеют в своих центральных частях утолщения и закреплены на расстоянии четверти длины резонатора по обе стороны от его центра. Такое устройство спект-рометра ЭПР обеспечивает повышение чувствительности при исследовании объемных образцов с диэлектрическими потерями в широком диапазоне частот модуляции 1 . . .

Однако измерительный резонатор имеет небольшой объем для размещения исследуемого образца, поскольку

поперечные, размеры прямоугольного резонатора ограничены, а однородное поле модуляции, создаваемое одиночной петлей, и магнитное поле СВЧ сосредоточены в ограниченной части рабочего объема, что затрудняет измерение спектров ЭПР крупных образцов, размещение элементов регулирования температуры образца и т. п..

10

Цель изобретения - увеличение рабочего объема. .

Поставленная цель достигается тем, что в спектрометр дополнительно введены обойма из диэлектрика,

15 установленная коаксиально внутри корпуса резонатора спектрометра, и модулирующие стержни, закрепленные в обойме из диэлектрика своими утолщенными частями и образующие

20 контур, причем количество дополнительных модулирующих стержней равно 2п, где п 1, 2, 3... .

На фиг. 1 схематически показан измерительный резонатор в разрезе,

25 вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг, 3 - схема соединений модулирующих стержней на торцевых стенках резонатора.

Измерительный резонатор содержит

30 шесть модулируквдих стержней 1-6

с утолщениями в их центральной части с изолированными от корпуса выводами, корпус резонатора с отверстием 8 связи; торцовые стенки 9 и 10 резонатора с отверстием 11 для исследуемого образца 12; стягивающие болты 13, обойму 14 из диэлектрика в виде кольца с отверстиями по его периметру.

Шесть изолированных от торцовых стенок 9 и 10 корпуса 7 резон -ора модулирующих стержней 1 - б сЪЪими утолщенными частями закреплены в обойме 14 из диэлектрика в отверстиях. Обойма 14 из диэлектрика коаксиально расположена относительно . | цилиндрического корпуса. резонатора и охватывает исследуемый об- разец 12.

Модулирующие стержни соединены между собой так, что образуют трехвиткойый контур с выводами Для подключе ния к источнику тока модуляции. Пропуская переменный ток модуляции через контур, образованный стержнями 1-6, в .месте расположения образца 12, можно получить магнитное поле, изменяющееся с Частотой модуляции. Поскольку снабженные утолщениями модулирующие 2тержни 1-6 массивны и жестко закреплены в резонаторе с ПОМОЩЬЮ; диэлектрической обоймы 14 на торцевых стенках 9 - . 10, возможная вибрация их внутри резонатора в сильном постоянном магнитном поле спектрометра сведена к мкнкмуму в широком диапазоне частот и амплитуд модуляции. Тем самым уменьшена паразитная нестаб1яльность рабочих параметров СВЧ-резонатора и. появление ложного сигнала (помехи) в приемнике СВЧ, что в конечном счете Обеспечивает высок ую чувствительность спектрометра в широком диапазоне частот модуляции.

вместе с тем утолщение части стержней 1-6 расположены в. диэлектрической обойме 14 в месте максимального сосредоточения электрической компоненты поля СВЧ цилиндрического резонатора с волной, близкой hO типу к KQ.. Обойма 14 йэ диэлектрика при этом не только Обеспечивает механическую жесткость модулирующего элемента, но и преимущественную концентрацию электрического поля СВЧ между соседними утолщенными частями стержней 1-6 при минимальной емкости их отиосительHj) корпуса резонатора. Благодаря

этому, в объеме цилиндрического резонатора образуются сосредоточенные емкости/ в них происходит заметная концентрация электрического поля, вытеснение его из места расположения

исследуемого образца 12, т. е. ид рабочей части объема резонатора, вследствие чего в рабочей части повышается пространственная однородность распределения магнитной компоненты

0 СВЧ. Это способствует уменьшению нереэонансного поглощения мощности СВЧ в исследуемых образцах с диэлектрическими потерями и повышению чувствительности спектрометра ЭПР.

s Конструкция цилиндрического резойатОра с указанной формой и размещением модулирующего элемента обеспечивает однородное и симметричное распределение магнитного поля СВЧ

Q и поля модуляции в большей части рабочего объема резонатора, что является существенным при исследовании крупнЕЛХ образцов с диэлектрическими потерями.

5 Для предлагаемой конструкции измерительного резонатора характерно уменьшение внешних размеров, повышение реального коэффициента заполнения и .увеличение широкополостности

Таким образом, применение изобретения обеспечивает увеличение рабочего объема При регистрации спектров ЭПР объемных образцов с диэлектрическими потерями в широком диапазоне Модуляции магнитного поля.

Формула изобретения .

40 Спектрометр электронного парамагнитного резонанса по авт. ев № 750353, о т л и ч а ю щ и,и с я тем, что, с целью увеличения рабочего объема, дополнительно введены

45. обойма из диэлектрика, установленная коаксиально внутри корпуса Резонатора спектрометра, и модуЛирукйдие стержни/ закрепленные в обойМе из диэлектрика, своими утолщенными частями и образующие контур, причём количество дополнительных модулирующих стержней равно 2п, где п- 1,

ft f J л

55 Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР №750353, кл. G 01 N 27/78, 1980.

f 7

f V

/ 7 8 фа2.2