Измерительный прямоугольный резонатор для электронного парамагнитного резонанса Советский патент 1982 года по МПК G01N24/04 

(5А) ИЗНЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ РЕЗОНАТОР ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО PE3WAHCA

1

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использо- вано при разработке аппаратуры электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для количественных измерений, основанных на сравнении спектров исследуемого и калибровочного образцов.

Известен измерительный прямоугольный резонатор, работакндий на волне типа снабженный отверстием для ввода ампулы с образцом в область максимума Н - компоненты СВЧ-поля и петли модуляции магнитного поля 1J.

Данный резонатор в качестве рабочего резонатора спектрометра ЭПР позволяет путем поочередной регистрации спектров на частоте модуляции от исследуемого и калибровочного образцов и последующей математической обработки получить сведения об относительном содержании парамагнитных частиц в исследуемом образце.

Однако точность измерения данного устройства 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 сигналов от исследуемого и калибровочного образца и время на матемаtoтическую обработку результатов. Устройство не позволяет осуществлять непрерывный контроль концентрации исследуемого объекта.

IS

Наиболее близким техническим решением к изобретению является измерительный прямоугольный резонатор для ЭПР, работающий на волне типа Нр, Н-плоскости которой параллельны од20ной из стенок резонатора, с исследуемым и калибровочным образцами и двумя петлями модуляции магнитного поля при этом исследуемый и калибровоч ный образцы размещены в резонаторе в максимуме СВЧ-поля на расстоянии, равном целому числу полуволн основнего типа колебаний fZj. в аппаратуре электронного парамагнитного резонанса такие резонаторы применяются для выполнения относительных количественных измерений, базирующихся на сравнении сигналов ЭПР от исследуемого и калибровонного образцов. Регистрация сигналов от двух образцов ведется одновременно на одной или двух независимых частотах модуляции магнитного поля. Однако размещение исследуемого и калибровочного образцов по длине резонатора, в котором возбуждень три или более полуволн колебаний рабочего типа волны, ведет к увеличению размера резонатора и уменьшению коэффициента, заполнения. Недостатком известного резонатора является также невысокая точность измерений, ограни ченная пространственной неоднородностью магнитного поля в местйх расположения исследуемого и калибровочного образцов. Цель изобретение - повышение точности относительных измерений. Поставленная цель достигается тем что в измерительном прямоугольна резонаторе для электронного парамагнитного резонанса, работающем на вол не типа Н , Н-плоскости которой параллельны одной из стенок резонатора, с исследуемым и калибровочным образцами и двумя петлями модуляции магнитного поля, в полость резонатора параллельно Й-плоскостям введен плоский проводящий экран, прикрепленный к стенкам резонатора в верхне и нижней Е-плоскостях с обеспечением электрического контакта со стенками, причем с переднейи задней стен ками резонатора экран образует зазор исследуемый и калибровочный образцы с соответствующими им петлями модуля ции расположены в плоскостя;, параллельных плоскости экрана. На чертеже представлен измерительный резонатор для ЭПР. Измерительный резонатор является прямоугольным объемным резонатором, работающим на волне типа ° тором .размещенм исследуемый 1 и калибровочный 2 образцы в ампулах, две петли 3 и l модуляции магнитного поля, плоский проводящий экран 5, расположенный параллельно Н-плоскостям резонатора и прикрепленный к стенкам резонатора в Е-плоскостях с обеспечением электрического контакта со стенками резонатора по линиям сопряжения. Экран 5 образует зазоры 6 и 7 между передней и задней стенками резонатора, а ампулы I и 2 с петлями 3 и модуляции расположены симметрично по обе стороны экрана 5« Измерительный резонатор спектрометра электронного парамагнитного резонанса работает следующим обра зом. Для наблюдения сигнала ЭПР измерительный резонатор с исследуемым и калибровочным образцами возбуждают на основном колебании Hloj помещают в поляризующее магнитное поле, перпендикулярное плоскости экрана 5 и плоскостям петель 3 и 4 модуляции магнитного поля. Исследуемый 1 и калибровочный 2 образцы располагают симметрично по обе стороны экрана 5, в результате чего они пронизываются одними и теми же силовыми линиями поляризующего магнитного поля. С помощью петли 3 на образце 1 и с помощью петли k на образце 2, подклюменных к источникам модулирующего напряжения, осуществляется модуляция поляризующего магнитного поля. При выполнении условий наблюдения сигнала ЭПР устройство позв(оляет регистрировать сигналы от исследуемого и калибровочного образцов либо раздельно на разных частотах модуляции, либо разностный сигнал при противофазной модуляции магнитного поля на одной частоте. Проводящий экран 5, толщина которого выбирается исходя из глубины скиИ-слоя для данной частоты модуляции, обеспечивает развязку сигналов модуляции на исследуемом и калибровочном образцах. Вследствие того, что плоскость экрана 5 во всех точках параллельна магнитным силовым линиям СВЧ-поля в полости резонатора и перпендикулярна . электрическим силовым линиям, поле основного типа колебаний H,Q,J, возмущено не будет. Экран 5 оказывает фильтрую1чее действие для других,, неосновных типов колебаний, в частности колебаний Н..и Е . которые могут ,-. П Viif возбуждаться в случае, когда ширина резонатора равна его высоте. Предлагаемый измерительный резонатор позволяет разместить исследу