Спектрометр электронного парамагнитного резонанса

Спектрометр электронного парамагнитного резонанса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАНАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (ЭПР J , СОДбр) жавший электромагнит, с системой питания , основной СВЧ-генератор, блок СВЧ с измерительным резонатором в зазоре магнита, блок регистрации ЭПР-сигнала и блок ВЧ-модуляции с мо,« дуляционными катушками в зазоре магнита; систему автоматической под«зтрОйки частоты, подключенную к измерительному , резонатору через блок СВЧ, от ли ч а кщ-и и с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона автоматической стабилизации частоты спектрометра по измерительн я(у резонатору, спектрометр ЭПР имеет СВЧ-смеситель с П-образной амплитудно-частотной характеристикой и дополнительный СВЧ-генератор широкого диапазона электронной пе естройки частоты, на два входа смесителя подключены основной и до- f полнительиый СВЧ-генераторы, выход смесителя через блок СВЧ подан на измерительный резонатор, выход системы .ар.томатической подстройки, частоад подклкчены к дополнительному СВЧ-те-1 иёратору. . .г

(19) (11), .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК

3(Я) 0 01 М 24/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ. Г ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОР6НСМУ СПИЦВТФЛЬСТВУ (21 ) 3468013/18-25 зазоре магнита, блок регистрации (22)12.07.82 ЭПР-сигнала и блок ВЧ-модуляции с мо (46)07.01.84, Вюл. Р 1 дуляционными катушками в зазоре маг(72 ) В. 3. Дранкин, К.B. Зайцев, нита, систему автоматической подР.С. Иарон и A.Ñ. Сердкк стройки частоты, подключенную к нз(71)Ленинградский ордена Ленина влек-, мерительному резонатору через блок тротехннческий"институт им. В.И.Улья-: СВЧ, о т л и ч а ю щ-и и с я тем, нова (Ленина) что, с целью расьжрения динамичес(53)б21.317.4(088.8) . . кого диапазона автоматической стаби(56)1. Веру Дж, Болтон Дж. Теория и .; лизации частоты спектрометра по практическое приложение метода ЭПР : измерительному резонатору, спектроN., "Мир", 1975. метр ЭПР имеет СВЧ-смеситель с П-об2. РадиоопеКтрометр ЭЛектрОНнОГо разной амплитудно-частотной харак парамагнитного резонатора РЭ 1306. теристикой и дополнительный СВЧ-генеТехническое описание и инструкция ратор широкого диапазона электронной по эксплуатации разработка СКВ Анели- перестройки частоты, на два входа тического Приборостроения ИТО AH СССР., смесителя подключены основной и до- Я (прототип) . . полнительный СВЧ-генераторы, выход (54)(57) СПЕКТРОИЕТР ЭЛЕКТРОННОГО . смесителя через блок СВЧ подан на

ПАРАмАГИИТНОГО .РЕЗОНАНСА (ЭПР), содЕР 1 измерительный резонатор, выход систежавий электромагнит,с системой пита- мы автоматической подстройки частония, основной сВч-генератор, блок ты подключены к дополнительному сВч-геСВЧ с измерительным резонатором в - нератору.

1065749

Изобретение относится к радиоспектроскопии электронного парамагнитного резонанса ЭПР

В практике измерений, выполняемых методом ЭПР, наиболее широкое распространение получили спектро- 5 метры трех-сантиметрового диапазона с ВЧ-модуляцией магнитного поля и рабочим резонатором, работакщим на отражение (13.

Наиболее близким к предлагаемому 10 является спектрометр ЭПР, содержащий электромагнит, соединечный с системой питания, генератор СВЧ, блок

СВЧ с измерительным резонатором, в зазоре электромагнита, блок регистрации ЭПР-сигнала и блок ВЧ-модуляции с модуляционными катушками в зазоре магнита, систему АПЧ, выход которой соединен с генератором

СВЧ (2t.

Недостатком известного спектрометра является ограниченный динамйческий диапазон работы системы автоматической подстройки частоты (АПЧ)

В современных спектрометрах исполь".; зуют генераторы СВЧ на отражательных клистронах или на диодах Ганна.

Они имеют диапазон электронной перестройки частоты порядка 10 МГц для первого н 1-2 МГц для второго типа генераторов. Отражательные клистроны имеют требуемые, с точки зрения ч вствительно ти спектрометра,шумовые характеристики только при работе вблизи максимума эоны генерации. Именно это обстоятельство и 35 ограничивает динамический диапазон .

АПЧ таких генераторов. В генераторах на диодах Ганна электронное управление частот осуществляют варактором. Диапазон управления частот в 40 этом случае определяется степеньк связи вактора с генератором, которая не может быть сделана достаточно боль., шой из-за недопустимого ухудшения шумовых характеристик генератора.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона автомати-ческой стабилизации частоты спектрометра по измерительному резонатору.

Гоставленная цель достигается тем, что в спектрометр ЭПР, содержащий электромагнит с системой питания, основной СВЧ-генератор, блок

СВЧ с измерительным резонатором в зазоре магнита, блок регистрации

ЭПР-сигнала и блок ВЧ-модуляции с модуляционными катушками в зазоре магнита, содержащий систему автоматической подстройки частоты, подключенную к измерительному резонатору через блок СВЧ, введены СВЧ-смеси 60 тель с П-образной амплитудно-частотной характеристикой и дополнительный

СВЧ-генератор широкого диапазона. электронной, перестройки частоты, на два входа смесителя подключены 65 основной и дополни тель ный СВЧ- генераторы, а выход смесителя через блок СВЧ годан на измерительный резонатор, выход системы АПЧ, несущий сигнал частотной расстройки относительно измерительного резонатора, подключен к дополнительному СВЧ-генератору, к его управляющему элементу электронной перестройки частоты генерации.

На чертеже представлена блок-схема спектрометра электронного парамагнитнсго резонанса.

Спектрометр ЭПР содержит электромагнит 1 с системой 2 питания, основной СВЧ-генератор 3, блок СВЧ 4 с измерительным резонатором 5 в зазоре магнита, блок 6 регистрации ЭПР-сигнала и блок 7 ВЧ-модуляции с изме- . рительными катушками 8 в зазоре магнита, систему 9 автоматической подстройки частоты, подключенную к измерительному резонатору через блок

СВЧ, СВЧ-смеситель 10 с П-образной амплитудно- частотной характеристикой, дополнительный СВЧ-генератор

11 широкого диапазона электронной перестройки частоты.. На два входа смесителя подключены основной и дополнительный СВЧ-генераторы, выход смесителя через блок СВЧ подан на измерительный резонатор. Выход системы автоматической подстройки частоты подключен к дополнительному генератору.

Спектрометр ЭПР работает следующим образом..

Энергия СВЧ-колебаний от основного генератора поступает на первый вход смесителя, энергия от дополнительного генератора - на его второй вход. B смесителе образуются СВЧ-колебания, представляющие собою суперпозицию комбинационных частот вида г где М - частота основного СВЧ-генератора; частота дополнительного

СВЧ-генератора;

i@i, - целые числа.

На выходе смесителя благодаря П-образной АЧХ выделяют в зависимости от настройки генераторов частоту,ф + „ либо - М г, точно равную собственной частоте измерительного резонатора. При частотном отклонении любого из двух генераторов от выбранного режима в системе АПЧ, использукщей измерительный резонатор в роли частотного дискриминатора, возникает сигнал ошибки, величин и знак которого соответствует расстройке частоты

9, * МА относительно резонатора. Сигнал ошибки в роли управляющего сигнала поступает на элемент электронной перестройки частоты дополнитель1065749

IX кл

Предлагаемый спектрометр ЭПР

ГОСТ В 16869-80

Параметр

ХХХ кл

d"× 1/ч

10-В

5ь10 ь

2:10

5 --10

1 0-"4

К, 1/ч

3f, спин/Гс

1 10""

5.10

5.10"о

2 ° 10 0 ного генератора и изменяет его частоту, а следовательно, и частоту.1 и так, чтобы величина расстро ки стремилась к нулю. Остальные блоки спектрометра работают так же, как в случае прототипа. Величина. ухода частот 5 обоих генераторов ограничена уровнем технического решения этих генераторов. Taic, суммарный часовой уход частот основного и дополнительного генераторов беэ применения их термо- 10 статирования составляет не более

«+2 МГц при колебаниях их температуры на 10©С. При этом зона генерации основного СВЧ-генератора имеет зна« чение не менее 300 МГц, а дополнительно СВЧ-генератора около 100 МГц при рабочей частоте 300 МГц . Поскольку укаэанные значения ухода частот этих генераторов суцественно меньше зон генерации, то работа предлагаемого спектрометра ВПР устойчива.

В таблице приведены требуемые по ГОСТ э 16869-80 и измеренные в процессе испытаний значения нестабильности рабочей частоты(А)нестабильности резонансных условий (К) и чувст- вительности <5 1

Заказ 11033/44

828 Подписное

Ф ал ППП "Патент", ород,ул.Проектная,4