Спектрометр электронного парамагнитного резонанса с фазовой автоподстройкой частоты

Спектрометр электронного парамагнитного резонанса с фазовой автоподстройкой частоты

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА С ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ , содержащий генератор СВЧ с входом управления частотой, опорный канал, состоящий из направленного ответвителя мощности СВЧ и последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, фазовращателя, амплитудного детектора СВЧ, блока усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ, блока моду ляционной регистрации производных сигналов ЭПР, и сигнальный канал, состоящий из последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, циркулятора, отражательного резонатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спектрометра за счет одновременной регистрации сигналов дисперсии и поглощения или их производных в широком диапазоне частот модуляции магнитного поля, в спектрометр дополнительно введен второй опорный канал, состоящий из ответвителя мощности СВЧ и последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, фазовращателя , фазового детектора, блока усиления и синхронного детектирования на частоте модуляций мощности СВЧ, блока модуляционi ной регистрации производных сигнала ЭПР и ключевого модулятора отраженной от изме (О рительного резонатора мощности СВЧ, причем фазовый детектор соединен через ключевой модулятор с вторым циркулятором, первый вход которого соединен с первым циркулятором, второй - с ключевым модулятором СВЧ, а третий - с амплитудным детектором первого опорного канала, а управляющий вход генератора СВЧ соединен с фазовым детектором на частоте модулясо оо ции мощности СВЧ.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК с у 4 G 01 N 24/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3700037/24-25 (22) 13.02.84 (46) 15.11.85. Бюл. № 42 (?1) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. акад.

А. Н. Севченко и Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ленина (72) И. 3. Рутковский, В. Ф. Стельмах и Л. В. Цвирко (53) 538.113(088.8) (56) Пул Ч. Техника ЭПР спектроскопии. М.:

Мир, 1970, с. 74.

Кириллов С. Т., Плахотников Ю. Г.

Супергетерогенный спектрометр ЭПР. — При- боры и техника эксперимента, 1981, № 5, с. 137 — 138. (54) (57) СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА С

ФАЗОВОЙ АВТОПОДСТРОЙКОЙ ЧАСТОТЫ, содержащий генератор СВЧ с входом управления частотой, опорный канал, состоящий из направленного ответвителя мощности СВЧ и последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, фазовращателя, амплитудного детектора СВЧ, блока усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ, блока моду„„SU„„1191800 A ляционной регистрации производных сигналов ЭПР, и сигнальный канал, состоящий из последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, циркулятора, отражательного резонатора, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спектрометра за счет одновременной регистрации сигналов дисперсии и поглощения или их производных в широком диапазоне частот модуляции магнитного поля, в спектрометр дополнительно введен второй опорный канал, состоящий из ответвителя мощности СВЧ и последовательно включенных ослабителя мощности СВЧ, фазоврашателя, фазового детектора, блока усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ, блока модуляционной регистрации производных сигнала ЭПР и Е

O ключевого модулятора отраженной от измерительного резонатора мощности СВЧ, причем фазовый детектор соединен через ключевой модулятор с вторым циркулятором, первый вход которого соединен с первым циркулятором, второй — с ключевым модулятором СВЧ, а третий — с амплитудным детектором первого опорного канала, а управляющий вход генератора СВЧ соединен с фазовым детектором на частоте модуляции мощности СВЧ. С0 а

1191800

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

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет одновременной регистрации сигналов дисперсии и поглощения или их производных в широком диапазоне частот модуляции магнитного поля.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого спектрометра ЭПР с фазовой автоподстройкой частоты.

Спектрометр содержит генератор СВЧ 1, первый опорный канал 2, состоящий из последовательно включенных ослабителя 3 мощности СВЧ, фазовращателя 4, амплитудного детектора СВЧ 5, блока 6 усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ и блока 7 модуляционной регистрации производных сигналов ЭПР, второй опорный канал 8, состоящий из последовательно включенных ослабителя 9 мощности СВЧ, фазовращателя 10, фазового детектора 11, блока 12 усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ и блока 13 модуляционной регистрации производных сигнала

ЭПР сигнального канала 14, состоящего из двух ответвителей 15 и 16 мощности СВЧ, ослабителя 17 мощности СВЧ, отражательного резонатора 18, включенного в измерительный канал с помощью циркулятора 19, ключевого модулятора 20 и второго циркулятора 21, первый вход которого соединен с циркулятором 19 измерительного резонатора 18, второй — с ключевым модулятором 20, например, на основе резонансной диафрагмы с р-и -диодом, а третий — с амплитудным детектором СВЧ 5 первого опорного канала 2. Выход ключевого модулятора 20 мощности СВЧ соединен с фазовым детектором 11 второго опорного канала 8, управляющий вход генератора СВЧ 1 соединен с выходом блока 12 усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции мощности СВЧ, а первый 2 и второй 8 опорные каналы соединены с генератором СВЧ 1 через ответвители 15 и 16 мощности СВЧ соответственно.

Мощность СВЧ от генератора 1 через ослабитель 17 и циркулятор 19 поступает в измерительный резонатор 18. Мощность, от5

1О

l5

45 раженная от резонатора 18 и несущая информацию о сигнале ЭПР, через циркулятор 21 поступает на ключевой модулятор 20 мощности СВЧ. В период времени, когда модулятор открыт, мощность СВЧ проходит к фазовому детектору 11, а при закрытом модуляторе отражается от него и через циркулятор 21 поступает к амплитудному детектору СВЧ 5. При этом на детектор 5 поступает также смещение от генератора СВЧ 1 через ответвитель 15 мощности СВЧ, ослабитель 3 и фазовращатель 4, а к детектору и фазовращатель 10. В результате амплитудный детектор СВЧ 5 работает в обычном для гомодинных спектрометров режиме и может быть настроен с помощью фазоврашателя 4 на регистрацию сигналов поглощения или дисперсии. В то же время детектор 11 настроен с помощью фазоврашателя

10 на регистрацию сигнала дисперсии, т.е. сдвиг между плечами детектора составляет

90 . Так как мощность СВЧ, поступающая от измерительного резонатора 18 к амплитудному СВЧ 5 и фазовому детектору 11, промодулирована по амплитуде ключевым модулятором 20, то и сигналы на их выходах модулированы с частотой модуляции

СВЧ. После избирательного усиления и синхронного детектирования на частоте модуляции СВЧ блоками 6 и 12 усиления и синхронного детектирования соответственно сигналы поступают на регистрирующие приборы, где регистрируются исходные сигналы (первообразные) ЭПР, причем в этом случае не проводится модуляция магнитного поля на месте расположения образца. По традиционному модуляционному способу регистрации сигнала ЭПР сигналы с блоков 6 и 12 поступают к блокам 7 и 13 модуляционной регистрации производных сигнала ЭПР соответственно.

Кроме того, поскольку детектор 11 работает в режиме фазового детектора, любое отклонение частоты генератора СВЧ 1 от частоты настройки измерительного резонатора 18 приводит к появлению на выходе детектора 11, а следовательно, и на выходе блока 12 сигнала соответствующего знака. Этот сигнал с выхода блока 12 поступает на управляющий вход генератора СВЧ 1 и сдвигает частоту генератора в сторону уменьшения этого отклонения частоты, т.е. осуществляется безмодуляционна я фазовая автоподстройка частоты по измерительному резонатору.

1 191800

Редактор Н. Швыдкан

Заказ 7150/40

Составитель А. Федоров

Техред И. Верес Корректор Л. Потай

Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, ж — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4