Супергетеродинный спектрометр элект-ронного парамагнитного резонанса

Супергетеродинный спектрометр элект-ронного парамагнитного резонанса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О Il И С А Н И Е (,853503

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 10. 12.,,79 (21) 2848959/18-25 (51 ) М. Кл.

3 с присоединением заявки ¹

G 0l 14 24/10

Государственный комитет (23) Приоритет (53) УДК538. )1 . 3 (088. 8) ло делам изобретений н открытий

Опубликовано 07.08.8) Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 09.08.81

В.Н. Линев, Е.Я. Фурса и С.С. Шушкевич (72) Авторы изобретения

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет имени В.И. Ленина (7I) Заявитель (54) СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО

ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к области технической физики и может быть использовано при изготовлении спектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).

Известен супергетеродинный спектрометр ЭПР11)содержащий систему регистрации тракт СВЧ с измерительным резонатором, электромагнит, схему автоматической подстройки частоты (АПЧ) сигю нального генератора СВЧ по измерительному резонатору. Стабилизация частоты гетеродинного генератора СВЧ осуществляется путем стабилизации напряжения питания.

Отсутствие взаимной привязки частот сигнального и гетеродинного генераторов СВЧ требует применения широкополосной системы регистрации {в известном спектрометре ЭПР полоса пропускания УПЧ составляет 10 МГц), что пропорционально увеличивает уровень напряжения шумов на выходе УПЧ, уменьшает стабильность и чувствительность спектрометра.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является супергетеродинный спектрсечетр ЭПР 21, содержащий электромагнит, тракт СВЧ, соединенный с измерительным резонатором, блоком регистрации, сигнальным и гетеродинным генераторами, схемой АПЧ, связанной с узлом электронной перестройки частоты. В этом спектрометре схема АПЧ гетеродинного генератора осуществляется по частоте сигнального генератора.

Дпя устойчивой работы устройства с двумя схемами АПЧ постоянная времени регулирования сигнального генератора выбирается много больше, чем постоянная времени регулирования гетеродинного генератора. Это приводит к возникновению дополнительных шумов, связанных с работой двух зависимых схем АПЧ и снижает стабилт ность спектрометра ЭПР.

3 85350

Целью изобретения является повы1 шение стабильности работы и упрощение устройства путем выполнения единой схе(ы АПЧ и,сигнальной и промежуточной частот.

Указанная цель достигается тем, что в супергетеродинный спектрометр

ЭПР, содержащий электромагнит, тракт

СВЧ, соединенный с измерительным резонатором, блоком регистрации, о сигнальным и гетеродинным генераторами, схемой АПЧ, связанной с узлом электронной перестройки частоты, дополнительно введен бимадальный резонатор. Сигнальный генератор по стабилизирующему входу связан с одной резонансной полостью бимодального

45 резонатора, а гетеродинный генератор по стабилизирующему входу — с другой резонансной полостью бимодального ре- 2о ,зонатора, который связан с узлом электронной перестройки.

FIa чертеже представлена структурная схема супергетеродинного спектрометра ЭПР. 25

Спектрометр содержит систему регистрации 1, электромагнит 2, тракт

СВЧ 3 с измерительнымрезонатором 4, сигнальный 5 и гетеродинный генераторы 6, узел электронной перестройки Зо частоты 7, схему АПЧ 8 по измерительному резонатору 4, бимодальный резонатор 9, СВЧ-колебания сигнального генератора 5 по стабилизирующему входу связан с оДним типом колебаний бимодального резонатора 9, а СВЧ-колебания гетеродинного генератора 6 по стабилизирующему входу — с другим ортогональным .типом колебаний. Час.тоты колебаний многомодового резона- 40 тора отличаются на величину промежуточной частоты и синхронно управляются одним узлом электронной перестройки 7, взаимодействующим с двумя типами колебаний и подключенным к схе- 45 мам АПЧ 8 па измерительному резонатору 4.

Спектрометр ЭПР работает следующим образом.

Частоты О2„ и Ш сигнального 5 и гетеродинного генераторов 6 СВЧ стабилизированы по частотам резонатора 9, в котором. возбуждается два взаимноо тогональных частотно-независимых то

55 типа колебаний с частотами М .3-Gag .

Каждьй генератор связан по стабилизирующему входу через отверстие связи только с одним типом колебаний. Узел

3 ф. электронной IIE pe(тройки ча(т О! кI 7 резонатора 9 Обеспечивает привязку частоты М,1 генератора СВЧ . к собственной частоте резонатора 4 я синхронную перестройку частоты (gag генс.— ратора 6. При этом .(тромежутсчная частота (ПЧ), равная разности частот

Ю1 - Ю, поддерживается постоянной.

Привязка частоты генератора СВЧ 5 к частоте резонатора 4 осуществляется схемой АПЧ 8, которая управляет узлом электронной перестройки 7 при появлении сигнала рассогласования на выходе тракта СВЧ 3. Синхронная перестройка частот Ю и (d осуществляется благодаря индуктивной или емкостной связи узла электронной перестройки 7, например варактора, взаимодействующего одновременно с двумя Типами колебаний бимодального резонатора 9. Рабочими входами генераторы 5,6 подключены к тракту СВЧ 3, связанному (. резонатором 4, расположенным в зазоре электромагнита 2. . 11ри выполнении условий наблюдения сигнХла ЭПР на выходе тракта 3 формируется сигнап ЭПР на ПЧ, дальнейшая обработка которого ведется системой регистрации 7.

Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве одной схемы АПЧ, которая обеспечивает одновременную автоматическую подстройку частот сигнального и гетеродинного генераторов СВЧ по частоте измерительного резонатора с более высоким быстродействием при сохранении постоянной промежуточной частоты,.снижает уровень шумов на выходе устройства и за счет этого повьппает стабильность резонансных условий спектрометра ЭПР.

Формула изобретения

Супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий электромагнит, тракт

СВЧ соединенный с измерительным резонатором, блоком регистрации, сигнальным и гетеродинным генераторами, схемой автоматической подстройки частоты, связанной с узлом электронной перестройки частоты, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьппения стабильности работы и упрощения устройства путем выполнения еди,ной схемы автоматической подстройки ,сигнальной и промежуточной частот, 85350 дополнительно введен бимодальный резонатор, причем сигнальный генератор по стабилизирующему входу связан с одной резонансной полостью бимодального резонатора, а гетеродинный генератор по стабилизирующему входу— с другой резонансной полостью бимодального резонатора, который связан с узлом электронной перестройки.

3 6

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. P.Ñ. Марон и др. Аппаратура для исследования электронного парамагнитного резонанса. Л., Энергия", 1968 с.46-48.

2. Т.Н. Wilmshurst, Electron Spin

Resonance Spectrometers, London,1967

h. 157-159 (прототип).

Составитель В, Покатилов

Редактор Л. утехина ТехредЖ.Кастелевнч Корректор.:В. Синицкая

Заказ 5641 18 Тиразк 907 Подписное

ВИИИПИ 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