Малогабаритный спектрометр электронного парамагнитного резонанса

Малогабаритный спектрометр электронного парамагнитного резонанса

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

CoIo3 Советскик

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ВТИЛЬСТВУ о о855460 (6() Дополнмтельное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 1012,>9 (2() 2848960/18-25 с присоединением заявим Ио(23) Приоритет

Опубликовано 150881. Ь оллетень 149 30

Дата опубликования описания 1Ь0881 р }м. к,.

G 01 и 24/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (53) УДК 538.11. ,3(088 8) рса, С Л. .="Шушмееич! т

B.E ° Куликовских, В.Н. Линев, Е.Я. и В.П. Яновский (72) Авторы изобретения

ЗнаМ&ЙИ -;.

lee«««-.

Белорусский ордена Трудового Красно государственный университет им.В.И. (7() Заявитель (54) ИАЛОГАБАРИТНЫИ СПЕКТРОИЕТР ЭЛЕКТРОННОГО

ПАРАИАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к технической физике и может быть использовано при изготовлении малогабаритных спектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЗПР) высокого разрешения для экспресс-анализа в геологии, металлургии, медицине и т.п.

Известен малогабаритный спектро« метр, содержащий электромагнит броневого типа, выполненный в виде двух соединенных между собой одинаковых оболочек и систему регистрации, в котором процесс установки параллельности (юстировка) плоскостей полюсных наконечников для полу- 35 чения максимальной разрешающей способности спектрометра осуществляется подбором толщины днстанционирующнх вкладьпаей, путем, многократной разборки и сборки электромагнита. Обеспечение параллельности достигается высокой точностью изготовления деталей устройства (1), Однако технология изготовления в этом случае является весьма тру" доемкой и, следовательно,.дорогостоящей. Юстировка, в обычном смысле слова, в данном устройстве отсутсгвует и коррекция степени однород- 30 ности магнитного поля в работающем спектрометре невозможна.

Известны спектрометры ЭПР, у которых для установки плоскопараллельности полюсных наконечников используются юстнровочные механизмы (2).

Известны также спектрометры высокого разрешения, юстировка полюсных наконечников которых осуществляется путем наклона последних с помощью тяг иэ немагнитиой стали, пропущенных через сердечники. Контроль однородности магнитного поля осуществляется известными способами, например путем построения картины пространственного распределения магнитного поля в рабочем зазоре оптическими методами или с помощью датчиков магнитного поля (2).

Однако процесс настройки спектрометра усложняется из-за влияния паразнтного зазора в магнитной цепи электромагнита, вносимого работой механизма юстировки, на величину магнитного поля. Влияние этого эффекта тем больше, чем вьше требования к точности юстировки.

Наиболее близким по технической сущности является малогабаритный спектрометр ЭПР, содержащий электро855460 магнит броневого типа, магнитопровод которого выполнен в виде двух стака-. нов, плотно соединенных между собой, блок развертки и модуляции, блок регистрации, блок СВЧ, рабочий резонатор, боковые стенки которого образованы торцами полюсных наконечников электромагнита, причем один из наконечников пропущен наружу через торцовую стенку магнитопровода и закреплен на ней посредством юстировочного механизма (3). t0

В данном спектрометре существенно уменьшен рабочий зазор электромагнита, что пропорционально повысило требования к плоскопараллельности полюсных наконечников. Отсюда возникает необходимость в более тонкой юстировке. Возрастает также влияние паразитного зазора, так как его величина превосходит значение допустимой неточности установки параллель- 20 ности плоскостей полюсных наконечников, причем изменение паразитного зазора в процессе юстировки проявляется как аддитивная помеха, снижающая точность контроля .изменения картины пространственной однородности 25 магнитного поля. В этом случае возникает аадача разделения этих двух эффектов, а именно: картины распределения поля, обусловленной непараллельностью плоскостей полюсных на- 30 конечников,и изменений абсолютного значения магнитного поля, обусловлен ных изменением паразитного зазора.

Этим объясняется сложность процесса тонкой настройки спектрометра и боль- 35 шне затраты времени.

Цель изобретения — упрощение настройки спектрометра путем устранения паразитного зазора в магнитной цепи электромагнита в процессе юстировки.

Указанная цель достигается тем, что в малогабаритном спектрометре

ЭПР, содержащем электромагнит броневого типа, магнитопровод которого выполнен в виде двух стаканов, плотно соединенных между собой. блок развертки и модуляции, блок регистрации, блок СВЧ, рабочий резонатор, боковые стенки которого образованы торцами полюсных наконечников электромагнита, причем один из наконечников пропущен наружу через торцовую стенку магнитопровода и закреплен на ней посредством юстировочного механизма, юстирово ный механизм включен в магнит- Я ную цепь магнитопровода и выполнен в виДе диска, закрепленного по пери" ферии на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода с кольцевой выемкой и снабженного по линии зак- . репления кольцевым выступом полукруглого сечения и радиальными прорезями по числу установленных юстировочных винтов, причем кольцевой выступ совмещен с кольцевой выемкой такой же конфигурации на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода.

На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого малогабаритного спектрометра ЭПР; на фиг. 2 — вариант конструкции электромагнита спектрометра с рабочим резонатором и юстировочным механизмом.

Малогабаритный спектрометр ЭПР содержит электромагнит 1 броневого типа, магнитопровод которого выполнен в виде двух стаканов 2 и 3, плотно соединенных между собой, блок 4 развертки и модуляции, слок 5 регистрации, блок б СВЧ, рабочий резонатор 7, боковые стенки которого образованы торцами полюсных наконечников 8 и 9 элек.ромагнита, причем один иэ полюсных наконечников 9 пропущен через торцовую стенку магнитопровода и закреплен на ней посредством юстировочного механизма, а юстировочный механизм включен в магнитную цепь магнитопровода и выполнен в виде диска 10, закрепленного по периферии на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода и снабженного по линии закрепления кольцевым выступом 11 полукруглого сечения и радиальными прорезями 12 по числу установочных юстировочных винтов 13, причем кольцевой выступ 11 совмещен с кольцевой выемкой 14 такой же конфигурации, выполненной на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода.

Спектрометр ЭПР работает следующим образом;

Исследуемый парамагнитный образец помещается в рабочий резонатор 7, в котором обеспечиваются. необходимые условия для наблюдения сигнала ЭПР: поляризующее магнитное поле, поле модуляции и развертки и электромагнитное поле СВЧ. Источником мощности .

СВЧ является блок б СВЧ, а развертка и модуляция магнитного поля осуществляется блоком 4 развертки модуляции. Сигнал ЭПР, сформированный на выходе блока б СВЧ, регистрируется и обрабатывается блоком 5 регистрации.

Опорный сигнал на частоте модуляции, необходимый для синхронного детектирования сигналов ЭПР в блоке

5 регистрации, формируется блоком 4 развертки и модуляции. Электромагнит

1 создает однородное поляризующее магнитное поле на образце. Юстировка параллельности плоскостей полюсных наконечников 8 и 9 для получения требуемой разрешающей способности спектрометра осуществляется с помощью юстировочного механизма. Юстировка производится дифференциальными юстировочными винтами 13, взаимодействующими с диском 10 и стаканом 3 и регулирующими в пределах упругой дефор855460 мации диска 10 наклон плоскости наконечника 9 относительно плоскости наконечника 8. С этой целью диск 10 снабжен по числу юстировочных винтов

13 радиальными прорезями 12, которые сообщают диску 10 дополнительную гибкость.

Так как радиальные прорези 12 выполнены параллельно магнитным силовым линиям, магнитное сопротивление цепи магнитопровода не изменяется в процессе юстировки. 3а счет шунтирующего действия диска 10 и наличия описанного выше жесткого закрепления его на стакане 3, магнитная цепь магнитопровода электромагнита 1 не имеет параэи=ных зазоров и поэтому абсолютное значение магнитного поля в рабочем зазоре не изменяется s процессе юстировки. Картина распределения магнитного поля в зазоре, таким образом, однозначно определяется только наклоном плоскости подвижного наконечника 9, что упрощает процесс контроля однородности магнитного.

Предлагаемый спектрометр упрощает процесс настройки спектрометров ЗПР, г

Формула изобретения

Малогабаритный спектрометр электронного парамагнитного резонанса .(ЭПР), содержащий электромагнит бро° невого типа, магнитопровод которого выполнен в виде двух стаканов, плотно соединенных между собой, блок развертки и модуляции, блок регистрации, блок СВЧ, рабочий резонатор, боковые стенки которого образованы торцами полюсных наконечников электромагнита, причем один из наконечников пропущен через торцовую стенку магнитопровода и закреплен на ней посредством юстировочного механизма, о тя и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения настройки спектро1О метра, путем устранения наразитного зазора в магнитной цепи электромагнита в процессе юстировки, юстировочный механизм включен в магнитную цепь магнитопровода и выполнен в виде дис35 ка, закрепленного по периферии на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода с кольцевой выемкой н снабженного по линии закрепления кольцевым выступом полукруглого сечез41 ния и радиальными прорезями по числу установленных юстировочных винтов, причем кольцевой выступ совмещен с кольцевой выемкой такой же конфигурации на внешней стороне торцовой стенки магнитопровода.

2$

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ 9 1937794, кл. G 01 N 27/78, 1973.

2. Карасик P.B. Физика и техника 0 сильных магнитных полей. М., Наука, 1964, с. 212.

3. Авторское свидетельство СССР

9 554491, кл. Я 01 N 27/78, 1976 (прототип).

Сюй/мф pFp

S55460

Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 акаэ 6894/59

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Преектная, 4

Составитель В. Покатилов

Редактор Н. Воловик 1ехредЛ. Пекарь Корректор С. Корниенко