Спектрометр двойного эпр-гамма резонанса

 

Изобретение относится к спектроскопии гамма-магнитного резонанса, может быть использовано в ядерной физике, физике твердого тела и позволяет расширить функциональные возможности спектрометра за счет использования устройств создания высокого давления. В исходном состоянии спект-. рометра, когда -кванты еще не успели ионизировать молекулы газа, мостовая СВЧ-схема сбалансирована и на выходе СВЧ-детектора 12 имеется сигнал постоянного уровня. В тот момент, когда J1 -кванты вызывают ионизацию, изменяется проводимость среды в газовом объеме 7, что приводит к разбалансу мостовой схемы. На выходе СВЧ- детектора вьщеляется электрический импульс при регистрации каждого кванта . Изменение поглощения СВЧ-излучения в образце также проявляется в разбалансе мостовой схемы, но отклик детектора носит квазистатический характер . Функции детектирования - квантов и СВЧ-излучения выполняет единый детектирующий узел, что создает возможность для введения устройств с,оздания давления. 1 ил. & (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (И) (584 G01N 24 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3- »

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 I) 4002001/31-25 (22) 25. 11.85 (46) 23,08,87. Бюл. У 31 (71) Научно-исследовательский институт ядерной физики при Томском политехническом институте им. С.М.Кирова (72) Н.П.Диденко, B.È.Çåëåíöoâ и В.М.Фалькович (53) 538 .69 . 083 . 2 . 539. 1?2(088 .8) (56) Монич В.В. Газовые детекторы с регистрацией свечения разряда. ПТЭ

У 51980, с. 7. (54) СПЕКТРОМЕТР ДВОЙНОГО ЭПР-ГАММАРЕЗОНАНСА (57) Изобретение относится к спектроскопии гамма-магнитного резонанса, может быть использовано в ядерной физике, физике твердого тела и позволяет расширить функциональные воз-можности спектрометра за счет использования устройств создания высокого давления. В исходном состоянии спект-. .рометра, когда -кванты еще не успели ионизировать молекулы газа, мостовая СВЧ-схема сбалансирована и на выходе СВЧ-детектора 12 имеется сигнал постоянного уровня. В тот момент, когда -кванты вызывают ионизацию, изменяется проводимость среды в газовом объеме 7, что приводит к разбалансу мостовой схемы. На выходе СВЧдетектора выделяется злектрический импульс при регистрации каждого кванта. Изменение поглощения СВЧ-излучения в образце также проявляется в разбалансе мостовой схемы, но отклик детектора носит "квазистатический" характер. Функции детектирования у квантов и СВЧ-излучения выполняет единый детектирующий узел, что создает возможность для введения устройств создания давления. I ил.

1 1332

Изобретение относится к спектроскопии гамма-магнитного резонанса и может быть использовано в ядерной физике, физике твердого тела.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей спектрометра за счет осуществления воэможности исследований при высоких давлениях и низких температурах.

На чертеже изображена функциональная схема спектрометра двойного ЭПРгамма-резонанса.

Спектрометр содержит источник 1 постоянного магнитного поля (сверхпроводящий соленоид), мессбауэровс— кий источник у -квантов 2, допплеровский привод 3, задающий генератор 4, исследуемый образец 5, сверхвысокочастотный (СВЧ) резонатор 6,, зам— кнутый газовый объем 7, прозрачные для СВЧ- и гамма-излучений стенки 8, поршень сильфонного пресса 9„ СВЧи гамма-прозрачные стенки 10, СВЧгенератор 11, СВЧ-детектор 12, реги стрирующее устройство 13, счетное устройство (многоканальный анализатор импульсов) 14.

Спектрометр работает следующим

30 образом.

В исходном состоянии, когда кванты еще не успели ионизовать молекулы газа, мостовая СВЧ-схема сбалансирована и на выходе СВЧ-детектора

12 присутствует сигнал постоянного З5 уровня. В тот момент, когда 1" — излучение вызывает процесс ионизации, происходит изменение проводимости среды в месте, где расположен газовый объем 7. Это приводит к разбалан- 40 су мостовой схемы, вследствие чего на выходе СВЧ-детектора 12 вьделяется электрический импульс при регистрации каждого 1 -кванта. При этом время разбаланса мостовой схемы и, следо- 45 вательно, длительность импульса определяется временем релаксации ионизированных молекул газа и составляет величину 10 . Измерение электронного парамагнитного резонанса произ- 50 водится при временах разверток магнитного поля как минимум на несколько порядков больших этих величин, т.е. время прохождения через резонансную линию составляет не менее десятков 55 секунд. Изменение поглощения СВЧизлучения в образце также проявляется в разбалансе мостовой схемы, но отклик детектора носит "квазистатический" характер. Испол| эуя на входах устройств 14 (для 7 ----квантов) и 13 (для СВЧ-излучения) RC-цепь с постоянной времени (10 - — 1) с легко обеспечить режим одновременной регистрации по одному каналу и ЭПР и ЭПРгамма-резонансов.

Таким образом, в предлагаемом устройстве в отличие от известного СВЧи гамма-излучение распространяются по одной оси, причем функции детектирования гамма-квантов и СВЧ-излучения выполняет единый детектирующий узел, тем самым создается воэможность для введения устройств создания давления.

П р и м е p . Используемый резонатор миллиметрового диапазона, цилиндрический возбуждается на типе волны Н,„ . Торцовые стенки резонатора располагаются перпендикулярно направлению распространения гамма-излучения мессбауэровского источника Со 7 ак9 тивностью 5 10 Бк (МИКХ-6) . Одна из них является поршнем сильфонного пресса 9, который развивает давление до 5 кбар. Рабочей жидкостью является гелий, а значит эксперимент можно про водить при низких -.емпературах. Другой опорой пресса является СВЧ- и гамма-прозрачная стенка 10, введенная дополнительно параллельно торцовой. Расстояние между опорой и, поршнем регулируется согласно размера образца 5.

Газовый объем образуется также двумя СВЧ- и гамма-прозрачными стенками 8 толщиной 2 мм. Используемым газом служит смесь аргона, азота и углекислого газа, находящаяся при атмосферном давлении. Длина газового промежутка выбирается из наилучшего согласования элементов СВЧ-тракта при данной длине волны.

В проведении эксперимента важен выбор материала стенок газового объема торцовых стенок резонатора, поршня и опоры. Они должны быть радиопрозрачны для У -излучения 14,4 КэВ (источник Со ) и вьдерживать высокие давления, а также обладать как можно меньшими активными потерями, чтобы не вносить существенных потерь в

СВЧ-тракт, которые ведут к затуханию СВЧ-колебаний. Таким материалом является сапфир, для которого показатель активных потерь tg о 10

В предлагаемем устройстве наблюдается весь мессбауэровский спектр в

1332206

Составитель С.Рыков

Редактор И.Шулла Техред М.Ходанич . Корректор Е.Рошко

Заказ 3825/39 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная. 4 присутствии ЭПР-перехода, что дает возможность следить, в частности, эа шириной и положением линий, которые могут изменяться вследствие изменений параметров сверхтонких взаимо5 действий, вызванных ЭПР-накачкой. Использование внешнего давления расширяет диапазон исследуемых параметров.

Формула из обретения 10

Спектрометр двойного ЭПР-гаммарезонанса, содержащий источник постоянного магнитного поля, мессбауэровский источник ф -квантов с npu t5 водом, соединенным с задающим генератором, счетное устройство, СВЧ- резонатор, подсоединенный посредством

СВЧ-тракта в виде мостовой схемы к

СВЧ-генератору и СВЧ-детектору, выход которого подключен к регистрирующему устройству,.о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей спектрометра за счет осуществления воэможности исследований при высоких давлениях и низких температурах, оси потоков СВЧ и гамма-излучения совпадают, в плече СВЧ-тракта, подключенном к СВЧ-резонатору, поперек него дополнительно установлены две параллельные друг другу прозрачные для СВЧ- и гамма-излучения стенки, ограничивающие в СВЧ-тракте замкнутый объем, заполненный газом, а выход СВЧ-детектора дополнительно подключен к счетному устройсту.