Супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса

 

О П И С А Н И Е «>7443)Q

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 13.02.78 (21) 2579925/18-25 (51) М.Кл.-" б 01 Х 27/7 с присоединением заявки—

Государственный комитет (23) Приоритет— по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано 30.06.80. Бюллете:;ь М 24 (53) УДК 620.183 (088.8) (45) Дата опубликования описания 30.06.80 (72) Авторы изобретения

В. В. Гусаков, В. А. Жидович и В. Ф. Стельмах (71) Заявитель

Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет (54) СУПЕР ГЕТЕРОДИ ННЫЙ СПЕКТРОМЕТР

ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

Настоящее изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть отспользовано в радиотехнической и других отраслях промышленности при изготовлении спектрометров

ЭПР.

Известны супергетеродинные спектрометры ЭПР, включающие блок получения магнитного поля, стабилизированные сигнальный;и гетеродинный генераторы СВЧ измерительный резонатор, смеситель СВЧ и блок регистрации сигнала ЭПР (1). Общим недостатком этих устройств является невысокая стабильность работы спектрометра, связанная с низкой абсолютной стабильностью промежуточной частоты вследствие того, что схемы стабилизации сигнального и гетеродинного генераторов СВЧ автономны.

Из известных спектрометров ЭПР наиболее близким по технической сущности является супергетеродинный спектрометр (2).

Этот спектрометр включает блок получения магнитного поля, сигнальный генератор СВЧ, гетеродинный генератор СВЧ, узел стабилизации частот, измерительный резонатор, смеситель СВЧ, один из входов которого подключен к гетеродинному генератору, а другой через измерительный резонатор к сигнальному генератору, а выход — к блоку регистрации сигнала ЭПР.

Стабилизация частоты сигнального генератора осуществляется относительно измерительного резонатора сигналом ошибки, вырабатываемым специальной цепью автоматической подстройки частоты (АПЧ).

В то же время гетеродинный генератор стабилизируется цепью АПЧ относительно сигнального генератора так, чтобы промежу10 точная частота, равная разности частот гетеродннного и сигнального генераторов, оставалась постоянной. Такая схема стабилизации позволяет получать высокую абсолютную стабильность промежуточной частоты.

Недостатком данного уст|ройства является невысокая стабильность работы, связанная с применением в качестве узла стабилизации частот сложной цепи АПЧ, в которой используются радиотехнические элементы и следящие системы, змсняющп свою работу при воздействии внешних фак".оров (модуляторы СВЧ, усилители часто" модуляции, фазовые детекторы и др.) .

В процессе работы приборов вибрации, вариации питающего напряжения, воздействие модуляторов приводят к нарушениям в работе элементов схемы АПЧ, результатом чего является нестабильная, работа всего спектрометра ЭПР.

744310

Целью изобретения является повышение стабильности работы супергетеродинного спектрометра 3IIP. Указанная цель достигается тем, что в супергетеродинном спектрометре ЭПР узел стабилизации частоты выполнен в виде блока из двух высокодобротных резонаторов, имеющих одинаковую форму и размеры, изготовленных из одного материала и снабженных органами коррекции частоты, причем один из резонаторов соединен с сигнальным генератором, а другой — с гетеродинным генератором.

На чертеже представлена блок-схема супергетеродинного спектрометра ЭПР.

Супсргетеродинный спектрометр ЭПР зк.почает в себя блок получения магнитно".о поля (экетромагнит) 1, сигнальный полупроводниковый генератор СВЧ 2, гетеродинный полупроводниковый генератор СВЧ

3, измерительный резонатор 4, смеситель

СВЧ 5, блок регистрации сигнала ЭПР б, узел стабилизации частот генераторов СВЧ, зыполненный в виде блока из двух идентичных высокодoápoTHbIx цилиндрических резонаторов 7 и 8, имеющих одинаковую форму, размеры и подключенных соответственно к генераторам СВЧ 2 и 8. Резонаторы изготовлены из одного материала (например, инвара) и снабжены органами коррекции частоты 9, 10.

Мощность генератора СВЧ 2 подводится к образцу, расположенному в измерительном резонаторе 4, где прп изменении магнитного поля электромагнита 1 наблю ается явление ЭПР. Сигнал ЭПР поступает на один вход смесителя СВЧ б, на второй вход которого поступает мощность гетеродинного генератора 8. На выходе смесителя 5 формируется сигнал промежуточной частоты, равной разности частот сигнального и гетеродинного генераторов. Стабилизация генераторов 2 и 8 осуществляется высокодобротными резонаторами 7, 8, связанными с генераторами.

Стабилизация генераторов СВЧ при помощи высокодобротных резонаторов обеспечивает высокую абсолютную стабильность сверхвысокой частоты. Высокая стабильность промежуточной частоты обеспечиваетcÿ выполнением стабилизирующего узла в виде единого блока одинаковых резонаторов 7 и 8, размеры которых и органы коррекции 9,и 10 определяют частоты генераторов 2 и 8, С помощью органов коррекции

9 н 10 устанавливается абсолютное значение промежуточной частоты. Внешние воздействия (изменения температуры блока резонаторов из-3а разогрева, вибрации и т. п.) приводят к согласованному,и одинаковому измененшо частот сигнального и гстеродинного генераторов, так что разность между ними (т. е. промежуточная частота) в про " цессе работы. остается постоянной. Таким образом, с помощью простой конструкции узла стабилизации достигается высокая стабильность как сверхвысоких, так,и промежуточной частот без использования сложных и нестабильных по отношеншо к внешним воздействиям элементов и следящих систем, что повышает стабильность работы спектрометра в целом. Кроме того, использование простой схемы узла стабилизации существенно упрощает конструкцию прибора.

Формула изобретения

Супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содер>кащий блок получения магнитного поля, сигнальный генератор СВЧ, гетеродинный генератор СВЧ, узел с-.абилизации частот, ЗО измерительный резонатор, смесптель СВЧ, один из входов которого подключен к гетеродинном у генератору, а другой через измерительный резонатор к сигнальному генератору, а выход к блоку регистрации сигнала ЭЛР, отличающийся тем, что, с

;! елью повышения стабильности работы спектрометра, узел стабилизации частоты выполнен в виде блока из двух высокодобротных резонаторов, имеющих одинаковую

4о форму и размеры, изготовленных из одного материала и снабженных органами коррекции частоты, причем один из резонаторов соединен с сигнальным генератором, а другой — с гетеродинным генератором.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Poole Р. Electron spin resonance by

comprehensive treatise on experimental tech50 niques «Interscience рпЬ ishers». Меж York, London, Sidney, 1967, р. 500 — 501, 508 ——

5 1,5.

2. Там же, стр. 491 — 492 (прототип).

744310

Составитель В. Покатилов

Техред А. Камышникова Корректор И. Осиновская

Редактор В. Девятов

Тип Харьк. фил. пред. <Патент»

Заказ 677/952 Изд. Кз 329 Тираж 1033 Подписное

НПО сПоиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

ll3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4ф