Электронно-парамагнитный анализаторсостава

 

ИСАЙ ИЕ. Союз Соеетскик

Социалистических

Рес ублни

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.07.79 (21) 2794769/18-09 с присоединением заявки М— (23) П риоритет

Опубликовано 23.04 81. Бюллетень ле 15

Дата опубликования описания 25.04.81 (5! )М. Кл.

С; 01 та 22/00

Я 01 и 24/00 а аоударстааккый комитет

СССР ао делам нзобратеккй к открытий (53) УДК 621.317 (088.8) (72) Авторы изобретения

Э. К. Мейстер и И. М. Десятник (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОННО-ПАРАМАГНИТНЫЙ АНАЛИЗАТОР

СОСТАВА

Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для определения концентрации парама гнитных частиц в веществах.

Известен электронно:-парама гнитный

S анализатор состава, содержащий послецовательно включенные модулируемый сверхвысокочастотный генератор, резонатор с образцом исслецуемого состава и сверхто высокочастотный цетектор, а также высокочастотный модулятор поляризующего магнитного поля в исследуемом образце, усилитель-преобразователь, на выходе которого включен синхронный цетектор, источник опорного напряжения, выходы которого подключены соответственно к модулирующему входу моцулируемого сверхвысокочастотного генератора и второму входу синхронного детектора 1.1).

Оцнако известный анализатор не обеспечивает высокую стабильность пороговой чувствительности.

11ель изобретения — повышение стабильности пороговой чувствительности.

Поставленная цель достигается,гем, что в электронно-парамагнитном анализаторе состава, соцержащем послецовательно включенные модулируемый сверхвысокочастотный генератор, резонатор с образцом исследуемого состава и сверхвысокочастотный цетектор, а также высокочастотный модулятор поляризуюшего магнитного поля в исслецуемом образце, усилитель-преобразователь, на выходе которого включен синхронный цетектор, источник опорного напряжения, выходы которого подключены соответственно к моцулирующему входу модулируемого сверхвысоА кочастотногр генератора и второму входу синхронного детектора, к выходу высокочастотного моцулятора послецовательно подключены высокочастотный аттенюатор и высокочастотный сумматор, другой вход которого соединен с выкоцом сверхвысокочастотного цетектора, а его выход

823990 4

55 подключен к входу усилителя-преобразо- вателя.

На.чертеже привецена структурная схема предлагаемого устройства.

Электроннопарама гнитный анализатор состава, содержит последовательно вклю. ченные моцулируемый сверхвысокочастотиый (СВЧ) генератор 1, резонатор 2 с образцом исслецуемого состава и сверхвысокочастотный детектор 3, а также .высокочастотный модулятор 4. поляриэующегэ магнитного полн в исслецуемом образце, усилит ель-преобразователь 5, на

Ьыхоце которого включен синхронный детектор 6, источник 7 опорного напряжения, выходы которого подключены соответственно к моцулирующему входу модулируемого сверхвысокочастотного генератора 1 и второму входу синхронного детектора, к выходу высокочастотного моцуиятора4 последовательно подключены высокочастотный аттенюатор 8 и высоко.частотный сумматор 9, другой вход которого соединен с выходом сверхвысокочастотного цетектора 3, а его выход подключен к входу усилителя преобразователя.

При помощи источника 7 опорного напряжения создается импульсная низкочастотная .{ НЧ) модуляция колебаний, СВЧ генератора 1. Поэтому полпериода НЧ колебаний СВЧ тракт находится во включенном состоянии, а полпериоца - в выключенном. Напряженность поляризующего маг. нитного поля в объем образца 10 модулируется высокочастотным (ВЧ) модулятором

4 по синусоидальному закону с амплитудой, много меньшей ширины линии спектра электронного парамагнитного резонансного поглощения. При этом на выходе сверхвысокочастотного детектора 3 выделяется сигнал, пропорциональный первой производной линии ЭПР поглощения в образце 10 (сигнал ЭПР), имеющий в д высо-. кочастотных колебаний с импульсной

НЧ-модуляцией амплитуцы.

- В течении полупериода НЧ колебаний, когца СВЧ тракт находится so включенном состоянии, часть СВЧ энергии из резонатора, 2 поступает в отражательный

СВЧ модулятор 11. Отраженная от СВЧ модулятора 11 электромагнитная волна оказывается промодулированной по амплитуде сигналом, поступающим с ВЧ модулятора 4 через блок 12 с регулируе« мым коэффициентом перецачи.

В результате на выходе СВЧ детектора 3 выделяется компенсирующий сигнал, . имеющий структуру, что и сигнал 51ТР.

1О

2О

Разностный сигнал, возникающий при отклонении компенсирующего сигнал от си гнала ЭПР а нал изируемо го образца 1 0 и имеющий вид радиоимцульсов, цоступает на один из входов ВЧ сумматора 9. На другой вход ВЧ сумматора 9 с выхода

ВЧ модулятора 4 через ВЧ аттенюатор 8 приходит сигнал в виде немоцулированных колебаний. Сумма этих сигналов усиливается ВЧ усилителем 13 и детектируется

ВЧ детектором 14. Полученный на выходе детектора 14 НЧ сигнал поступает в син-. хронный цетектор, работа которого синхронизирована с работой модулируемого

СВЧ генератора 1 сигналом от источни» ка 7 опорного напряжения. Сигнал с выхоца синхронного детектора 6 изменяет коэффициент передачи блока 12 и, следовательно, величину компенсирующего сигнала. Это происходит до тех пор, пока разностный сигнал на выходе СВЧ детекто1 ра 3 не уменьшится до величины, равной статистической ошибке следящей системы, состоящей из резонатора 2, СВЧ детектора 3, ВЧ сумматора 9, усилителя преобразователя 5, сйнхронного детектора 6, блока 12 и СВЧ модулятора 1 1. В результате сигнал на выходе синхронного детектора 6, пропорциональный сигналу

ЭПР от анализируемого образца 10 размещенного в поляризующем поле магнита 15 соответствует количеству парамагнитных частиц в этом образце.

В таком анализаторе несущая радиоимпульсов, приходящих на один вхоц ВЧсумматора 9, и сигнал в виде немодулированных колебаний, поступающий íà другой вход, являются когерентными, поскольку они имеют оцин первоисточник, т. е.

ВЧ модулятор 4. Причем фазы этих сиг налов всегда практически совпадают (ли» бо отличаются на,180 ), так как цепи, по которым проходят сигналы, широкополосные и ни изменение параметров цепей, ни изменение частоты колебаний ВЧ модулятора 4 не влияет на их фазы.

В результате сложения в ВЧ сумматоре радиоимпульсов и когерентных с ними непрерывных ВЧ колебаний, на его выходе создается амплитудно-модулированный

ВЧ сигнал, который после усиления детектируется амплитудным ВЧ детектором 14:

В связи с кргерентностью этих сигналов, амплитуцнйй ВЧ детектор. 14 работает в режиме синхронного детектирования. Нестабильность фазового сдвига в ВЧ усилителе 13, в одинаковой степени влияет как на фазу сигнала ЭПР, так и на фазу

l

t

l !

Редактор Г. Волкова Техред Н.Граб Корректор Ю, Макаренко

Заказ 2095/60 Тираж 907 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

5 8239 опорного ВЧ сигнала, поэтому разность фаз остается постоянной.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить стабильность пороговой чувствительности анализатора, так как независимо от изменения внешних условий или старения аппаратуры всегда будет сохраняться оптимальный фазовый сцвиг между несушей детектируемого сигнала ЭПР и опорным сигналом ВЧ цетек- 1о тора. Вследствие этого повышается реаль. ная пороговая чувствительность, и упрощается эксплуатация анализатора, так как отпацает необходимость в подстройке фазы опорного сигнала. в процессе работы. 35

Формула изобретения

Электронно-парама гнитный анализа- 20 тор состава, соцержаший послецовательно включенные моцулируемый сверхвысокочастотный генератор,- резонатор с образцом исследуемого состава и сверхвысоко90 6 частотный детектор, а также высокочастотный моцулятор поляризуюшего магнитного поля в исследуемом образце, усиля тель-преобразователь, на выходе которого включен синхронный детектор, источник опорного напряжения, выхоцы которо1о подключены соответственно к моцулируюшему входу модулируемого сверхвысокочастотного генератора и второму входу синхронного детектора, о т л и ч а юш и и с я тем, что, с целью повышения стабильности пороговой чувствительности

sHsBBBBTop8 ° K Выходу Высокочастотного модулятора послецовательно подключены . высокочастотный аттенюатор и высокочастотный сумматор, цругой вход которого соединен с выходом сверхвысокочастотного цетектора, а его выход подключен к вхоцу усилителя-преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 219861, кл. (j 01 hf 27/78, 1968.