Спектрометр электронного парамагнитного резонанса

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Севетских

Социалистических

Реслублик (isa 873079

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (53)М. Кл.З

G 01 ф 24/10 (22) 3а явлено 25,1279 (21) 2859913/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) ПриоритетГосударственный комитет

ССС P по делам изобретений н открытий .

Опубликовано 15.10.81, Бюллетень ¹ 38 (53) УДК 538.11,3 (088. 8) Дата опубликования описания 15.10.81 е

;/

В.А. Жидович, В.Ф. Стельмах, А.Д. Т расевич и Л.В. Цвирко с

Белорусский ордена Трудового Красно о Знамени . / государственный университет им.В.И Ленина и Научно-исследовательский институт лрикладнйх -, ( физических проблем Белорусского ордена =-- .„ /

Трудового Красного Знамени государственного университета (72) Авторы изобретения (71) Заявители (5 4) CIIEKTPOMETP ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАИАГНИТНОГО

РЕЗОНАНСА,Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано в радиотехнической и других отраслях промиаленности при изготовлении спектрометров ЭПР.

Известны спектрометры ЭПР, в которых для устранения медленных изменений (дрейфа) частоты источника, сверхвысоких частот (СВЧ) используется система автоматической подстройки частоты (MPi), сравнивающая частоту источника СВЧ с частотой настройки измерительного резонатора (1) .

Однако такие спектрометры не поз- 15 воляют регистрировать сигнал дисперсии обычным способом. Более того» система АПЧ по измерительному резонатору становится малоэффективной по мере снижения подводимой к резона- 20 тору мощности.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является спектрометр ЭПР, содержащий гене» ратор СВЧ стабилизированный эталон- 25 ным резонатором, имеющий устройство коррекции частоты, измерительный резонатор с петлей модуляции магнит-, ного поля и ампулой для образца, причем эталонный и измерительный ре- 30 зонаторы выполнены в виде единого блока, имеют одинаковую форму и размеры, изготовлены иэ одного материала, циркулятор, соединенный с генера тором СВЧ, измерительным резонатором и блоком регистрации ЭПР, модулятор магнитного поля, связанный с петлей модуляции измерительного резонатора (2) .

Однако при работе данного спектрометра из-за неизбежного нагрева измерительного резонатора элементами модуляции изменяется частота настройки измерительного резонатора по отношению к частоте эталонного резонатора. Это снижает стабильность работы спектрометра и требует проведения дополнительной периодической операции коррекции частоты настройки измерительного или эталонного резонатора.

Целью изобретения является повышение стабильности спектрометра ЭПР при малых мощностях СВЧ в измерительном резонаторе.

Поставленная цель достигается тем, что в спектрометре ЭПР, содержащем генератор СВЧ, стабилизированный эталонным, резонатором, имеющим устройство коррекции частоты, измери873079 тельный резонатор с петлей модуляции магнитного поля и ампулой для образца, причем эталонный и измерительный резонаторы выполнены в виде единого блока, имеют одинаковую форму и размеры, изготовлены из одного материала, циркулятор, соединенный с генератором СВЧ, измерительным резонатором и блоком регистрации сигнала

ЭПР, модулятор магнитного поля, связанный с петлей модуляции измерительного Р зонатора, эталонный ре- 10 зонатор имеет нагреватель, соединенный с модулятором магнитного поля, идентичный петле модуляции измерительного резонатора.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого спектрометра.

Спектрометр содержит генератор

СВЧ 1, эталонный резонатор 2 с нагревателем 3 и устройством коррекции частоты 4, измерительный резонатор 5 с петлей модуляции 6 и ампулой для образца 7, модулятор магнитного поля 8, циркулятор 9 и блок регистрации сигнала ЭПР 10.

Мощность СВЧ от генеРатоРа СВЧ 1, стабилизированного известными способами эталонным резонатором 2, через циркулятор 9, поступает в измерительный резонатор 5, а затем, отразившись от него, через циркулятор 9 поступает в блок регистрации сигна- ЗО ла ЭПР 10. При смене обфазца 7 с помощью устройства коррекции 4, частоту настройки эталонного резонатора 2 подстраивают к частоте измерительного резонатора 5. Поскольку в месте 35 расположения исследуемого образца 7 с помощью модулятора 8 и петли 6 осуществляется малая модуляция резонансного магнитного поля, то и мощность

СВЧ, отражающаяся рт измерительного 4() резонатора 5 и несущая информацию о сигнале ЭПР, также оказывается промодулированной. При малых амплитудах модуляции магнитного поля в условиях пренебрежимого нагрева петлей модуляции 6 и нагревателя 3 ре- 4з зонаторов 5 .и 2 нагрев их электромагнитом, элементами электроники и т.п. не вызывает существенной взаимной растройки их частот, благодаря выполнению резонаторов в виде единого ЗО целого. Увеличение амплитуды модуляции магнитного поля вызывает коррелированный нагрев измерительного резонатора 5 петлей модуляции 6 и эталонного резонатора 2 нагревате- 55 лем 3. Из-эа того, что эталонный 2 и измеритепьный 5 резонаторы идентичны по форме, размерам и материалам, а нагреватель идентичен петле модуляции, этот нагрев одинаков.

Таким образом, благодаря тому, что эталонный и измерительный резонаторы выполнены в виде единого блока из двух резонаторов, имеющих близкие температурные коэффициенты частоты (идентичны по форме, размеру и материалу) и эталонный резонатор имеет нагреватель (идентичный петле модуляции измерительного резонатора), соединенный с выходом модулятора магнитного поля, устраняется температурная расстройка частоты настройки измерительного резонатора относительно частоты настройки эталонного резонатора, т.е ° повышается стабильность работы спектрометра ЭПР при малых мощностях СВЧ в измерительном резонаторе и больших амплитудах модуляции магнитного поля.

Использование предлагаемого изоб- . ретения особенно эффективно при проектировании мапогабаритных спектрометров ЭПР, где неизбежны температурные градиенты.

Формула изобретения

Спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий генератор сверхвысоких частот, стабилизированный эталонным резонатором, имеющим устройство коррекции частоты, измерительный Резонатор с петлей модуляции магнитного поля и ампулой: для образца, причем этапоиный и измерительный резонаторы выполнены в виде единого блока, имеют одинаковую форму и размеры, изготовлены из одного материала, циркулятор, соединенный. с генератором СВЧ, измерительным резонатором и блоком регистрации сигнала ЭПР, модулятор магнитного поля, связанный с петлей модуляции .измерительного резонатора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности работы сцектрометра при Малых мощностях в измерительном резонаторе, в эталонный резонатор введен нагреватель, соединенный с мрдулятором магнитного поля, выполненный идентично петле модуляции магнитного поля в измерительном резонаторе.

Источники инфОрмации принятые во внимание при экспертизе

1. Марон P.Ñ., Позняк A.ß. и Шушкевич С.С. Аппаратура для исследования электронного парамагнитного ре- . зонанса. Л., Энергия, 1968, с. 46-84.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2579925,кл.Q 01 N 27/78, 1978 (прототип) .

8730 79

Составитель В. Покатилов

Редактор П. Коссей Техред Ж.Кастелевич Корректор N. Демчик

Заказ 9020 67 Тирам 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного коввтета СССР ло делам изобретений и открытий

113035, Москва, З-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г, Уагород, ул. Проектная, 4