Малогабаритный радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпин

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ()898305 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 220480 (21) 2912441/18-25 с присоелинением заявки М— (23)приоритетОпубликовано 150182. Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 1501.82

{5) }М. Кл.

G 01 Й 24/10

fee) Аерстеенный квинтет

СССР йо делам нзебретеннй н отерытнй (53} УДК (088. 8) В.Н.Линев, В.Б.Мочальский, B.A.ÌóðàBñêèé, Е.Я.Фурса и С.С.Шушкевич (72) Авторы изобретения

Белорусский ордена Трудового Красного государственный университет им. В. И. Левадна И" Х11щ т 1 у

° c: ь- -".- -":.::д ЯКА (71) Заявитель (54) МАЛОГАБАРИТНЫИ РАДИОСП ЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО

ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

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

Известен радиоспектрометр ЭПР, содержащий активный магнитный элемент, в частности постоянный магнит, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, блок развертки магнитного поля с катушками развертки и блок регистрации tlj.

В данном радиоспектрометре изменение величины поляризующего магнитного поля на образце достигается изменением величины рабочего зазора в магнитной цепи постоянного магнита. При этом рабочая точка постоянного магнита не должна выходить за пределы линии возврата, поскольку это вызывает размагничивание постоян2 ного магнита. Поэтому диапазон перестройки магнитного поля определяется положением граничных точек линии возврата на кривой размагничивания постоянного магнита. Для известных магнитных материалов диапазон перестройки обычно не превышает 150 мТл.

Недостатком данного устройства, таким образом, является узкий диапазон перестройки магнитного поля, а также нарушение пространственной однородности магнитного поля в рабочем зазоре в процессе его перестройки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является малогабаритный радиоспектрометр ЭПР, содержащий активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, и вспомогательным зазором, снабженным механизмом для из,менения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистрации.

898305 причем активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный зазор включены в магнитную цепь последовательно. Изменение величины магнитного поля в рабочем зазоре осуществляется за счет изменения величины магнитного сопротивления вспомогательного зазора, которое регулируется с помощью механизма изменения магнитно го сопроти вления (2 ).

Диапазон перестройки индукции магнитного поля в рабочем зазоре известного радиоспектрометра составляет

В

Макс

В мин

Р где В,В „ — максимальное и минимакс мин мальное значения магнитного поля соответственно;

Я вЂ” фиктивная намагничивающая сила постоянного магнита;

S — площадь сечения полюсных наконечников;

R — магнитное сопротивление раP бочего зазора;

R — внутреннее магнитное сопрои 30 тивление постоянного маг. нита;

R — магнитное сопротивление магМ нитопровода;

R - максимальное магнитное сопроВ тивление вспомогательного зазора.

В процессе регулировки магнитного поля сохраняется его пространственная однородность в рабочем зазоре, поскольку величина рабочего зазора не изменяется. Тем не менее диапазон регулировки индукции магнитного поля в этом случае также не превышает

150 мТл. Это обусловлено положением граничных точек линии возврата на кривой размагничивания, за пределы которых не должна выходить рабочая точка постоянного магнита. Недостатком известного устройства, таким образом, является узкий диапазон перестройки магнитного поля в рабочем зазоре.

Цель изобретения — расширение диапазона перестройки магнитного поля в рабочем зазоре. 55

Указанная цель достигается тем, что в малогабаритном радиоспектрометре электронного парамагнитного резонанса, содержащем активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, и вспомогательным зазором, снабженным механизмом для изменения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистрации, активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный зазор включе" ны в магнитопровод параллельно.

На чертеже представлена блок-схема предлагаемого малогабаритного радиоспектрометра электронного парамагнитного резонанса.

Радиоспектрометр ЭПР содержит активный магнитный элемент I, магнитопровод 2 с рабочим зазором 3, в котором расположен измерительный резонатор 4, и вспомогательным зазором 5, снабженным механизмом 6 для изменения магнитного сопротивления, блок развертки 7 магнитного поля с катушками

8 развертки, блок 9 регистрации, причем активный магнитный элемент 1, рабочий зазор 3 и вспомогательный зазор включены в магнитопровод 2 параллельно.

Радиоспектрометр ЭПР работает следующим образом.

Исследуемый образец помещается s измерительный резонатор 4, который располагается в поляриэующем магнитном поле, создаваемом в рабочем зазоре 3 активным магнитным элементом 1.

Для прохождения области резонанса блок развертки 7 с помощью катушек 8 развертки создает изменяющееся магнитное поле. Одновременно в блоке 9 регистрации создаются необходимые резонансные условия для наблюдения резонанса. При выполнении условия резонанса на выходе блока 9 регистрирует-. ся сигнал ЭПР.

Установка необходимой величины индукции В магнитного поля в рабочем зазоре 3 осуществляется путем перераспределения магнитного потока, создаваемого активным магнитным элементом 1, между участком цепи магнитопровода с рабочим зазором 3 и участком цепи со вспомогательным зазором

5. Это достигается изменением магнитного сопротивления вспомогательного зазора 5 с помощью механизма 6 изменения магнитного сопротивления.

Максимальное значение индукции магнитного поля В, „ в рабочем зазоре

20

Е RM Аин S йр Вп

5 8983

3 достигается тогда, когда магнитный поток активного магнитного элемента

1 полностью направлен в участок цепи с рабочим зазором 3. 8 этом случае длина вспомогательного зазора 5 мак- 5 симальна (ЙВ » РР) и

В

3ТЦ СТ;Т 7„ Г

М

В свор очередь, минимальное зна- 10 чение индукции В щ в рабочем зазоре

3 устанавливается при зашунтированном вспомогательном зазоре 5 (R B = О), когда магнитный поток активного магнитного элемента 1 полностью направлен в участок цепи магнитопровода со вспомогательным зазором 5.

С

Тогда

Таким образом, в рабочем зазоре 3 можно получить практически нулевое значение индукции магнитного поля, что расширяет диапазон регулировки магнитного поля.

При этом рабочая точка активного магнитного элемента не выходит за пределы линии возврата, так как при уменьшении величины индукции магнитного поля в рабочем зазоре общее магнитное сопротив.вение цепи уменьшается.

В таблице представлены диапазоны регулировки магнитного поля в радиоспектрометрах, построенных по известной и предлагаемой схемам. Результаты приводятся дЛя радиоспектрометров, у которых магнит имеет длину рабочего зазора (р = 15 мм, длину постояниого магнит 20 = 100 мм и сечение

S = 24 см для различных активных магнитных материалов.

1 1Ql X

D Х (Q L

z m

C(f

Э (О 1

1- О

mum

С»1ч и э в>ж ао о (= X а

Ю

CD

iA в s о л о

I 1

I- >Х и о

Э а О

И В 1- m

cQ o u Iz ли CD

СМ

Ю

0 м

Ю м !

CD м

1 (О m с о ч х

Э Э а в

>Я о а о

1" m

V 1о

iA

iA

CD о

L о

z ! Л(s o

Х (: й

CD (М м (Q ч о о а

C о (S

z (Q

1

1 >К в о а

1 l(О И л с о в в m ао(c X u

Ю

Cl в

1(Q

X в 1

О и

> в а (О l(Q u o л ш (м !

-;1.!

in

CD

-1 м

<Ч

1 (Q в ч

s o

Z 6) в о

Cl. (П C

s o

l- 1о

Ct. Х

I о

L> X

1

1 .1 !

1

1

I

1 (Л

1 в

Х в с

m o

1- Э о х а о

C fO

o (Q (> а а ф

С:> ((Ю

in (Ч

4 (л

CV

Ю л (Ш е Е х л С ь

Ы

Х

I— ч

Л с (ОЧО

Xzc

X S

v o м в

m so

X: Z Z!

Э Z о s

Z (О .(! в

X (О I S

X в s

S 3 "Т

I (О

z л л ч (О 1 (Q хо а

c o и в

S П) (О с л

В О;

m o

L с во (О 1- Х

X в .и с в и о л а с

o o (чйх в

s х о в с о

m z

S Z (Q

1- CC 1oos а 1(и

oom (.> 1: о о ( с (- о о

s z а m s

Э s z

1- 1(О (О (Q X

1 В (D О l I O (О Х f- >S (О (Q f- v o fsu> аи

898305

1, 1

1

1

1

I

I !

I

I (I

1 !

1

I

l

1

I

Щ

Is

L (Q

X о о

Z

K о

Iи о

C (О

1(Q

CL

07 о

m л

Iи о

z в к о

S и о о (=

Х в (Q K (О

У 1- Z

9.

9 о (Q о .У X

1 1

898305

Формула изобретения

Составитель В.Покатилова

Редактор М.Циткина Техред Т. Маточка Корректор М.Коста

Заказ 11938/59 Тираж 882 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

МалогаЬаритный радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, и вспомогательным зазором, в котором размещен механизм для изменения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистра ции, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона перестройки магнитного поля в рабочем зазоре, активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный зазор включены в магнитопровод параллельно.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США Н 4048555, ® кл. 324-05, опублик. 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 1 2793987/18-25, кл. G Ot N 27/78, 15.01.80 (прототип).