Спектрометр электронного парамагнитного резонанса

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советсник

Социалистически»

Реслублии

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (е 750353 (22) Заявлено 040680 (21) 2933786/18-25

Р М К з

G 01 N 24/10 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет.СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 07.0382, Бюллетень ¹ 9

РЗ) УДК 538.113 (088. 8) Дата опубликования описания 07.03.82 (72) Авторы изобретения

В.А.Жидович, И.З.Рутковский, В.Ф.Стель. и Л.В.Цвирко

Научно-исследовательский институт п1)1икйадных,,. " .) физических проблем им. А.Н.Севчднко,. " / (71)заявитель (54) СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО

РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может испбльзоваться в приборостроительной промышленности при изготовлении спектрометров ЭПР.

По основному авт. св. Р 750353 известен спектрометр ЭПР, содержащий устройство для получения постоянного магнитного поля, источник переменного тока модуляции магнитного поля, генератор и приемник мощности сверхвысоких частот (СВЧ), измерительный прямоугольный одноволновой .резонатор с внутренним элементом модуляции в виде двух металлических стержней, образующих контур с выводами для подключения к источнику тока модуляции, причем стержни имеют в своих центральных частях утолщения и закреплены на расстоянии четверти длины резонатора по обе стороны от его центра. Такое устройство спектрометра ЭПР обеспечивает повышение чувствительности при исследовании объемных образцов с диэлектрическими потерями в широком диапазоне частот модуляции (1) .

Однако измерительный резонатор имеет небольшой объем для размещения исследуемого образца, поскольку поперечные размеры прямоугольного резонатора ограничены, а однородное поле модуляции, создаваемое одиночной петлей, и магнитное поле СВЧ сосредоточены в ограниченной части рабочего объема, что затрудняет измерение спектров ЭПР крупных образцов, размещение элементов регулирования температуры образца и т. п.

Цель изобретения — увеличение рабочего объема.

Поставленная цель достигается тем, что в спектрометр дополнительно введены обойма из диэлектрика, установленная коаксиально внутри корпуса резонатора спектрометра, и модулирующие стержни, закрепленные в обойме иэ диэлектрика своими утолщенными частями и образующие контур, причем количество дополнительных модулирующих стержней равно 2п, где n = 1, 2, 3...

На фиг. 1 схематически показан измерительный резонатор в разрезе, 25 вид сверху; на фиг. 2 — то же, вид сбоку; на фиг. 3 — схема соедине" ний модулирующих стержней на торцевых стенках резонатора.

Измерительный резонатор содержит

30 шесть модулирующих стержней 1 - б

911269 с утолщениями в их центральной части с изолированными от корпуса выводами, корпус 7 резонатора с отверстием 8 связи; торцовые стенки

9 и 10 резонатора с отверстием 11 для ввода исследуемого образца 12; стягивающие болты 13, обойму 14 из диэлектрика в виде кольца с отверстиями по.его периметру.

Шесть изолированных от торцовых стенок 9 и 10 корпуса 7 резонатора модулирующих стержней 1 — б своими утолщенными частями закреплены в обойме 14 из диэлектрика в отверстиях. Обойма 14 из диэлектрика коаксиально расположена относительно цилиндрического корпуса .7 резонатора и охватывает исследуемый образец 12.

Иодулирующие стержни соединены между собой так, что образуют трехвитковый контур с выводами для подключения к источнику тока модуляции.

Пропуская переменный ток модуляции через контур, образованный стержнями 1 - б, в месте расположения образца 12, можно получить магнитное . поле, изменяющееся о частотой модуляции. Поскольку снабженные утолщениями мсц1улирующие стержня 1 — б массивны и жестко закреплены в резонаторе с помощью диэлектрической обоймы 14 на торцевых стенках 9—

10, возможная вибрация их внутри резонатора в сильном постоянном магнитном поле спектрометра сведена к минимуму в широком диапазоне частот и амплитуд модуляции. Тем самым . уменьшена паразитная нестабильность рабочих параметров СВЧ"резонатора и.появление ложного сигнала (помехи) в приемнике СВЧ, чТо в конечном счете обесйечивает высокую чувствительность спектрометра в широком диапазоне частот модуляции.

Вместе с тем утолщение части стержней 1 — б расположены в . диэлектрической обойме 14 в месте максимального сосредоточения электри ческой компоненты поля СВЧ цилиндрического резонатора с волной, близкой йо типу к Но„ . Обойма 14 Йз диэлектрика при этом не только обеспечивает механическую жесткость модулирующего элемента, но и преимущественную концентрацию электрического поля СВЧ между соседними утол« щенными частями стержней 1 — б прИ нимальной емкости их относитель« н корпуса резонатора. Благодаря этому, в объеме цилиндрического резонатора образуются сосредоточенные емкости, в них происходит заметная концентрация электрического поля, вытеснение его из места расположения исследуемого образца 12, т. е. из рабочей части объема резонатора, вследствие чего в рабочей части повышается пространственная однородность распределения магнитной компоненты

f0 СВЧ. Это способствует уменьшению непеэонансного поглощения мощности

СВЧ в исследуемых образцах с диэлектрическими потерями и повышению чувствительности спектрометра ЗПР.

15 Конструкция цилиндрического резонатора с указанной формой и размещением модулирующего элемента обеспе- . чивает однородное и симметричное распределение магнитного поля СВЧ о и поля модуляции в большей части рабочего объема резонатора, что является существенным при исследовании крупных образцов с диэлектрическими йотерями.

Для предлагаемой конструкции измерительного резонатора характерно уменьшение внешних размеров, повышение реального коэффициента заполнения и увеличение широкополостности.

Таким образом, применение изобретения обеспечивает увеличение рабочего объема при регистрации спектров ЭПР объемных образцов с диэлектрическими потерями в широком диапазоне модуляции магнитного поля. формула изобретения

40 Спектрометр электронного парамагнитного резонанса по авт. Св

Р 750353, о т л и ч а ю щ и, и с я тем, что, с целью увеличения рабочего объема, дополнительно введены

45,обойма из диэлектрика,. установленная коаксиально внутри корпуса резонатора спектрометра, и модулирующие стержни, закрепленные в обойме из диэлектрика своими утолщенными час50 тями и образующие контур, причем количество дополнительных модулирующих стержней равно 2п, где и= 1, 2, 3.-., Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. АвторСкое свидетельство СССР

9 750353, кл. G 01 N 27/78, 1980.

911269

r0

Составитель В.Покатилов

Редактор О.Юрковецкая Техред A.Бабинец . Корректор A.ßçÿòêî

-Заказ 1109/28 Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР йо делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.. Ужгород, ул. Проектная, 4