Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса

 

Изобретение позволяет повысить точность регистрации узких линий спектра злектронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Радиоспектрометр содержит электромагнит с блоком управления магнитным полем, рабочий резонатор с генератором и детектором сверхвысоких частот (СВЧ), приемник сигналов ЭПР, аналого-цифровой преобразователь , накопитель спектров ЗПР, генератор модуляции, синхронный детектор, аналоговый ключ и запоминающее устройство. Отличительной особенностью предлагаемого реоення является осуществление регистрации сигналов ЭПР и автоматической подстройки частоты СВЧ-генератора на разных . участках развертки магнитного поля за счет введения в устройство дополнительных аналогового ключа и запоьшнаюцего устройства. Повышение точнос- .ти регистрации линий спектра ЭПР достигается устранением на время рег-г гистрации влияния на СВЧ-генератор напряжения, модулирующего его частоту . I ил. § (Л К9 ел Од а

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИН

СЮ 4 Ol р

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,".

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

> !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3889867/24-25 (22) 23.04.85 (46) 23.09.86. Бюл. 11 35 (71) Специальное конструкторскотехнологическое бюро с опытным производством прл Белорусском государственном университете им. В.И.Ленина и Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина (72) А. В.Адамович, В.П.Афанасенко, Г.И. Ромбак и В. П. Яновский (53) 538. 113 (088. 8) (56) Техническое описание радиоспектрометра ЭПР ЕК-200 фирмы "Брукер", ФРГ, 1978.

Анисимов Г.Н. и др. Безмодуляционный метод регистрации сигналов электронного парамагнитного резонанса.

Ленинградский институт ядерной физики. Препринт 1 526, с. 28. (54) РАДИОСПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО

ПАРАИАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

„.Я0„„1259166 А 1 (57) Изобретение позволяет повысить точность регистрации узких линий спектра электронного парамагнитного резонанса (ЭПР). Радиоспектрометр содерхит электромагнит с блоком управления магнитным полем, рабочий резонатор с генератором и детектором сверхвысоких частот (СВЧ), приемник сигналов ЭПР, аналого-цифровой преоб разователь, накопитель спектров ЭПР, генератор модуляции, синхронный де тектор, аналоговый ключ и запоминающее устройство. Отличительной особенностью предлагаемого рещения является осуществление регистрации сигна- g лов ЭПР и автоматической подстройки частоты СВЧ-генератора на разных . участках развертки магнитного ноля за счет введения в устройство дополнительных аналогового ключа и запоми-нающего устройства. Повышение точнос.ти регистрации линий спектра ЭПР достигается устранением на время ре.-.: гистрации влияния на СВЧ-генератор напржкеиия, модулирующего его часто" ту. нл.

1259166

Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при конструировании аппаратуры и исследовании веществ методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР1. S

Цель изобретения — повышение точности регистрации узких спектральных линии электронного парамагнитного резонанса..

На черт, е представлена блок-схеМа 10 предлагаемого радиоспектрометра.

Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса содержит электромагнит 1 с подключенным к нему блоком 2 управления поляризующим магнитным полем, рабочий резонатор 3, соединенный волноводным трактом с

СВЧ-генератором 4 и последовательно включенными СВЧ-детекторами 5, приемником 6, аналого-цифровым преобразователем 7 и накопителем 8, канал автоматической подстройки частоты, СВЧ-генератора 4, состоящий из генератора 9 модуляции и синхронного детектора 10, опорный вход которого со25 единен с первым выходом генератора

9 модуляции, а сигнальный вход - с выходом СВЧ-детектора 5 и входом приемника 6, аналоговый ключ 11, информационьпж вход которого соединен с вторь»м выходом генератора 9 модуля" ции, а выход — с модулирующим входом

СВЧ-генератора 4, и запоминающее устройство 12, подключенное информационным входом к выходу синхронного де- 35 тектора 10, а выходом — к управляю" щему входу СВЧ-генератора 4, при этом упранля»ощие входы аналогового ключа

11, запоминающего устройства 12 и приемника 6 подключены к выходу бло- 40 ка 2 управления поляризующим магнитип» полем.

Радиоспектрометр электронного пара-, магнитного резонанса работает следуюшим образом, 45

Исследуемый образец помещается в электромагнитное поле СВЧ, возбуждаемое СВЧ-генератором 4 в рабочем резонаторе 3, и поляризующее магнитное поле, создаваемое электромагнитом 1, подключенным к блоку 2 управления поляризующим магнитнь»м полем. Блок 2 управления осуществляет периодическую развертку поляризующего магнитного поля, При этом, наприь,ер, на участке развертки с нарастающей индукцией магнитного поля блок 2 управления поляриэующим магнитным полем вырабатывает напря" жение, поступающее на управляющие входы приемника 6, аналогового ключ

)1, запоминающего устройства 12, обеспечивающее подключение выхода синхронного детектора 10 через запоминающее устройство 12 к управляющещ входу СВЧ-генератора 4, а также подключение второго выхода генератора 9 модуляции через аналоговый ключ Il к модулирующему входу СВЧ-генератора

4 и запрещающее регистрацию сигнала ЭПР. В этом случае выходная мощность СВЧ-генератора 4 модулируется по частоте выходным напряжением генератора 9 модуляции с частотой и„„„, поступающим на модулирующий вход

СВЧ-генератора 4.

Рабочий резонатор 3 выполняет в этом случае роль амплитудно-частотного дискриминатора и на выходе СВЧ-детектора 5 на частоте Q»»» модуляции формируется сигнал ошибки, величина которого определяется расстройкой частот СВЧ-генератора 4 и рабочего резонатора 3. Сигнал ошибки по постоянному току, выделяемый синхронным детектором 10, поступает на управляющий вход СВЧ-генератора 4 и осуществляет управление и стабилизацию его частоты.

По окончании участка развертки поляризующего магнитного поля с нарастающей индукцией блок 2 управления поляризующим магнитным полем формирует участок развертки со спадающей индукцией. При этом он вырабатывает сигнал, отклк»чающий выход генератора 9 модуляции от модулирующего входа СВЧ-генератора 4 путем размыкания аналогового ключа 11, переключает запоминающее устройство

l2 в режим запоминания и хранения выходного напряжения синхронного детектора 10 и разрешает регистрацию сигнала ЭПР. Благодаря этому создается условие для неискаженной регистрации узких спектральных линий.

В процессе прохождения резонансных условий на участке развертки со спадающей индукцией магнитного поля выходной сигнал приемника 6 преобразуется с помощью аналого-цифрового преобразователя 7 в цифровую форму и запоминается в накопителе 8.

По окончании участка развертки со спадающей индукцией магнитного поля блок 2 управления поляризую1209 щим магнитным полем вновь формирует участок развертки с нарастающей индукцией, включается система автоподстройки частоты СВЧ-генератора 4, а на участке развертки со спадающей индукцией вновь регистрируется линия 1ПР, преобразуется в цифровую форму и накапливается в накопителе.

Таким образом, за счет регистрации сигналов ЭПР и автоматической 1О подстройки частоты СВЧ-генератора 4 на разных участках развертки обеспе4 чивается неискаженная регистрация узких линий электронного парамагнитного резонанса путем накопления 15 периодически повторяюищхся с частотой сканирования поляризующего магнитного поля сигналов ЭПР.

Повышение точности регистрации узких спектральных линий в предла- 20 гаемом устройстве не приводит к увеличению времени регистрации спектров ЭПР, так как согласование частот

СВЧ-генератора 4 и рабочего резонатора 3 осуществляется на участке обрат-25 ного хода ра вертки поляризующего магмагнитного поля.

В предлагаемом устройстве появля ется дополнительная возможность оптимизации режима автоподстройки часто- 30 ты путем, например, увеличения индекса частотной модуляции СВЧ-генератора 4, что невозможно в известном устройстве, так как приводит к недопустимым искажениям формы Регистрирую" З5 щего сигнала.

Таким образом, в предлагаемом спектрометре ЭПР достигнуто повышение точности регистрации узких линий

166 4 спектров ЭПР при оптимизации блока автоподстройки частоты.

Формула иэ обретения

Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий электромагнит с подключенным к нему блоком управления поляризующим магнитным полем, рабочий резонатор, соединенный волноводным трактом с СВЧ-генератором и последовательно включенными СВЧ-детектором, приемником, аналого-цифровым преобразователем н накопителем, и канал автоматической, подстройки частоты СВЧ-генератора, состоящий из генератора модуляции и синхронного детектора, опорный вход которого соединен с первым выходом генератора модуляции, а сигнальный вход — с выходом СВЧ-детектора и входом приемника,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью пОвышения точности регистрации узких спектральных линий электронного парамагиитного резонанса, в него дополнительно введены аналоговый ключ, информацион ный вход которого соединен с вторым выходом генератора модуляции, а выход — с модулирующим входом СВЧ-генератора, и запоминающее устройство, подключенное информационным входом к выходу синхронного детектора, а выходом — к улравляющему входу СВЧ-генератора, при этом управляющие входы аналогового ключа, запоминающего устройства и приемника подключены к вы- ходу блока управления полярнзуощим

-магнитным полем.

1259166

Составитель А.Федоров

Редактор Н.Тупица Техред И.Верес Корректор А.Тяско

Заказ 5115/42 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4