Спектрометр электронного парамагнитногорезонанса

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

851215

К АВТОРСКОМУ С ВТЕЯЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 200576 (21) 2361561/18-25 с присоединением заявки Йо— (23) ПриоритетОнубликовано 30,07.81, Бюллетень Н9 28

Дата опубликования описания 300 7.81

Р1)М. Кл.З

501 Т4 24/00

Государстве«вый кои«тет

СССР

«о делам «зобрете««й

«открытий (53) УДК 539.143.43:

: 538.113 (088 ° 8) (72) Авторы изобретения

В.A. Жидович, В.Н. Линев, И,. 3-. Рутк своей, Б;Ф вЂ”.стелъмен-, и С.С. Шушкевич

Белорусский ордена Трудового Красного ЗНаменИ, государственный университет им, В.И.Ленина и Научно- исследовательский институт прикладных фйзических, проблем

I 6 при Белорусском госуниверситете нм. В,И;Ленина.. (71) Заявители (54) CIIEKTPONETP ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАИАГНИТНОГО

РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть исцольэовано в приборостроительной пров«а«ленности при изготовлении спектрометра ЭПР, Известен спектрометр, содержащий сигнальный.и гетеродинный СВЧ-генераторы, циркулятор, рабочий резонатор, размещенный между полюсами электромагнита, смесители с усилителями промежуточной частоты сигнального и опорного канала и фазовый детектор промежуточной частоты. В этом спектрометре нри перестройке СВЯ-фазовращателя, который включен между гетеро- 15 динным СВЧ"генератором и смесителем опорного канала, можно регистрировать либо сигнал поглощения, либо сигнал дисперсии. Регистрация сигналов поглощения и дисперсии осуществляется 20 фазовым детектором промежуточной частоты, опорное напряжение промежуточной частоты для которого формируется смесителем опорного канала (11.

Таким образом, данный спектрометр позволяет регистрировать в разные моменты времени либо сигнал поглощения, либо сигнал дисперсии и требует настройки СВЧ-фазовращателя перед каждым измерением,:что увеличивает вре- 30 мя и усложняет процесс измерений.

Кроме того, этот спектрометр не позволяет одновременно исследовать сигналы поглощения и дисперсии образцов, изменяющих свои характеристики во времени.

Наиболее близким к предлагаемому является спектрометр электронного парамагнитного резонанса для одновременной регистрации сигналов поглощения и дисперсии, включающий сигнальный СВЧ-генератор н рабочий резонатор, размещенный между полюсами электромагнита. Кроме того, спектрометр содержит разветвитель СВЧ-мощности на два канала, СВЧ-фазовращатель в одном из каналов, бнмодальный рабочий резонатор, размещенный между полюсамн электромагнита, усилитель СВЧ н смесители (2).

Разделение сигнала ЭПР в спектрометре на сигналы поглощения н дисперсии осуществляется в СВЧ-тракте. Одновременность регистрации сигналов поглощения и дисперсии достигается за счет усложнения СВЧ-тракта спектрометра и уменьшения чувствительнос" ти последнего.

Цель изобретения — повышение чувствительности.

851215

Поставленная цель достигается тем, что в спектрометр введены гетеродинный СВЧ-генератор, смесители с усилителями-промежуточной частоты сигналь- ного и опорного каналов, схема разветвления сигналов ЭПР на промежуточной частоте на два канала, фазоразносная схема для формирования двух опорных напряжений промежуточной частоты, сдвинутых по фазе на 90 фазовый и синхронный детекторы промежуточной частоты, причем с одной сторо- 1О ны первые входы фазового и синхронного детектора промежуточной частоты . соединены со схемой разветвления, вход которой через усилитель промежуточной частоты сигнального канала )$ соединен с выходом смесителя сигнального канала, в свою очередь, один вход этого смесителя соединен с гетеродинным СВЧ-.генератором, а другой вход с помощью циркулятора1 связан с рабочим резонатором и сигнальным генератором СВЧ; с другой стороны, вто- рые входы фазового и синхронного детекторов промежуточной частоты соеди.нены с фазоразностной схемой, вход которой через усилитель промежуточной частоты опорного канала соединен с выходом смесителя опорного канала, в свою очередь, один вход смесителя соединен с гетеродинным СВЧ-генератором, а второй — с сигнальным СВЧ-генера- З0 тором.

На чертеже представлена блок-схе;ма спектрометра электронного парамагнитного резонанса..

Спектрометр включает сигнальный

СВЧ-генератор 1, гетеродинный СВЧ-генератор 2, циркулятор 3, рабочий резонатор 4, электромагнит 5, смеситель

6 сигнального канала, смеситель 7 опорного канала, усилитель 8 сигна- 40 ла ЭПР, усилитель 9 промежуточной частоты опорного канала, схему 10 разветвления сигнала ЭПР промежуточной частоты на два канала, фазораэностную схему 11 для формирования двух 4$ опорных напряжений промежуточной частоты, сдвинутых по Фазе друг относительно друга на 90, фазовый детектор 12 промежуточной частоты и синхронный детектор 13 промежуточной частоты. Выход фазового детектора 12 является выходом сигнала дисперсии, а выход синхронного детектора 13 является выходом сигнала поглощения.

Мощность СВЧ-генератора 1 через циркулятор 3 подводится к образцу, размещенному в рабочем резонаторе 4.

При изменении магнитного поля электромагнита 5, между полюсами которого расположен рабочий резонатор 4, в исследуемом образце наблюдается яв- 60 ление ЭПР. Сигнал ЭПР через циркулятор 3 поступает на один вход смесителя 6, на другой вход которого пос, тупает мощность СВЧ-генератора 2. На выходе смесителя б сигнального канала Я формируется напряжение сигнала ЭПР Ч промежуточной частоты

Ф ! Чх"

U - МХ +Ч, М (Щ,1+ „)е гсз1и ), с Х Ч где Ч вЂ” амплитуда сигнала дисперсии,"

Х пропорциинальная мнимой части х" магнитной восприимчивости вещества х;

Ч„ - амплитуда сигнала поглощения, пропорциональная действитель ной части х магнитной восприимчивости х; — разность фаэ между сигна1 лами СВЧ-генераторов 1 и

2 на входе смесителя б;

uu - промежуточная частота, равная разности частот СВЧ-генераторов 1 .и 2 на входе смесителя б.

Сигнал ЭПР 0С усиливается усилителем 8 и подается на вход схемы 10,которая разветвляет сигнал ЭПР на два канала (/С, и (/с

Ц ф 2.„q V, yg(ug„+P tg g>+

+a«s w ), q XIii+V X L где 9 — Фазовый сдвиг, вносимый усилителем 8;

p - фазовый сдвиг, вносимый схемой 10.

Сигнал Ц подается на вход фазового ДетектоРа 12, а сигналЦс — на вхоД

2 синхронного детектора 13.

Смеситель 7 формирует опорное напряжение промежуточной частоты иэ сигналов СВЧ-генераторов 1 и 2, которое усиливается усилителем 9 и поступает на вход фаэоразностной схемы, ll () -Ч сов(а „ +М4 %э), о о где МО - амплитуда опорного напряжения промежуточной частоты;

Ч - разность фаэ между сигнала4 ми СВЧ-генераторов 1 и 2 на вхсще смесителя 7; 5 фазбЬый сдвиг Ф ВНОсимый усилителем 9, Фаэораэностная схема 11 компенсирует разность фаэ между напряжениями промежуточной частоты сигнальНОго И ОпОрнОгО каНалОв Ч-9 +Ч t фз ф4 ф и формирует два опорных напряжения

Ц ИО ..промежуточной частоты, сдвинутых по фазе друг.относительйо друга на 90О соответственно, для фазового детектора 12 и синхронного детектора 13

О Ч С (+ 4+Ч,+Е)

С) . О

0 Ч QN(uuèÔ +94+96+ Р) о о

В этом случае при выполнении условияЧ +Ч Ф -94-9э= 2иЯ; где И вЂ” целое

851215

Формула изобретения

Составитель В. Филиппов

Техред А,Бабинец КорректоРС.Корниенко

Редактор И. Михеева

Заказ 6341/б0 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и,открытий

113035, Москва, Ж-ЗЬ, РаУшская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 число, фазовый детектор 12 выделяет сигнал диспе-рсниЧ, и иэ сигнала ЭПР0с, а синхронный детектор 13 выделяет сигнал поглощенняЧ иэ сигнала ЭПР Q.

Таким образом, осуществляется одновременная регистрация сигналов поглощения и дисперсии по двум раздельным каналам.

Предлагаемий спектрометр ЭПР может использоваться для исследования неравновесных парамагнитных состояний и конструктивно более прост чем известный.

Спектрометр электронного парамагнитного резонанса для одновременной регистрации сигналов поглощения и дисперсии, включающий сигнальный СВЧгенератор и рабочии резонатор, размещенный между полюсами электромагнита, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены гетеродиниый

СВЧ"генератор, смесители с усилителями промежуточной частоты сигнального и опорного каналов,скема разветвления сигналов ЭПР на промежуточной частоте на два канала, фаэоразностная схема для формирования двух опорных напряжений промежуточ.ной частоты, сдвинутых по фазе иа

90, Фазовйй и синхронный детекторы промежуточной частоты, причем первые входы фазового и синхронного детекторов промежуточной частоты соединены

5 .со схемой разветвления, вход которой . через усилитель промежуточной частоты сигнального канала соединен с выходом смесителя сигнального канала, один ив входов которого соединен с гетеродиниым СВЧ-генератором, а другой с помащью циркулятора связан с рабочим резонатором и сигнальным генератором СВЧ, вторые входы фазового и синхронного детекторов промежуточi5 ной частоты соединены с фазоразностной схемой, вход котопой через усилитель промежуточной частоты опорноrq канала соединен с выхо) ом смесителя опорного канала, один из входов

Щ которого соединен с гетеродинным

СВЧ-генератором, а второй — с сигнальным СВЧ-генератором.

Источники информации, принятые во-внимание при экспертизе

1. Теапу Р.Т.,et а1. "The Review.

Sc i fnstr". 1961, 32, ч. б,р. 721-729.

2. Приступа A.È. и Кадыров Д.И.— ПТЭ ., 1974, Ю 5, с. 114-117 (прототип) .