Спектрометр электронного парамагнитного резонанса
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Севетскни
Соцналнстютескнк
Ресттубаих р >949443 (61) Дополнительное к авт. свид-ву 9750353 (22) Заявлено 05. 02. 81 (21) 3269268/18-25 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет
Опубликовано 070882. Бюллетень ¹29
Дата опубликования описания 07.08.82 (51) М. Кл.з
G 01 N 24/10
Государственный комитет
СССР ио делам изобретений и открытий (531 УДК 5 39. 143. .43(088.8) (72) Авторы изобретения
И.З Рутковский, В.Ф.Стельмах и Л.В.ЦвиркоГ
1 : 1
Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им.В.И.Ленина исследовательский институт прикладных физи проблем им. A.Н.Сенченко при Белорусском о
Трудового Красного Знамени государственном университете им. В.И.Ленина
Научно-,... а сих
<Ж "" y" а . (71) Заявители (54) СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО IIAPAMAI НИТНОГО
РЕЗОНАНСА
Изобретение относится к области электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано в радиопромышленности при изготовлении спектрометров ЭПР.
По основному авт . св . 975 0 35 3 и звестен спектрометр ЭПР, содержащий устройство для получения магнитного поля, источник переменного тока модуляции магнитного поля с согласующим трансформатором тока, генератор и приемник мощности СВЧ, измерительный резонатор с внутренним элементом модуляции в виде металлических стержней, образующих контур с выводами для подключения через согласующий трансформатор к источнику тока модуляции, причем стержни имеют в центральных частях утолщения и закреплены на расстоянии четверти длины резонатора по обе стороны от его центра.
Такая конструкция обеспечивает повышение чувствительности спектрометра при исследовании объемных образцов с диэлектрическими потерями в широком диапазоне частот модуляции магнитного поля (1) .
Однако спектрометр не обеспечивает максимальной чувствительности 30 при исследовании образцов с широкими спектральными линиями вследствие невозможности получения амплитуд модуляции магнитного поля, необходимых для оптимальной регистрации широких линий. Это связано с тем, что при увеличении амплитуды модуляции снижается эффективность модулятора из-за возрастания ограничивающих чувствительность паразитных излучений от его элементов (выходных каскадов, согласующего трансформатора тока, линии связи с внутренним элементом модуляции) и из-за увеличения потерь энергии в указанных элементах, приводящих к уменьшению КПД модулятора и возникновению искажений формы сигнала модуляции в месте расположения исследуемого образца. Кроме того, перечисленные ограничения препятствуют проведению измерений релаксационных характеристик и парамагнитных образцов.
Цель изобретения — обеспечение максимальной чувствительности спектрометра при исследовании образцов с широкими спектральными линиями.
Поставленная цель достигается тем, что в спектрометре ЭПР, содержащем устройство для получения магнит949443 ного поля, источник переменного тока модуляции магнитного поля c согласующим трансформатором тока, генератор и приемник мощности СВЧ, измерительный резонатор с внутренним элементом модуляции в виде металлических стержней, образующих, контур с выводами для подключения через согласующий трансформатор к источнику тока модуляции, причем стержни имеют в центральных частях утолщения и закреплены на расстоянии четверти длины резонатора по обе стороны от
10 его центра, согласующий трансформатор источника тока модуляции содержит .два тораидальных сердечника, распо. ложенные напротив друг друга на одном конце немагнитных металлических полос, изолированных друг от друга тонким диэлектрическим слоем, причем
15 сердечники замкнуты внутри металлических чашек, электрически соединенных с полосами по периметру и между
20 собой с помощью металлического стержня, пронизывающего сердечника и металлические полосы через диэлектрическую втулку, а модулирующие стенки электрически соединены с полосами на другом их конце.
На чертеже схематически показан вариант выполнения элементов спектрометра.
Спектрометр содержит тороидальные сердечники 1 согласующего трансформатора тока с многовитковыми первичными обмотками, немагнитные мерическую втулку б, модулирующие стержни 7, электрические соединения
8 стержней с металлическими полосами,40 измерительный резонатор 9, выводы
10 многовитковых обмоток согласующего трансформатора для подключения к источнику тока модуляции.
При этом тороидальные сердечники
1 расположены внутри металлических чашек 4 напротив друг друга, на одНоМ конце изолированных слоем диэлектрика 3 металлических полос 2. С помощью металлического стержня 5 с гайками чашки жестко скреплены с полосами 2 и имеют в месте скрепления с ними электрический контакт, Кроме того стержень 5 пронизывает отверстия тороидальных сердечников 1 и через диэлектрическую втулку б метал50
55 лические полосы 2. Таким образом чашки 4 с помощью стержня 5 электрически соединены друг с другом. Выводами 10 первичные обмотки сердечников
1 соединяются с источником тока модуляции спектрометра, Модулирующие стержни 7 измерительного резонатора
9 соединены с металлическими полосами на другом их конце в точках соединения 8.
65 таллические полосы 2, слой диэлектри-35 ка 3, металлические чашки 4, металлический стержень 5 с гайками, диэлектПри таком расположении элементов чашки 4 совместно со стержнем 5 и расположенной под-Йими частью полос
2 образуют вторичную обмотку трансформатора тока, к которой присоединена с помощью линии низкого,сопротивления, образованной изолированны.ми друг от друга полосами 2, нагрузка низкого сопротивления, образованная модулирующими стержнями 7 резонатора 9.
Так как обмотка согласующего трансформатора симметоична по отношению к тороидальным сердечникам, при образовании токов больших амплитуд насыщение сердечников (и потери в них) равномерно распределяются по объему тороидальных сердечников и, следовательно, проявляются при больших значениях тока, чем это имеет место в известном устройстве ° Кроме того, уменьшение локального насыще ния сердечников уменьшает индуктивность рассеяния многовитковых первичных обмоток, не нарушает их симметрии и оптимального согласования нагрузки с источником тока в процессе регулирования амплитуды модуляции магнитного поля. .Получению больших значений тока в модулирующем элементе резонатора и снижению паразитных излучений в предлагаемом устройстве способствует также предельное уменьшение сопротивления (B том числе индуктивного) мест соединения одновитковой обмотки с линией и сопротивления самой линии связи с нагрузкой.
Таким образом, предложенная электрически единая конструкция узла: согласующий трансформатор тока линия связи — модулирующий элемент обеспечивает получение больших амплитуд тока модуляции в широком диапазоне частот в месте расположения исследуемого образца в резонаторе при минимуме паразитных излучений на частоте модуляции, что, в свою очередь, обеспечивает увеличение чувствительности спектрометра при регистрации широких линий ЭПР.
Формула изобретения
Спектрометр электронного парамагнитного резонанса по авт. св.
9750353, отличающийся тем, что, с целью обеспечения максимальной чувствительности спектрометра при исследовании образцов с широкими спектральными линиями, согласующий трансформатор источника тока модуляции содержит два тороидальных сердечника, расположенные напротив друг друга на одном конце немагнитных металлических полос, изолированных друг от друга тонким диэлектрическим
949443
Составитель В.Майоршин
Техред Т.Маточка Корректор В.Бутяга
Редактор Н.Джуган
Заказ 5734/29 Тираж 887 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 слоем, причем сердечники замкнуты внутри металлических чашек, электрически соединенных с полосами по периметру и между собой с помощью металлического стержня, пронизывающего сердечники и металлические полосы че- 5 рез диэлектрическую втулку, а модулирующие стержни электрически соеди . иены с полосами на другом их конце.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
9750353, кл. G 01 N 24/00, 1977 (прототип) .
