DD220132A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR RESOLUTION IMPROVEMENT IN ELECTRON SPINRESONAZ SPECTROSCOPY - Google Patents
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- DD220132A1 DD220132A1 DD25777383A DD25777383A DD220132A1 DD 220132 A1 DD220132 A1 DD 220132A1 DD 25777383 A DD25777383 A DD 25777383A DD 25777383 A DD25777383 A DD 25777383A DD 220132 A1 DD220132 A1 DD 220132A1
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf die Messung der Parameter von Elektronenspinresonanzspektren. Ziel der Erfindung ist es, die Analyse von CW-Elektronenspinresonanzspektren und Zeugmatogrammen mit stationaerem Bo-Gradienten zu verbessern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne irreversible Beeinflussung der zu messenden Probe und ohne mathematische Wandlungen des Messergebnisses eine Spektrenanalyse mit geringerem Aufwand als bisher zu ermoeglichen, bei der das Messergebnis waehrend des Messprozesses entkoppelt wird. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass am Probenort treppenfoermige periodisch mit unterschiedlichen Stufenzeiten modulierte zusaetzliche Magnetfelder erzeugt werden. Phasensynchron dazu wird eine Umkehr des Vorzeichens des Messsignalspannungswertes vorgenommen. Weiterhin ist eine Bestimmung der Kernspinquantenzahlen moeglich. Die Erfindung dient zur Erweiterung der messtechnischen Moeglichkeiten von CW-Elektronenspinresonanzspektrometern und ist insbesondere in der Zeugmatographie einsetzbar. Fig. 1The invention relates to the measurement of the parameters of electron spin resonance spectra. The aim of the invention is to improve the analysis of CW electron spin resonance spectra and hydrogen-bombardment with steady-state Bo gradients. The invention is based on the object without irreversible influence of the sample to be measured and without mathematical conversions of the measurement result spectral analysis with less effort than previously possible, in which the measurement result is decoupled during the measurement process. According to the invention, this is achieved by generating additional magnetic fields that are periodically modulated with different step times at the sample location. In phase synchronism, the sign of the measured signal voltage value is reversed. Furthermore, a determination of the nuclear spin quantum numbers is possible. The invention is used to expand the metrological possibilities of CW electron spin resonance spectrometers and can be used in particular in the Zeugmatographie. Fig. 1
Description
Verfahren und Anordnung zur Auflösungsverbesserung in der ElektronenspinresonanzSpektroskopieMethod and apparatus for resolution enhancement in electron spin resonance spectroscopy
Anwendungsgebiet der Erfindung . 'Field of application of the invention. '
Die Erfindung bezieht sich auf die Messung der.Parameter von Elektronenspinresonanzspektren (ESR-Spektren) sowie spinentkoppelter. ESR-Spektren. Sie kann zur Erweiterung der meßtechnischen Möglichkeiten von Continous-Wave—Elektronenspinresonanzspektrometern (CW-ESR-Spektrometer) genutzt werden. Die Erfindung ist insbe- . sondere für die ESR-Zeugmatographie (auch als Tomographie oder Imaging bekannt) mit stationärem Magnetfeldgradienten zu,r Spinentkopplung einsetzbar. , .The invention relates to the measurement of the parameters of electron spin resonance spectra (ESR spectra) as well as to spin-coupled ones. ESR spectra. It can be used to extend the metrological possibilities of continuous wave electron spin resonance spectrometers (CW-ESR spectrometers). The invention is in particular. Especially for the ESR-Zeugmatographie (also known as tomography or imaging) with stationary magnetic field gradient to r Spinentkopplung used. ,.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen .Characteristic of the known technical solutions.
Es sind Lösungen zur Spinentkopplung in der SSR-Spektroskopie unter Anwendung der Elektronen-Kern-Doppelresonanz (ENDOR) bekannt j/ ;!/., die es gestatten, die Spektrenparameter zu bestimmen. Mit dieser Methode ist es möglich, die Spinentkopplung durch zusätzliche Einstrahlung hochfrequenter elektromagnetischer Energie zu erzielen. Die Möglichkeiten, die diese Methode bietet, sind an erhebliche technische Aufwendungen und an ein eingeschränktes Relaxationsverhalten der zu messenden Probe gebunden. So muß in der Mehrzahl der Fälle die Meßtemperatur gesenkt werden, so daß dann die Messung niedrigviskoser Lösungen, die bei Raumtemperatur normalerweise vorliegen, nicht möglich ist. Technisch ist sowohl ein starker Mikrowellensender als auch ein Ultrakurzwellen-Sender hoher Leistung 'und Präzision sowie ein Spe-Solutions are known for spin-coupling in SSR spectroscopy using the electron-nuclear double resonance (ENDOR), which allows to determine the spectral parameters. With this method, it is possible to achieve the Spinentkopplung by additional irradiation of high-frequency electromagnetic energy. The possibilities offered by this method are linked to considerable technical expenditure and to a limited relaxation behavior of the sample to be measured. Thus, in the majority of cases, the measurement temperature must be lowered, so that then the measurement of low-viscosity solutions that are normally present at room temperature, is not possible. Technically, both a strong microwave transmitter and a high-power ultra-short wave transmitter and precision, as well as a spe-
zialresonator notwendig, was zu .erheblichen .i'iehrkps"cen gegenüber dem CW~Süe.-ctrometer führt. . ' Eine Spinentkopplung ist,ebenfalls nach dem Meßprozeß möglich. . Hierau wurden eine Reihe von numerischen Methoden entwickelt > /2, 3 „ ^, 5, 6, TJ. Das gemessene Spectrum wird nach den- entsprechenden Algorithmen ausgewertet,' und das spinentKöppelte Spektrum kann berechnet werden. Alle angeführten /3., 4, 5, jö/ Verfahren haben den Nachteil, daß sie zu einer Verringerung des §ignal~Rauschverhältnisses führen. Bei Anwendung der Spektrensimulation /jL, TJ mit anschließendem opektrenangleich· durch Variation der Parameter /_ TJ isx der Rechenaufwand sehr hoch ,. und in der Mehrzahl der Fälle nur an. einer Großrecher.anlage mit vertretbarem Zeitaufwand realisierbar. Zur Auswertung von Zeugmatogrammen mit;stationärem B -Gradienten liegen noch.kein.e Lösungen vor.which leads to a considerable collapse of the CW-south ctrometer. "Spinning coupling is also possible after the measurement process." Here a number of numerical methods have been developed> / 2, 3 " ^, 5, 6, TJ The measured spectrum is evaluated according to the respective algorithms, and the spinned spectrum can be calculated All the cited / 3, 4, 5, jö / methods have the disadvantage that they lead to a reduction When using the spectral simulation / jL, TJ with subsequent opektrenunleich • by varying the parameters / _ TJ isx the computational effort very high, and in the majority of cases only on a large computer system with reasonable time feasible . to evaluate Zeugmatogrammen with; steady gradient B are noch.kein.e solutions.
Literatur . · .Literature. ·.
/_ _1_/ M. M. Dorio, J. H. Freed: Multiple Electron Resonance . Spectroscopy. Plenum Press, New York, London (1979). ' / _ _1_ / MM Dorio, JH Freed: Multiple Electron Resonance. Spectroscopy. Plenary Press, New York, London (1979). '
/_ 2J J. D. Swalen, H. M. Gladney: IBd-J. Res. Dev. _8, 515 (1964) / _ 2J JD Swalen, HM Gladney: IBd-J. Res. Dev. _8, 515 (1964)
/_ _3_/ 3. N. Dobrjakow: Zh. SrruKt . Chim. o_, 39 (1965)/ _ _3_ / 3. N. Dobryakov: Zh. SrruKt. Chim. o_, 39 (1965)
/_ ±/ R. Newton, K. P. Scnulz, R_. M. Elofson: Ganad. J. uhem. ^±, 752 (1960) / _ ± / R. Newton, KP Scnulz, R_. M. Elofson: Ganad. J. uhem. ^ ±, 752 (1960)
Γ~2/ ΰ· w· Kirmse: J. Hag. Resonance J_1_, 1 (1973) /_ 6/ S. Brumby: J. Mag. Resonance y±_, 317 (1979) /_ T_/ U. Bwert: Dissertation A, Berlin (1979) Γ ~ 2 / ΰ · w · Kirmse: J. Hag. Resonance J_1_, 1 (1973) / _6 / S. Brumby: J. Mag. Resonance y ± _, 317 (1979) / _ T_ / U. Bwert: Dissertation A, Berlin (1979)
•Ziel der Erfindung• Object of the invention
Ziel der Erfindung ist es, die Analyse von CW-Elektronenspinresonanzspektren und Zeugmatograinmen mit stationärem !^-Gradienten zu verbessern.The aim of the invention is to improve the analysis of CW electron spin resonance spectra and witness stationary trajectories with steady! ^ Gradients.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne irreversible Beeinflussung der zu messenden Probe und ohne mathematische Wandlungen des Meßergebnisses eine Spektrenanalyse mit geringerem Aufwand als. bisher zu ermöglichen, bei der das Meßergebnis während des Meßprozesses entkoppelt wird. ' Erfindungsgemäß wird das bei einem Verfahren zur..Auf 1 ösungsVerbesserung von Spektren in der Slektronenspinresonanzspektroskopi.e, bei dem eine Effektmodulation durchgeführt wird und durch zeitabhängige Zusatzmagnetfelder eine Spektrenbeeinflussung, erfolgt, dadurch erreicht, daß am Probenort treppenförmige periodisch mit unterschiedlichen Stufenzeiten modulierte zusatz—· liehe Magnetfelder,'durch eine Steuerspannung eines Funktionsgenerators erzeugt werden, wobei nacheinander verschiedene Spektrenbereiche durch diese Magnetfelder angeregt werden und die erzeugten Stufenspannungen und Stufenzeiten so gestaltet . sind, daß die zu eliminierenden Kopplungen sich im zentralen Spektrenbereich ausmitteln. Phasensynchron dazu wird über eine zweite Steuerspannung des Funktionsgenerators vor der zeitlichen Ausmittlung des Meßsignals im Tiefpaß der Nachweiseinheit eine Umkehr.des Vorzeichens des Spannungswertes, der für das Meßsignal charakteristisch ist, vorgenommen. Diese Vorzeichenumkehr wird im folgenden Text als Phasenumschaltung um \ The invention is based on the object, without irreversible influence on the sample to be measured and without mathematical conversions of the measurement result, a spectra analysis with less effort than. previously allow, in which the measurement result is decoupled during the measurement process. According to the invention, this is achieved in a method for increasing the resolution of spectra in the ultrasound spin resonance spectroscopy, in which an effect modulation is performed and by time-dependent additional magnetic fields influencing the spectra, in that step-shaped additional periodically modulated with different step times at the sample location. · Liehe magnetic fields, 'are generated by a control voltage of a function generator, successively different spectral ranges are excited by these magnetic fields and designed the generated level voltages and stage times so. are that the couplings to be eliminated average out in the central spectral range. In phase synchronism with this, a reversal of the sign of the voltage value, which is characteristic of the measurement signal, is carried out via a second control voltage of the function generator before the time-based evaluation of the measurement signal in the low-pass filter of the detection unit. This sign reversal is in the following text as phase switching to \
den Betrag ¥ = 180° bezeichnetthe amount ¥ = 180 °
ζ ζ
In der.Nachweiseinheit wird ein spinentkoppeltes Elektronen— spinresonanzspektrum getrennt von' auftretenden Randlinien gemessen.Bei der Messung der mittleren Rauschamplitude innerhalb des gemessenen Spektrums zwischen dem Bereich, in dem das nicht entkoppelte Spektrum auftritt .und dem Bereich der Randlinien, erfolgt bei Variation der Amplitude der Zusatzmo-In the detection unit, a spin-coupled electron spin resonance spectrum is measured separately from occurring edge lines. Measurement of the mean noise amplitude within the measured spectrum between the region in which the undocked spectrum occurs and the region of the edge lines occurs with variation of the amplitude the additional
dulation durch die Zuordnung von Minima der mittleren Rauschamplitude zu den Hyperfeinkopplungskonstanten eine Bestimmung des Betrages dieser Hyperfeinkopplungskonstanten für eine' jeweils entsprechende Kernspinquantenzahl. . '-. Die vom Punktionsgenerator erzeugten Steuerspannungen führen in Abhängigkeit von der Kernspinquantenzahl I.. und der entsprechenden Koppelkohstante A. zur Spinentkopplung bei hochaufgelösten Viellinien-BPH-Speütren. Das Verfahren ist anwendbar, wenn.die Hochfeldnäherung ; 'dulation by the assignment of minima of the mean noise amplitude to the hyperfine coupling constants a determination of the amount of these hyperfine coupling constants for a 'corresponding nuclear spin quantum number. , '-. The control voltages generated by the punctuation generator lead in dependence on the nuclear spin quantum number I .. and the corresponding coupling cohort A for Spinentkopplung high-resolution multi-line BPH-Speütren. The method is applicable when: the high field approximation; '
, H. » A1ZH. .' \ . . (1), H. »A 1 ZH. . ' \. , (1)
für alle H. und A. Gültigkeit besitzt und anisotrope Tertne vernachlässigbar sind, so daß. alle Linien des Spektrums durch die gleiche Linie.nformfunktion mit gleicher Linienbreite:, aber verschiedener Resonanzfeldstärke und Intensität beschrieben werden können und sich die Resonanzfeldstärken H.: der Linien folgendermaßen berechnen: ",is valid for all H. and A. and anisotropic Tertne are negligible, so that. all lines of the spectrum can be described by the same line.nform function with the same line width :, but different resonance field strength and intensity, and the resonance field strengths H: of the lines are calculated as follows:
H. = H +Υ"" A.m.T (2)H. = H + Υ "" At T (2)
Alle Möglichkeiten der Wertekombinationen sder m. T v/erden berück-All possibilities of value combinations s of m. T v
i . ' - ! ' ' · 11 ιi. '-! '11 11
sichtigt für die Übergänge:consider the transitions:
Die Symbole bedeuten: · .'The symbols mean: ·. '
H. - Resonanzfeldstärke der Wertekombination j ; H. - resonance field strength of the value combination j ;
H --Resonanzfeldstärke des Spektrums (ohne Hyperfeinstruktur).H - Resonance field strength of the spectrum (without hyperfine structure).
A. ~ Hyperfeinkopplungskonstante für den Kern iA. ~ hyperfine coupling constant for the core i
I. - Kernspinquantenzahl für den,Kern i .I. - Nuclear spin quantum number for the, core i.
r.z -· Zahl der magnetischen Kerner.z - · number of magnetic cores
Zu den Stufenzeiten At ;verden während einer Periode die ent-At the step times At, during a period
sprechenden Zusatzmagnetfelder und Phasenwerte ^f der Nach- · weiseinheit über den Funktionsgenerator realisiert. Pur ganzzahlige I.-s führt die folgende periodische Zusatzmodulation zur Entkopplung:speaking additional magnetic fields and phase values ^ f of the detection unit realized via the function generator. Pure integer I.s leads to the following periodic additional modulation for decoupling:
B7 = ζ ., A. (5)B 7 = ζ., A. (5)
= At/T + OL-2) ei/Τζ_Ό modulo (M ) _ χ 7_7 (6)= At / T + OL-2) ei / Τζ _ Ό modulo (M ) _ χ 7 _7 (6)
χ ιχ ι
% = 130» d^z-O modulo (M.) _y . ; (7) z = 0, 1 ,· 2, . .-. , η (8) % = 130 »d ^ zO modulo (M. ) _Y . ; (7) z = 0, 1, · 2,. .-. , η (8)
Dabei gilt für . · ,It applies to. ·,
" (11)"(11)
V= B-zV = B -z
Für gebrochenzahlige Kernspinquantenzahlen gilt:For fractional nuclear spin quantum numbers:
Dabei gilt fürIt applies to
B2 - B_2 , . (17)B 2 - B_ 2 ,. (17)
At = At .. (18)At = At .. (18)
Der Wert für η ergibt sich ausThe value for η results from
nmin = Mi entier CÄ-^M~) -.entier ^i - P»'5) '. (20) n min = M i entier C Ä- ^ M ~ ) -. entier ^ i - P »'5) '. (20)
η = η . , ν. . +1. η . +2, .. η = η. , ν. , +1. η. +2, ..
.mm', mm ' mm .mm ', mm' mm
Allgemein gilt: · 'In general: · '
M1 = 2L· + 1 . : (21)M 1 = 2L * + 1. : (21)
Sr-£7 = 1 wenn a = O " . \ - (22) Sr- £ 7 = 1 if a = O ". \ - (22)
<f/—j-T = O wenn a £ O (23) <f / -jT = O if a £ O (23)
modulo: a = c modulo b V (24)modulo: a = c modulo b V (24)
a = b (^ - entier ^) ^ . ' (25)a = b (^ - entier ^) ^ . (25)
er.tier: ' a = entier b . ' (26)animal: 'a = entier b. (26)
a ist gleich dem ganzzahiigen Teil von ba is equal to the integer part of b
SB: Spektrenbreite . . .SB: spectral width. , ,
Die Anzahl η der während einer Periode zu erzeugenden Zusatzfelder B über die Zeit ΰχ ,und mit der. Phasenlage H* sollte größer/gleich ,η .. sein. Wird η zu groß gewählt, sinkt das Sighal/Rauschvernältnis stark ab. Falls η zu klein gewählt wird,, entsteht eine Überlagerung des entkoppelten Spektrums mit den Randlinien, die durch die begrenzte Stu'ienzahl irinerhalb einer Zusatzmodulationsperiode entstehen. Die Reihenfolge des Srzeugens der einzelnen B -Werte inner-The number η of the additional fields B to be generated during a period over the time ΰχ , and with the. Phase angle H * should be greater than or equal to η .. If η is chosen too large, the signal / noise ratio drops sharply. If η is chosen to be too small, a superimposition of the decoupled spectrum with the boundary lines, which result from the limited number of samples within one additional modulation period, results. The order of generation of the individual B values within
Z 'Z '
halb einer Periode i'st' beliepig, wenn die Zuordnung zu . zithalf of a period i'st 'if the assignment to. zit
und π erhalten bleibt. Bs.darf aber kein B bis zum Perioden-ζ ζ and π is preserved. Bs.but no B until the period ζ ζ
ende weggelassen werden. Bei entsprechenden Angaben für 3 Werte, die langer als At realisiert werden müssen, besteht die Möglichkeit, diese Werte mehrmals am Probenort' innerhalb einer Periode zu realisieren, wobei die angegebene Gesamt-, zeit bei entsprechender Phasenlage beibehalten werden muß. Die Größe At, aus der sich- die Periodenlänge berechnen läßt, kann in relativ großen Bereichen variiert werden. Die Gesamtperiodenlänge - muß kleiner als die. Zeitkonstante ^des Nachweistraktes (im allgemeinen vorwählbar) sein, damit keine zusätzliche Grundlinienmodulation des Spektrums ; entsteht. . . ,, Die untere ,Grenze für At ist im allgemeinen durch die. technische Realisierung gegeben, da die Anstiegszeiten der Recht-be omitted at the end. In the case of corresponding values for 3 values which have to be realized longer than At, it is possible to realize these values several times at the sample location within a period, whereby the stated total time must be maintained with the corresponding phase position. The size At, from which the period length can be calculated, can be varied in relatively large ranges. The total period length - must be less than that. Time constant of the detection tract (generally preselected), so that no additional baseline modulation of the spectrum; arises. , , "The lower, limit for At is generally through the. technical realization given that the rise times of the legal
eckmodulatior, wesentlich kleiner als /yc sein'müssen, um keine Linienverbreiterungen au erhalten, die dem auflösungsverbessernden Effekt entgegenwirken. Da die Zusatzmodulation durch die Vermittlung von zu messender Probe und Hohlraumresonator die gleiche Wirkung wie eine rechteckförmige Frequenzmodulation hat, kann der Modulationsindex der Grundschwingung (Periodenlänge) als Kriterium für die obere Grenzfrequenz der Zusatzmodulation herangezogen werden. Ein kleiner Modula—. tionsindex führt zur L-inienverbreiterung oder zusätzlichen Aufspaltungen. Im X—Band sind -At-Bereiche von mehreren Millisekunden erfolgreich angewendet worden.eckmodulatior, must be much smaller than / yc, in order to obtain no line broadening, which counteract the dissolution-improving effect. Since the additional modulation through the mediation of sample to be measured and cavity resonator has the same effect as a rectangular frequency modulation, the modulation index of the fundamental (period) can be used as a criterion for the upper limit frequency of the additional modulation. A small module. tion index leads to a broadening of the LIA or additional splitting. In the X-band, At-ranges of several milliseconds have been successfully applied.
Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Auflösungsverbesserung von Spektren· in der Elektronenspinresonanzspektroskopie mit einem Resonator, der eine Probe enthält, die sich in einem Magnetfeld befindet und dem eine Mikrowellenbrücke und eine Nachweiseinheit zugeordnet.sind, zeichnet sich dadurch aus, daß ein Funktionsgenerator mit Zusatzspulen, die dem Resonator zugeordnet sind, verbunden ist, wobei es sich bei Mischung von Zusatz- und Effektmodulation um die zur Generierung der Effektmodulation erforderlichen Spulen oder ohne diese Mischung um weitere Zusatzspulen handeln kann, und daß der Funktionsgenerator weiterhin einem Phasenschalter oder Inverter zugeordnet ist, der vor dem Tiefpaß der Nachweiseinheit angeordnet ist.An inventive arrangement for resolution enhancement of spectra in the electron spin resonance spectroscopy with a resonator containing a sample which is located in a magnetic field and associated with a microwave bridge and a detection unit, is characterized in that a function generator with additional coils, the Resonator associated with it, which may be required to generate the effect modulation coils or mix without additional coils with mixture of additional and effect modulation, and that the function generator is further associated with a phase switch or inverter, the before Low pass the detection unit is arranged.
Der Spektroskopiker wählt in Abhängigkeit von der Meßsubstanz eine Zusatzmodulationsfunktion aus, die dem Kernspin des zu entkoppelnden Kernes entspricht. Am'Ausgangsverstärker des Funktionsgenerators, der,zu den Zusatzspulen führt, wird die Amplitude entsprechend der Hyperfeinkopplungskonstanten A. eingestellt. Ist A'. unbekannt, kann durch Variation der Amplitude der Zusatzmodulation (= A.) und anschließendem Spektrenvergleich der Betrag von A-. bestimmt werden. Das ist möglich, wenn das Spektrum in der Videodarstellung beobachtet oder für jeden eingestellten Wert registriert wird. Weiterhin kann als Kriterium zur Bestimmung der A.-s durch λ Variation der Zusatzmddulationsamplitude die mittlere Rauschamplitude zwischen dem resonanten Bereich (resbnanter Bereich:Depending on the substance to be measured, the spectroscopist selects an additional modulation function which corresponds to the nuclear spin of the nucleus to be decoupled. At the output amplifier of the function generator leading to the auxiliary coils, the amplitude is set according to the hyperfine constant A. Is A '. unknown, by varying the amplitude of the additional modulation (= A.) and subsequent spectral comparison of the amount of A-. be determined. This is possible if the spectrum is observed in the video display or registered for each set value. Furthermore, the average noise amplitude between the resonant region (resbnanter range) can be used as a criterion for determining the A. s by λ variation of the additional modulation amplitude.
H letzte Linie - H. erste Linie) und den Randlinien, die au-, «* . 3H last line - H. first line) and the marginal lines, which exclude "*. 3
ßerhalb ,des Spektrums auftreten, benutzt.' werden. Dabei, ist es erforderlich, η konstant zu lassen, η muß so groß sein, daß ein ausreichender Bereich zwischen resonantem. Bereich und Randlinien zur Verfügung "steht. Ein Rauschminimum ist jeweils ein Kriterium, für ein bestimmtes A.. mit der Kernspinquantenzahl I.», die durch die entsprechende Zusatzmodulationsfunktion eingestellt wurde. Somit ist es möglich, mit wenigen Funktionstypen (für die Mehrzahl der Probleme 2 Funktionstypen) durch Variation der Funktionsamplitude JESR-Spektren zu analysieren.Outside, the spectrum occur, used. ' become. In this case, it is necessary to leave η constant, η must be so large that a sufficient range between resonant. A noise minimum is in each case a criterion, for a certain A .. with the nuclear spin quantum number I., which was set by the corresponding additional modulation function, thus it is possible to use only a few function types (for the majority of the problems 2 function types) by varying the functional amplitude to analyze JESR spectra.
Soll von mehreren Kernen entkoppelt werden, müssen zwei Zusatzmodulationsfunktionen überlagert werden, wobei die zu den B zugehörigen Phasenlagen.addiert werden. Die Gesamtperiode der zweiten bzw. η-ten Zusatzmodulationsfunktion muß dabei /yt. der ersten bzw. n-1-ten entsprechen. Falls diese Variante technisch / · ' ' ^ . ' If decoupling from several cores is required, two additional modulation functions must be superimposed, with the phase relationships associated with B being added. The total period of the second or η-th additional modulation function must be / yt. correspond to the first or n-1-th. If this variant technically / · '' ^. '
zu aufwendig wird, kann eine andere Modulationsfunktion berechnet werden, wobei sich wiederholende B -Werte dann nur einmal mit entsprechend längerem a . At vorkommen (evtl. Phasenumschaltung während a . ZVt notwendig).becomes too expensive, another modulation function can be calculated, with repeating B values then only once with a correspondingly longer a. At present (possibly phase change during a. ZVt necessary).
Kommen gleiche B, -Werte mit entgegengesetzter Phasenlage (H*) innerhalb ,einer Periode vpr, können .die entsprechenden a . At-Werte voneinander subtrahiert werden.If the same B, values with opposite phase position (H *) occur within a period vpr, the corresponding a. At values are subtracted from each other.
Diese Möglichkeit' der mehrfachen Spinentkopplung gestattet bei entsprechender Verringerung des Signal/Rauschverhältnisses die Entkopplung eines hochaufgelösten CW-EPR-Spektrums bei Gültigkeit der Hochfeldnäherung und konstanter Linienbreite allerThis possibility of multiple spin coupling allows, with a corresponding reduction of the signal-to-noise ratio, the decoupling of a high-resolution CW-EPR spectrum with the validity of the high field approximation and constant line width of all
Einzellinien zu einer; einzelnen- Linie."Single lines to one ; single-line. "
Die Erfindung gestattet es, die Auswertung von CW-ESR-Spektren durch Beeinflussung des Meßprozesses zu vereinfachen. Als be-"sondere'r Vorteil ist anzusehen, daß gleichzeitig die Verbesserung des Signal/Rauschverhältnisses des Spektrometers und die. spinentkoppelte Darstellung möglich ist. Der Spektroskopiker kann sowohl die Hyperfeinkopplungskonstanten bestimmen als auch die vereinfachten Spektren darstellen. Diese Möglichkeit er-, leichtert die Interpretation, da nach der Entkopplung das Spektrum nicht mehr durch die bekannten Koppelgrößen verkompliziert ist. Bei der ESR-Zeugmatographie entfällt in einigen Fäl-The invention makes it possible to simplify the evaluation of CW-ESR spectra by influencing the measuring process. A special advantage is that the signal-to-noise ratio of the spectrometer and the spine-coupled representation are simultaneously possible, and the spectroscopist can determine the hyperfine coupling constants as well as represent the simplified spectra Interpretation, because after decoupling the spectrum is no longer complicated by the known coupling sizes.
len die Entfaltung, die mathematische Probleme mit sich bringt. Auf numerische Spektrenan-alysen, die der Messung folgen, icann bei den beschriebenen Fällen verzichtet werden. Die Erfindung benötigt keinen Rechner zur Realisierung.The development that brings mathematical problems. Numerical spectra analyzes following the measurement can be omitted in the cases described. The invention does not require a computer for implementation.
Ausfuhrungsbeispielexemplary
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Anordnung zur Auflösungsverbesserung von Spektren für CW-BSR-Spektrometer. Sine Mikrowellenbrücke M¥ regt eine Probe in einem''Resonator R an. Eine Magnet stromversorgung MSV dient zur Erzeugung eines statischen Magnetfeldes. Schreiber und Video-Einheit TV sind in bekannter Weise Tiefpässen mit einer Zeitkonstanten 't zur Erfassung der entkoppelten' Spektren.nachgeschaltet· Ein Funktionsgenerator FG erzeugt phasenstarr zu einer Steuerspannung, ,mit welcher der phasenempfindliche Detektor PSD versorgt wird, eine 'siechseispannung, mit der die Zusatzspulen ZS derartig versorgt werden, daß eine zusätzliche Treppenmodulation der Magnetflußdichte am Probenort entsteht. The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. FIG. 1 shows a block diagram of an arrangement for improving the resolution of spectra for CW-BSR spectrometers. Sine microwave bridge M ¥ stimulates a sample in a resonator R. A magnetic power supply MSV is used to generate a static magnetic field. The recorder and video unit TV are connected in a known manner to low-pass filters having a time constant 't for detecting the decoupled' spectra. A function generator FG generates phase-locked voltage to a control voltage supplied to the phase-sensitive detector PSD the additional coils ZS are supplied in such a way that an additional step modulation of the magnetic flux density is produced at the sample location.
Zur Demonstration der Wirkungsweise des Verfahrens wurde in der herkömmlichen Art und Weise das Spektrum des DPPH (1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl in Toluen gelöst) gemessen (siehe Fig. 2). Bei Realisierung einer periodischen Zusatzmodulationsfunktidn, die während einer Periode die in Tabelle 1 angeführten Zusatzfelder 3 mit den entsprechenden Wirkungs-To demonstrate the operation of the process, the spectrum of DPPH (1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl dissolved in toluene) was measured in the conventional manner (see FIG. 2). When implementing a periodic additional modulation function, which during a period, the additional fields 3 listed in Table 1 with the corresponding effect
zeiten a . At erzeugt und einer Steuerspannung, die im Nachz ***times a. At generated and a control voltage in the Nachz ***
weiskanal die zugehörigen Phaseneinstellungen '-f garantiert,Weiskanal guarantees the associated phase settings ' -f ,
ergeben sich spinentkoppelte Spektren.result in spin-coupled spectra.
1 10 1 10
Tabelle 1: Funktionswerte entsprechend Gl. ο ~ 12 und. .·. ' Gi. 2Ö für DPPH mit 1 = 1. und SB = 6,2 mTTable 1: Function values according to Eq. ο ~ 12 and. . ·. 'Gi. 2Ö for DPPH with 1 = 1. and SB = 6.2 mT
Bei Vorgabe von A. = 0,7908 mT ergibt sich das Spektrum entsprechend Fig. 3a, und bei Vorgabe von A. = 0,9630 mT ergibt sich das Spektrum entsprechend Fig. 3c. Es sind sowohl das spinentkoppelte.resultierende drei-Linienspektrum, das für Radikale mit nur einer "N-Kopplur.g typisch ist, im Zentrum als auch die Randlinien an den Spektrenrändern zu erkennen.. Die Vorgabe falscher Werte für A. (z. B. 0,875 mT in Fig. 3b)1 führt zu einer Anhebung der Grundlinienschwingungen im Bereich zwischen, entkoppeltem Spektrum und Randlinien.· Duren Variation von A. entsprechend Tabelle ,1 zur Erzeugung der Zusatzmodulation ist die Bestimmung ders A-. der Probe durch Zuordnung der geringsten Oszillationen zwischen Randlinien und Spektrum möglich.Given A. = 0.7908 mT, the spectrum is given in accordance with FIG. 3a, and given A. = 0.9630 mT, the spectrum is given in accordance with FIG. 3c. Both the spincipulated resulting three-line spectrum, which is typical for radicals with only one N-Kopplur.g, can be seen in the center as well as the boundary lines at the spectral edges. The specification of false values for A. (e 1 leads to an increase in the baseline oscillations in the region between, decoupled spectrum and boundary lines.) Duren Variation of A. according to Table 1 for the generation of the additional modulation is the determination of the s A- of the sample by assignment the smallest oscillations between edge lines and spectrum possible.
Claims (3)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DD25777383A DD220132A1 (en) | 1983-12-12 | 1983-12-12 | METHOD AND ARRANGEMENT FOR RESOLUTION IMPROVEMENT IN ELECTRON SPINRESONAZ SPECTROSCOPY |
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---|---|---|---|
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