DD225220A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL DETECTION OF MAGNETIC RESONANCES - Google Patents

METHOD AND ARRANGEMENT FOR THE OPTICAL DETECTION OF MAGNETIC RESONANCES Download PDF

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DD225220A1
DD225220A1 DD26298284A DD26298284A DD225220A1 DD 225220 A1 DD225220 A1 DD 225220A1 DD 26298284 A DD26298284 A DD 26298284A DD 26298284 A DD26298284 A DD 26298284A DD 225220 A1 DD225220 A1 DD 225220A1
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Joerg Donecker
Klaus-Dieter Kramp
Ulrich Plauschin
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Abstract

DIE ERFINDUNG BEZIEHT SICH AUF DEN OPTISCHEN NACHWEIS MAGNETISCHER RESONANZEN (SOGENANNTE ODMR) DURCH BESTIMMUNG DER INTENSITAETSAENDERUNGEN DER OPTISCHEN STRAHLUNG, INSBESONDERE FUER UNTERSCHIEDLICHE POLARISATIONSZUSTAENDE. ZIEL DER ERFINDUNG IST ES, DEN ZEITAUFWAND FUER ODMR-MESSUNGEN ZU SENKEN BZW. DIE NACHWEISEMPFINDLICHKEIT ZU ERHOEHEN. DER ERFINDUNG LIEGT DIE AUFGABE ZUGRUNDE DIE STRAHLUNGSINTENSITAETEN FUER ALLE INTERESSIERENDEN WELLENLAENGENINTERVALLE UND POLARISATIONSZUSTAENDE GLEICHZEITIG ZU ERFASSEN. ERFINDUNGSGEMAESS WIRD DAS DADURCH ERREICHT, DASS MINDESTENS EINER DER AUF DIE PROBE WIRKENDEN BESETZUNGSZAHLAENDERNDEN PARAMETER, Z. B. DIE MAGNETFELDSTAERKE, ODER AMPLITUDE BZW. DIE FREQUENZ DER SPINVERAENDERNDEN ELEKTROMAGNETISCHEN STRAHLUNG, MODULIERT WIRD, DASS DIE VON DER PROBE EMITTIERTE STRAHLUNG NACH SPEKRALER ZERLEGUNG FUER JEDEN POLARISATIONSZUSTAND SOWIE FUER ENTGEGENGESETZTE PHASEN DER MODLATION DES BESETZUNGSZAHLAENDERNDEN PARAMETERN GETRENNT GLEICHZEITIG IN EINEM ODER MEHREREN BILDEMPFAENGERN ERFASST WIRD, AUS DEM DIE INFORMATIONEN DER EINZELEMPFANGSELEMENTE SERIELL AUSGELESEN WERDEN, ANSCHLIESSEND GETRENNT GESPEICHERT UND IN EINEM RECHNER WEITERVERARBEITET WERDEN. ANWENDUNGSGEBIET: EPR UND NMR-SPEKTROSKOPIE.THE INVENTION RELATES TO THE OPTICAL DETECTION OF MAGNETIC RESONANCES (SOUND ODMR) BY DETERMINING THE INTENSITY CHANGES OF OPTICAL RADIATION, ESPECIALLY FOR DIFFERENT POLARIZATION EXPENSES. THE OBJECTIVE OF THE INVENTION IS TO REDUCE THE TIME FOR USE FOR ODMR MEASUREMENTS. TO INCREASE PROTECTION SENSITIVITY. THE OBJECT OF THE INVENTION IS TO OBTAIN THE RADIATION INTENSITY FOR ALL INTERESTING WAVELENSE INTERVALS AND POLARIZATION EXPENSES AT THE SAME TIME. In accordance with the present invention, at least one of the population numbers acting on the sample is changed, such as the magnet field field, or amplitude, or the like. THE FREQUENCY OF SPIN VERA ENDER the electromagnetic radiation, modulated THAT OF THE SAMPLE ISSUED RADIATION TO SPEKRALER CUTTING FOR ANY POLARIZATION STATE AND FOR OPPOSITE PHASE OF MODLATION OF BESETZUNGSZAHLAENDERNDEN PARAMETERS SEPARATELY SIMULTANEOUSLY IN ONE OR MORE BILDEMPFAENGERN CAPTURED IS FROM WHICH THE INFORMATION OF INDIVIDUAL RECEPTION ELEMENTS serially read WILL BE CONSISTENTLY DISCONTINUED AND PROGRESSED IN A CALCULATOR. FIELD OF APPLICATION: EPR AND NMR SPECTROSCOPY.

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf den optischen Nachweis magnetischer Resonanzen (sogenannte ODMR). Dieses Nachweisverfahren kann in EPR- und NMR-Spektrometem und in Spektrometern für Mehrfachresonanzen (z.B. ENDOR, ELDOR) verwendet werden. Der Einsatz des optisch-elektrischen Nachweissystems ist von Vorteil, wenn die Resonanzsignale, die in der Lumineszenzstrahlung oder dem Transmissionsvermögen auftreten, in ihrer Abhängigkeit von der Wellenlänge der Strahlung und den Polarisationszuständen gemessen werden sollen.The invention relates to the optical detection of magnetic resonances (so-called ODMR). This detection method can be used in EPR and NMR spectrometers and in multiple resonance spectrometers (e.g., ENDOR, ELDOR). The use of the optical-electrical detection system is advantageous if the resonance signals which occur in the luminescence radiation or the transmittance, as a function of the wavelength of the radiation and the polarization states to be measured.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind Lösungen für die Aufnahme von ODMR-Spektren bekannt, bei denen das optische Nachweissystem aus einem einkanalig benutzten optischen Nachweissystem aus einem einkanalig benutzten optischen System mit einem nachgeschalteten fotoelektrischen Einzelempfänger besteht (z.B. B.C.Cavenett, Adv. in Physics 30, 475-538, (1981) insbesondere S.485-490. Die Resonanzen werden in Abhängigkeit vom Magnetfeld und yon der Wellenlänge ermittelt durch MessungSolutions are known for the acquisition of ODMR spectra, in which the optical detection system consists of a one-channel optical detection system consisting of a single-channel optical system with a downstream individual photoelectric receiver (eg BCCavenett, Adv. In Physics 30, 475-538, (1981) especially pp. 485-490 The resonances are determined as a function of the magnetic field and of the wavelength by measurement

— der Intensitätsänderungen der optischen Strahlung- The intensity changes of the optical radiation

— der Intensitätsänderungen für spezielle Polarisationszustände der Strahlung, z. B. rechts- und links zirkularpolarisiertes Licht im longitudinalen Magnetfeld- The intensity changes for specific polarization states of the radiation, z. B. right and left circularly polarized light in the longitudinal magnetic field

— des Polarisationsgrades der Strahlung.- the degree of polarization of the radiation.

In den einkanaligen Nachweissystemen werden die Meßwerte eines Spektrums nacheinander ermittelt, indem ein Monochromator durchgestimmt wird, ein Polarisationsanalysator umgestellt wird, oder ein Polarisationsmodulator durchgestimmt wirdIn the single-channel detection systems, the measured values of a spectrum are determined successively by tuning a monochromator, by switching a polarization analyzer, or by tuning a polarization modulator

Dieses Verfahren hat folgende Mangel: This process has the following shortcomings:

— Schwankungen der Strahlungsleistung aufgrund der Instabilität experimenteller Parameter (z. B. Anregungsquelle) treten als Störung auf.- Variations in radiant power due to the instability of experimental parameters (eg excitation source) occur as a perturbation.

— Von der zur Verfügung stehenden,Strahlungsleistung wird jeweils nur derjenige Anteil zur Messung verwertet, der auf das eingestellte Wellenlängenintervall bzw. den eingestellten Polarisationszustand entfällt. Beide Einflüsse verschlechtern das Signal-Rausch-Verhältnis bzw. vergrößern die Meßdauer. Sie stören insbesondere bei zeitaufgelösten Messungen, bei instabilen oder gepulsten Anregungsquellen und bei linienreichen Spektren.- Of the available, radiation power only that portion is used for the measurement, which accounts for the set wavelength interval or the set polarization state. Both influences worsen the signal-to-noise ratio and increase the measurement time. They are particularly troublesome in time-resolved measurements, in unstable or pulsed excitation sources and in line-rich spectra.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, den Zeitaufwand für ODMR-Messungen zu senken bzw. die Nachweisempfindlichkeit zu erhöhen, um die Meßmöglichkeiten für Substanzen und zeitaufgelöste Messungen zu erweitern, die mit den bisherigen Verfahren wegen zu geringer Resonanzsignal-Intensitäten nicht untersucht werden konnten.The aim of the invention is to reduce the time required for ODMR measurements or to increase the detection sensitivity in order to expand the measurement possibilities for substances and time-resolved measurements that could not be investigated with the previous methods due to low resonance signal intensities.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strahlungsintensitäten für alle interessierenden Wellenlängenintervalle und Polarisationszustände gleichzeitig oder wenigstens innerhalb von Zeiten, in denen der Einfluß von Störeffekten gering gehalten werden kann, derart zu erfassen, daß die für die ODMR-Messung wichtigen Aussagen erhalten werden können. Erfindungsgemäß wird das bei einem Verfahren, bei dem die Probe, die einer spinverändernden elektromagnetischen Strahlung ausgesetzt ist, mit einer Lichtquelle bestrahlt wird, bei dem die Intensitätsänderungen für spezielle Polarisationszustände der Strahlung gemessen werden und bei dem die optischen Intensitätsänderungen in elektrische Signale gewandelt werden, dadurch erreicht, daß mindestens einer der auf die Probe wirkenden besetzungszahländernden Parameter moduliert wird, daß die von der Probe emittierte Strahlung nach spektraler Zerlegung für jeden Polarisationszustand sowie für entgegengesetzte Phasen der Modulation des besetzungszahländernden Parameters getrennt gleichzeitig in einem oder mehreren an sich bekannten Bildempfängern erfaßt wird, aus dem die Informationen der Einzelempfangselemente seriell ausgelesen werden, anschließend getrennt gespeichert werden und in bekannter Weise in einem Rechner weiterverarbeitet werden und daß die Bilderfassung mit der Bildwiederholfrequenz wiederholt wird.The invention is based on the object, the radiation intensities for all wavelength intervals and polarization states of interest simultaneously or at least within times in which the influence of parasitics can be kept low, to capture such that the important for the ODMR measurement statements can be obtained. According to the invention, this is achieved in a method in which the sample subjected to spin-changing electromagnetic radiation is irradiated with a light source in which the intensity changes for specific polarization states of the radiation are measured and in which the optical intensity changes are converted into electrical signals achieved to modulate at least one of the population-related parameters acting on the sample, that the radiation emitted by the sample after spectral decomposition for each polarization state as well as for opposite phases of the modulation of the population-changing parameter, be separately detected simultaneously in one or more known image receivers; from which the information of the individual receiving elements are serially read, then stored separately and further processed in a known manner in a computer and that the image capture with the Refresh rate is repeated.

Als besetzungszahländernder Parameter kann z. B. die Magnetfeldstärke oder die Frequenz der spinverändernden elektromagnetischen Strahlung moduliert werden oder die Amplitude der spinverändemden elektromagnetischen Strahlung getastet werden. Die Tastung stellt eine Modulation mit dem Modulationsgrad nahe eins dar. Die unterschiedlichen Polarisationszustände können durch eine zeitliche Aufteilung erzeugt werden, indem der von der Probe emittierte Lichtstrahl mit einer Frequenz polarisationsmoduliert wird, die in einem ganzzahligen Verhältnis zur Magnetfeld-Modulations-Frequenz steht. Die Erzeugung der unterschiedlichen Polarisationszustände durch eine zeitliche Aufteilung kann auch erreicht werden, indem der von der Probe emittierte Lichtstrahl mit einer Frequenz polarisationsmoduliert wird, die in einem ganzzahligen Verhältnis zur Amplituden-Tastfrequenz bzw. zur Modulationsfrequenz der Frequenz der spinverändernden elektromagnetischen Strahlung steht. Die Polarisationsmodulation kann z.B. mit dem Zweifachen der Amplituden-TastfrequenzAs a population-changing parameter z. For example, the magnetic field strength or the frequency of the spin-changing electromagnetic radiation can be modulated or the amplitude of the spin-changing electromagnetic radiation can be sampled. The keying represents a modulation with the degree of modulation close to one. The different states of polarization can be generated by a temporal split by polarizing the light beam emitted by the sample at a frequency that is in an integer ratio to the magnetic field modulation frequency. The generation of the different states of polarization by a temporal division can also be achieved by polarizing the light beam emitted by the sample at a frequency which is in an integer ratio to the amplitude sampling frequency or to the modulation frequency of the frequency of the spin-changing electromagnetic radiation. The polarization modulation can e.g. at twice the amplitude sampling frequency

erfolgen. ·_ .._ — - - respectively. · _ .._ - - -

Für die Erfassung paramagnetischer Resonanzen als elektromagnetische Strahlung kann die Amplitude der Mikrowellenstrahlung getastet werden oder die Frequenz der Mikrowellenstrahlung moduliert werden.For the detection of paramagnetic resonances as electromagnetic radiation, the amplitude of the microwave radiation can be sampled or the frequency of the microwave radiation can be modulated.

Die Bildwiederholfrequenz des Bildempfängers ist gleich oder ein ganzzahliges Vielfaches derjenigen Frequenz, die die größere von den Frequenzen für die Polarisationsmodulation oder des besetzungszahländernden Parameters ist.The frame rate of the image receptor is equal to or an integer multiple of that frequency which is the larger of the polarization modulation or population change frequencies.

Die unterschiedlichen Polarisationszustände können auch durch eine räumliche Aufteilung der Strahlung, z. B. in einem Wollaston-Prisma erzeugt werden. In diesem Fall ist die Modulationsfrequenz des besetzungszahländernden Parameters gleich oder ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholfrequenz des Bildempfängers.The different polarization states can also by a spatial distribution of the radiation, z. B. in a Wollaston prism are generated. In this case, the modulation frequency of the occupation number changing parameter is equal to or an integer multiple of the image repetition rate of the image receptor.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zum optischen Nachweis magnetischer Resonanzen, bei der sich die zu untersuchende Probe im Luftspalt eines Jochmagneten befindet, bei der eine Lichtquelle zur Bestrahlung der Probe, eine Polarisationsanordnung, ein Polychromator, Bildempfänger in der Austrittsebene des Polychromators sowie ein Rechner zur Auswertung der Signale vorhanden sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Modulation der Magnetfeldstärke oder der Frequenz der spinverändemden elektromagnetischen Strahlung mit geringem Modulationsgrad oder zur Modulation der Amplitude der Mikrowellen mit einem Modulationsgrad nahe eins (Tastung) vorgesehen ist, daß eine Anordnung zur Aufteilung der von der Probe emittierten Strahlung in zwei unterschiedliche Polarisationszustände angeordnet ist und daß jedem Bildempfänger vier Speicherbereiche zugeordnet sind.An inventive arrangement for the optical detection of magnetic resonances, in which the sample to be examined is located in the air gap of a Jochmagneten, in which a light source for irradiating the sample, a polarization array, a polychromator, image receiver in the exit plane of the polychromator and a computer for evaluating the signals are provided, is characterized in that a means for modulation of the magnetic field strength or the frequency of the spin-changing electromagnetic radiation with a low degree of modulation or modulation of the amplitude of the microwaves with a modulation degree near one (keying) is provided, that an arrangement for the distribution of the Sample emitted radiation is arranged in two different polarization states and that each image receiver four memory areas are assigned.

Als Polarisationsordnung kann ein polarisationsabhängiger Strahlteiler angeordnet sein. In diesem Fall treten zwei unterschiedlich polarisierte Teilstrahlen durch den Polychromator und bilden in der Austrittsebene je ein Spektrum. Jedem Spektrum ist ein gesonderter Bildempfänger zugeordnet. Als Polarisationsordnung kann auch ein Polarisationsmodulator angeordnet sein, mit dem periodisch zwei unterschiedliche Polarisationszustände erzeugt werden. In diesem Fall ist dem Polychromator nur ein Bildempfänger nachgeordnet, auf dem nacheinander die Spektren für die beiden unterschiedlichen Polarisationszustände abgebildet werden.As polarization order, a polarization-dependent beam splitter can be arranged. In this case, two differently polarized partial beams pass through the polychromator and each form a spectrum in the exit plane. Each spectrum is assigned a separate image receiver. As a polarization order, a polarization modulator can be arranged with the periodically two different polarization states are generated. In this case, only one image receiver is arranged downstream of the polychromator, on which the spectra for the two different polarization states are successively imaged.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Anordnung besteht darin, daß durch die gleichzeitige Messung auf allen Wellenlängenbereichen die zur Verfugung stehende Strahlung besser genutzt wird.The advantage of the method and the arrangement according to the invention is that the radiation available for disposal is better utilized by the simultaneous measurement in all wavelength ranges.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll in Ausführungsbeispielen für die EPR an Hand "von Zeichnungen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail in exemplary embodiments of the EPR with reference to drawings.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine Anordnung mit einem Poiarisationsmodulator,1 shows an arrangement with a Poiarisationsmodulator,

Fig.2 eine Anordnung mit einem polarisationsabhängigen Strahlteiler2 shows an arrangement with a polarization-dependent beam splitter

Es wird zunächst ein Ausführungsbeispiel für Wellenlängen- und polarisationsaufgelöste ODMR-Messungen beschrieben, das bei Strahlungsquellen mit guter zeitlicher Intensitätsstabilität einsetzbar ist.An exemplary embodiment of wavelength and polarization-resolved ODMR measurements that can be used with radiation sources having good temporal intensity stability is described first.

Die Probe K ist den für ODMR-Messungen notwendigen physikalischen Einflüssen ausgesetzt (optische Anregungsstrahlung, Mikrowellenstrahlung, Magnetfeld senkrecht zum H1-FeId der Mikrowellen, evtl. tiefe Temperaturen). Die Mikrowellenstrahlung wird mit der Frequenz f getastet. Die von Probe K emittierte longitudinal Strahlung wird mit Strahlführungselementen und einer polarisationsoptischen Anordnung erfaßt und durchgesetzt einen Polarisationsmodulator M (z. B. einen photoelastischen Modulator), der mit einer Frequenz betrieben wird, die in einem ganzzahligen Verhältnis zur Mikrowellentastfrequenz steht.The sample K is exposed to the physical influences necessary for ODMR measurements (optical excitation radiation, microwave radiation, magnetic field perpendicular to the H 1 -feed of the microwaves, possibly low temperatures). The microwave radiation is sampled at the frequency f. The longitudinal radiation emitted by sample K is detected by beam-guiding elements and a polarization-optical arrangement and enforced by a polarization modulator M (eg a photoelastic modulator) operated at a frequency which is an integer ratio to the microwave sampling frequency.

Anschließend durchsetzt die Strahlung einen Polarisationsanalysator A und wird auf den Eintrittsspalt eines Polychromators P geleitet, in dessen Austrittsebene sich ein Bildempfänger B mit N nebeneinander angeordneten Empfängerelementen befindet.The radiation then passes through a polarization analyzer A and is directed onto the entrance slit of a polychromator P, in the exit plane of which there is an image receiver B with N receiver elements arranged next to one another.

Die analogen intensitätsproportionalen Signale des Bildempfängers 8 werden seriell ausgegeben, digitalisiert und in 4 Speicherbereichen C bis F mit je N Speicherplätzen gespeichert und akkumuliert. Jedem Speicherbereich ist einer der 4 Kombinationen der Zustände der Mikrowelleneinstrahlung und des Polarisationsmodulators M zugeordnet, während der dem Empfängerelement zugeordnete Speicherplatz einen bestimmten optischen Spektralkanal repräsentiert. Die Zuordnung derThe analog intensity-proportional signals of the image receiver 8 are serially output, digitized and stored in 4 memory areas C to F with N memory locations and accumulated. Each memory area is assigned to one of the four combinations of the states of the microwave irradiation and of the polarization modulator M, while the memory area allocated to the receiver element represents a specific optical spectral channel. The assignment of

Speicherbereiche zu den Zustandskombinationen erfolgt mit Synchronisierimpulsen der Frequenz f und p.f. Die notwendigen mathematischen Operationen zwischen den 4 Speicherbereichen werden mit einem Mikrorechner ausgeführt.Memory areas to the state combinations is done with synchronizing pulses of frequency f and p.f. The necessary mathematical operations between the 4 memory areas are performed with a microcomputer.

Die Probe ermittiert, je nachdem, ob Mikrowellen einwirken oder nicht, unterschiedliche Intensitäten und/oder Polarisationen, die im Rhythmus der Mikrowellentastfrequenzf wechseln. Die longitudinalen Zirkularpolarisationen der Probenemission werden in der polarisationsoptischen Anordnung in linear polarisierte umgewandelt. Der Polarisationsmodulator M soll Phasenverschiebungen von ±λ/2 erzeugen und dadurch mit seiner Frequenz p.f zwischen den beiden Polarisationszuständen 1 u. 2 umschalten, so daß nach dem Analysator A Intensitätsänderungen mit der Frequenz p.f auftreten, die dem Zirkulardichronismus der Probenemission entstammen. Nach Durchsetzen des Polychromators treffen auf den Bildempfänger Spektren, die den nacheinander durchlaufenden 4 Zuständen der Apparatur entsprechen und in den Speicherbereichen C bis F akkumuliert werden.Depending on whether or not microwaves are acting, the sample will detect different intensities and / or polarizations that alternate with the microwave sampling frequency f. The longitudinal circular polarizations of the sample emission are converted to linearly polarized in the polarization-optical array. The polarization modulator M is intended to produce phase shifts of ± λ / 2 and thus with its frequency p.f between the two polarization states 1 u. 2, so that after the analyzer A intensity changes with the frequency p.f occur that come from the circular dichronism of the sample emission. After passing through the polychromator, spectrums which correspond to the successive 4 states of the apparatus and accumulate in the memory areas C to F are incident on the image receiver.

C: Polarisationszustand 1, Mikrowellen ausC: polarization state 1, microwaves off

D: Polarisationszustand 2, Mikrowellen ausD: polarization state 2, microwaves off

E: Polarisationszustand 1, Mikrowellen ein ,E: polarization state 1, microwaves on,

F: Polarisationszustand 2, Mikrowellen einF: polarization state 2, microwaves on

Der Vorteil bei dieser Ausführung besteht darin, daß durch die gleichzeitige Messung auf allen Wellenlängenkanälen die zur Verfugung stehende Strahlung besser genutzt wird. Beim vielkanaligen Empfang mit N Empfängerelementen wird bei gleicher Dauer der Messung das Signal-Rausch-Verhältnis um den Faktor VN verbessert.The advantage of this design is that by using the simultaneous measurement on all wavelength channels, the available radiation is better utilized. With multi-channel reception with N receiver elements, the signal-to-noise ratio is improved by the factor VN for the same duration of the measurement.

Das zweite Ausführungsbeispiel beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung (Fig. 2), die auch bei Anregungsquellen mit starken zeitlichen Intensitätsschwankungen einsetzbar ist, im Extremfall auch für Messungen mit Einzelimpulsen. Abweichend von der oben beschriebenen Anordnung wird anstatt des Poiarisationsmodulators M und des Analysators A ein polarisationsabhängiger Strahlteiler S, z. B. ein Wollastonsches Prisma, benutzt.The second exemplary embodiment describes a method and an arrangement (FIG. 2) which can also be used with excitation sources with strong temporal intensity fluctuations, in extreme cases also for measurements with individual pulses. Notwithstanding the arrangement described above, instead of the Poiarisationsmodulators M and the analyzer A, a polarization-dependent beam splitter S, z. B. a Wollaston prism used.

Es trennt die Strahlengänge für die beiden linearen Polarisationszustände 1 und 2, so daß am Ausgang des Polychromators gleichzeitig die beiden entsprechenden Spektren entstehen und mit zwei Bildempfängern B1, B2 gemessen werden können.It separates the beam paths for the two linear polarization states 1 and 2, so that at the same time the two corresponding spectra arise at the output of the polychromator and can be measured with two image receivers B 1 , B 2 .

Jedem Bildempfänger werden zwei Speicherbetriebe zugeordnet, die den beiden Mikrowellenschaltzuständen entsprechen.Each image receiver is assigned two memory operations corresponding to the two microwave switching states.

Wie im erstgenannten Beispiel enthalten die Speicherbereiche C bis F die gleichen Informationen, wobei jedoch C, D und E, F gleichzeitig gemessen worden sind.As in the former example, the storage areas C to F contain the same information, but C, D and E, F have been measured simultaneously.

Dadurch entsteht außer dem o. g. Vorteil der Rauschminderung der zusätzliche Vorteil, daß sich Schwankungen der Anregungsintensität nicht mehr auf die Polarisationsabhängigkeit der Spektren auswirken können, Schwankungen der Quelle, die zwischen den beiden Schaltzuständen der Mikrowellenstrahlung auftreten, lassen sich durch Bildung von Verhältnisgrößen, wie z. B. dem Polarisationsgrad (C - D) (C + D) bzw. (E - F)/(E + F) eliminieren.This results in addition to the o. G. Advantage of the noise reduction of the additional advantage that fluctuations in the excitation intensity can no longer affect the polarization dependence of the spectra, fluctuations in the source, which occur between the two switching states of the microwave radiation, can be achieved by forming ratios such. B. the degree of polarization (C - D) (C + D) or (E - F) / (E + F) eliminate.

Claims (13)

Erfindungsansprüche:Invention claims: 1. Verfahren zum optischen Nachweis magnetischer Resonanzen, bei dem die Probe, die einer spinverändernden elektromagnetischen Strahlung und einem Magnetfeld ausgesetzt ist, mit einer Lichtquelle bestrahlt wird, bei dem die Intensitätsänderungen für spezielle Polarisationszustände der Strahlung gemessen werden und bei dem die optischen Intensitätsänderungen in elektrische Signale gewandelt werden, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens einer der auf die Probe wirkenden besetzungszahländemden Parameter moduliert wird, daß die von der Probe emittierte Strahlung1. A method for the optical detection of magnetic resonances, in which the sample which is exposed to a spin-changing electromagnetic radiation and a magnetic field is irradiated with a light source, wherein the intensity changes for specific polarization states of the radiation are measured and in which the optical intensity changes in electrical Signals are converted, characterized in that at least one of the occupationzahlzahlparameter acting on the sample is modulated that the radiation emitted by the sample , nach spektraler Zerlegung für jeden Polarisationszustand sowie für entgegengesetzte Phasen der Modulation des besetzungszahländemden Parameters getrennt gleichzeitig in einem oder mehreren an sich bekannten Bildempfängern erfaßt wird, aus dem die Informationen der Einzelempfangselemente seriell ausgelesen werden, anschließend getrennt gespeichert werden und in bekannter Weise in einem Rechner weiterverarbeitet werden und daß die Bilderfassung mit der Bildwiederholfrequenz wiederholt wird., after spectral decomposition for each polarization state and for opposite phases of the modulation of the occupationzahländemd parameter separately detected simultaneously in one or more known image receivers from which the information of the individual receiving elements are serially read, then stored separately and in a known manner in a computer be further processed and that the image capture is repeated with the refresh rate. 2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als besetzungszahländernder Parameter die Magnetfeldstärke moduliert wird.2. The method according to item 1, characterized in that the occupation strength changing parameter, the magnetic field strength is modulated. 3. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als besetzungszahländernder Parameter die Amplitude der spinverändernden elektromagnetischen Strahlung getastet wird.3. The method according to item 1, characterized in that the occupation-changing parameter, the amplitude of the spin-changing electromagnetic radiation is sampled. 4. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als besetzungszahländernder Parameter die Frequenz der spinverändernden elektromagnetischen Strahlung moduliert wird.4. The method according to item 1, characterized in that the frequency of the spin-changing electromagnetic radiation is modulated as occupancy-changing parameter. 5. Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die unterschiedlichen Polarisationszustände durch eine zeitliche Aufteilung erzeugt werden, indem der von der Probe emittierte Lichtstrahl mit einer Frequenz polarisationsmoduliert wird, die in einem ganzzahligen Verhältnis zur Magnetfeld-Modulationsfrequenz steht.5. The method according to item 1 and 2, characterized in that the different polarization states are generated by a temporal distribution by the light beam emitted from the sample is polarization-modulated with a frequency which is in an integer ratio to the magnetic field modulation frequency. 6. Verfahren nach Punkt 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß die unterschiedlichen Polarisationszustände durch eine zeitliche Aufteilung erzeugt werden, indem der von der Probe emittierte Lichtstrahl mit einer Frequenz polarisationsmoduliert wird, die in einem ganzzahligen Verhältnis zur Amplituden-Tastfrequenz der spinverändernden elektromagnetischen Strahlung steht.6. The method according to item 1 and 3, characterized in that the different polarization states are generated by a temporal distribution by the light beam emitted from the sample beam is polarization modulated at a frequency which is in an integer ratio to the amplitude sampling frequency of the spin-changing electromagnetic radiation , 7. Verfahren nach Punkt 1, 3 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Polarisationsmodulation mit dem Zweifachen der Tastfrequenz erfolgt.7. The method according to item 1, 3 and 6, characterized in that the polarization modulation takes place at twice the sampling frequency. 8. Verfahren nach Punkt 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß die unterschiedlichen Polarisationszustände durch eine zeitliche Aufteilung erzeugt werden, indem der von der Probe emittierte Lichtstrahl mit einer Frequenz polariäationsmoduliert wird, die in einem ganzzahligen Verhältnis zur Modulationsfrequenz der Frequenz der spinverändernden elektromagnetischen Strahlung steht.8. The method according to item 1 and 4, characterized in that the different polarization states are generated by a temporal distribution by the light emitted from the sample light beam is modulated at a frequency which is in an integer ratio to the modulation frequency of the frequency of the spin-changing electromagnetic radiation , 9. Verfahren nach Punkt 1, 3, 6 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß für die Erfassung paramagnetischer Resonanzen als elektromagnetische Strahlung die Amplitude der Mikrowellenstrahiung getastet wird.9. The method according to item 1, 3, 6 and 7, characterized in that the amplitude of the Mikrowellenstrahiung is keyed for the detection of paramagnetic resonances as electromagnetic radiation. 10. Verfahren nach Punkt 1, 4 und 8, gekennzeichnet dadurch, daß für die Erfassung paramagnetischer Resonanzen als elektromagnetische Strahlung die Frequenz der Mikrowellenstrahlung moduliert wird.10. The method according to item 1, 4 and 8, characterized in that for the detection of paramagnetic resonances as electromagnetic radiation, the frequency of the microwave radiation is modulated. 11. Verfahren nach Punkt 1 bis 10, gekennzeichnet dadurch, daß die Bildwiederholfrequenz des Bildempfängers gleich/oder ein ganzzahliges Vielfaches derjenigen Frenquenz ist, die die größere von den Frequenzen für die Polarisationsmodulation oder des besetzungszahländernden Parameters ist.11. The method according to item 1 to 10, characterized in that the image repetition rate of the image receptor is equal to / or an integer multiple of that Frenquenz, which is the larger of the frequencies for the polarization modulation or the occupation number changing parameter. 12. Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die unterschiedlichen Polarisationszustände durch eine räumliche Aufteilung der Strahlung, z. B. in einem Wollaston-Prisma erzeugt werden.12. The method according to item 1 to 4, characterized in that the different polarization states by a spatial distribution of the radiation, for. B. in a Wollaston prism are generated. 13. Verfahren nach Punkt 1 bis 4 und 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Modulationsfrequenz des besetzungszahländernden Parameters gleich oder ein ganzzahliges Vielfaches der Bildwiederholfrequenz des Bildempfängers ist.13. The method according to item 1 to 4 and 12, characterized in that the modulation frequency of the occupation number changing parameter is equal to or an integer multiple of the image refresh rate of the image receiver. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
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