DE1448264A1 - Hohlraumresonator fuer gyromagnetische Messungen,insbesondere mit Temperaturregelung - Google Patents

Description

Hohlraumresonator für gyromagnetische Meseungen» insbesondere mit Temperaturregelung

Die Erfindung betrifft einen gyromagnetischen Resonanzapparat und insbesondere einen Hohlraumresonator, der mit Mitteln ausgestattet ist» die Temperatur des au untersuchenden Materialee au regeln.

Bei Untersuchungen der paramagnetischen Elektronenresonsz wird der su untersuchende Stoff in einen Hohlraumresonator eingebracht, welcher sich in einem homogenen magnetischen Feld befindet, wobei das Feld einer schwachen Modulation unterliegt. Biese Modulation kann durch Spulen erzeugt werden, deren Achse mit der A ohse des starken magnetischen Feldes übereinstimmt und die sweokmäSigerweise an den Seiten des Hohlraumresonators Torgesehen sind. Ein Hohlraumresonator der hierfür in Betracht kommenden Art hat einen außerordentlich hohen Q-Wert, beispielsweise einen Q-Wert von 6000 bis 8000.

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Da der Störabstand Im Ausgangskreis eines Spektrometer für paramagnetisch Blektronenresonanzen ungefähr mit der Quadratwurzel der Frequenz des Modulationsfeldes zunimmt, verwendet man Modulationsvorrichtungen mit Modulationsfrequenzen von 1OG KHü» wenn es sich um hohe Empfindlichkeiten handelt. Wenn eine so hohe Modulationsfrequenz verwendet wird, ist es außerordentlich schwierig, einen zuverlässigen Hohlraumresonator zu bauen, welcher keine magnetische Effekte aufweist, welche die Empfindlichkeit des Apparates nachteilig beeinflussen, wenn gleichzeitig das modulierende magnetische Feld durch die in den Wandungen des !Resonators auftretenden Wirbelströme nicht ausgeschaltet werden soll.

Es ist ferner bei gyromagnetischen Resonanzuntersuchungen häufig zweckmäßig,, daß der zu untersuchende Stoff eine andere Temperatur als Raumtemperatur aufweist, da viele feste Stoffe im geschmolzenen Zustand noch keine Zersetzung erfahren und daher leicht analysiert werden können, untersucht man ferner einen"Stoff innerhalb eines breiteren Temperaturintervalles, so können Änderungen in der Zersetzung freier Radikale beobachtet werden. Ferner ist zu beachten, daß chemische Reaktionen, die man untersuchen möchte, mit sehr viel besserer Geschwindigkeit sich abwickeln, wenn di« Temperatur erni-edrigt wird, und man kann die Änderung der Re- . aktionsgeschwindigkeiten bei Herabsetzen der Temperatur zur Bestimmung der Aktivierungsenergien heranziehen. Vielfach sind auch freie Radikale in einem zu untersuchenden Stoff bei nie- <Hgen Temperaturen stabil« In vielen anderen Fällen ist es

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wünschenswert, Versuche in dem zu untersuchenden Stoff bei höheren Temperaturen durchzuführen. In den vorgenannten Rieh» tungen erweist sich die erfindungsgemäße Temperatursteuerung bei einem Spektrometer eur Messung paramagnetischer Elektronen«· resonanzen zweckmäßig.

Da die su untersuchenden Stoffmengen bei einem ρaramagnetischen Elektronenresonanzspektrometer gering sind, damit nicht viel von dem zu untersuchenden Ötoff benötigt wird und die durch den Stoff bedingten dielektrischen Verluste im Hohlraumresonator klein sind, ist es zweckmäßig» daß die !Temperatur nur des Probestoffes selbst geändert wird und nicht die Temperatur des verhältnismäßig großen Hohlraumresonator, in welchem sich die EU untersuchende Stoffmenge in dem magnetischen Feld befindet* Ferner ist es wünschenswert, daß die Bestrahlung mit ultra» violettem oder mit sichtbarem Licht möglich ist, wenn es sich um fctoohemische Untersuchungen und das Studium der kinematischen Verhältnisse solcher Vorgänge in einem Hohlraumresonator handelt.

Befindet sich ein Hohlraumresonator zwischen den Polen eine« Magneten und sind Mittel zur Steuerung der Temperatur der zu untersuchenden Stoffmenge vorgesehen, so ist es schwierig, die Irisblende, die aur Ankopplung des Hohlraumresonator« dient, mit Hilfe einer an der Seitenwandung dee Resonators vorgesehenen Einstellschraube »u betätigen. Die Arbeitsweise der bisher verwe ndettn, aus Metall bestehenden Irisblenden-Anordnungen mit Einstellschraube wurde dadurch erschwert, daß

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übergangskontakte «wischen den Metallteilen vermieden werden müssen.

Häufig befindet sich der Hohlraumresonator zwischen den Polen eines drehbaren Elektromagneten und unter solchen Verhältnissen muß die Achse der Modulatlonaepulen Koaxial alt der Achse der Polstüoke dee Magneten ausgerichtet gehalten werden« Drehbare Elektromagneten sind gebaut worden, bei ätnen die Achse der Pole horizontal liegt und dis Pole \m ein© vertikale» zwischen den Polen lie gende Achse gedreht werden, Unter solchen Verhältniesen ändert eioh die Stärke den modulierenden ©agnetiechen Feldea länge der Achse der Pole entsprechend einer Cosinus« Funktion des Winkele zwischen der Achse« ötr Magnetpole und der Achse dar Modul a ti ob β spul en, Wenn daher der Magnet xü& seine rertikale Acht« gedreht wird, behält die Koaiponsntt de© simulieren den Feldes in Richtung der Achse d«r Magnetpole nicht einen konstanten

Die Erfindung· begibtokt einen Hohlrftu»yesonet<5r» welcher des magnetische Mikrowellenfeld gegenüber äuSersa Ita£iu>tfel4srn absoblrsat un& v*rhir-af.rt_t Α&Ά das jeoäuliertfötl« ^agnetisoii· feld unterdrückt wird»

sine» Merkmal der Erfindung hat 4er Wandungen, ^LIe an den Saittji» «n weichen die Spulen Yorgfliehen sind, aus eise» Xattrial bestehen, 4«· tints · hotten spezifischen Widerstund hat und es ist tint ßohioht aus diamagnetische» Material ron nl^drigeas «pfeifItehen Widerstand,

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41· tint 8 ttrk· Yon mehreren SklB-Bffekt JUfejbesitst an der Innemseit· dieser Wandflächen vorgesehen, so daß Wirbelströae la dta Wandungen unterdrückt werden und der Hohlraumresonator •inen hoben Q-Wert hat und dl· la Inneren ereeugten höchstfrequenten Magnetfelder absohirmt gegenübtr magnetischen Materialien «lt Ausnahme der la Hohlraua eu untereuotoenden Stoffaenge.

Weiterhin kenntelohnet eioh ein« AuifUhrungvfora eines erfindungagemäfen Hehlrauareeonatore dadurch, daß die Wandungen hohen Widerstandet tob dta übrigen Teil der Hohlrauareecnator-Anord-BQBg abgenoaaen «erdtn können,und dafl, um elektrischen Kontakt ■wlaoBflB dan abnahabaren Wänden und den übrigen Apparateteil tu bewirken, au· niohtmagnetiechea Material bastehenda gewellte Diemtungeringe rorgesehtn sind.

BIb erfladungsgemaBer Hohlrauatresonator besteht Bweokaäfiigerwelse au· elnea Oehäuee aus niohtroetondea Stahl und an der inneren Wa»dfläohe ist eins aus niohtferromagnetieohea Material bestehaad· Sehioht und alne Silberschicht auf der erstgenannten Sohlest angeordnet, so dafi da· höohstfrequente aagnetisehe feld innerhalb φ·· Resonators gegenüber dsn aagnetisohen Einflüeeen 4·· eaÄ»us#s abgesohirmt let, ohne dafl wesentlich die Stärk· modulierenden magnetisohen feld·· dadurch reduziert wird.

OemäJi elnea weiteren Merkaal der Erfindung ist der Hohlrauare» senator mit Mitteln ausgestattet, welche dem Einbringen des •u unteremftBenden Stoffes dienen, und es sind sum Anechlu^lohllslter an dea Sohlrauaresonator vorgesehenen, deren Orensfre-

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oberhalb der Frequenz ·

qutne/dee Hohlraumresonator liegt» so daß dadurch eich nur sehr geringfe Verlust« an Mikrowellenenergie ergeben«

Ei· Erfindung weist femer einen vertikalen, nicht In Berührung aiit dem Hohlrauareaonetor stehenden Kopplungsötift auf» welcher eine optimale Ankopplung des Hohlleiter« an den Hohlraumresonator bewirktι der Eopplungsstift umfaßt einen Block aus dielektrischem Material, der sich quer über die Kopplungsöffnung schiebt und in dem Block ist der Kopplungestift eingebettet, so daß er quer zur Kopplungsöffnung liegt* wobei Betätigungsmittel den Block und den Kopplungsstift über die Kopplungsöffnung hinweg bewegen*

Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß an einem Hohlraumresonator die eine Wandung eine Kehrzahl im Abstand voneinander angeordneter Stangen aufweist, die parallel sur Richtung des Stresflueste im Hohlraumresonator-liegen, so daß duroh den Zwischenraum zwischen den Stangen hinduroh der Hohlraumre« •orator zugänglich ist» beispielsweise der im Hohlraumresonator b efindliohe Stoff von einer außerhalb des Resonators litgenäexi L iohtquelle angestrahlt werden kann» ohne daS das im Innerem des Eesonatorss herrschende Feld der Mikrowellen •ine Abstrahlung nach außen bewirkt»

Im letstg®&annten Fall ist iweakmäügerweise an der Außenseite um die i% Abstand voneinander angeordneten Stangen «ine Hohlleiter-Anordnung vorgesehen, die aus einer Mehrzahl am Bad· offener Kammern besteht» von denen jede mit dem Inneren des

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Hohlrmumresonators fiber eine Anaahl Zwischenräume zwischen den Stangen In Verbindung steht und jede Kammer hat eine Orensfrequen«, dl· oberhalb der Frequen« des Hohlraumr·- eonator· liegt, eo daß ein la Ιηηντ*η des Hohlraumresonator* befindlicher Stoff Ton aiser Lichtquelle angestrahlt werden kann, ohne daß Energie aus dem Mikrowellenfeld innerhalb de« Resonators naoh außen abgestrahlt wird.

Bin· Ausführungsfora eines Hohlraumresonator gemäß der Erfindung siebt Tor» daß Mittel vorgesehen sind» welche la Inneren des Hohlraumresonator* Röhren anzuordnen gestatten« wobei eine erste Röhre eine «u untersuchende Stoffmenge enthält und eins «weite Rühre' die genannte erste Röhre in einer solchen Lage la Hohlrauaresenator hält, daß der zu untersuchende Stoff in einem Teil des Feldes liegt, welcher maximal· aagnetieohe feldstärke aufweist, wobei eine Flüssigkeit India «weiten Bohr vorgesehen ist und das erste Rohr umgibt» eo daß die «u untersuchende Stoffaenge an die richtige Stelle des Hofalrauarssonators gebracht werden kann und ihre Temperatur dadurch geregelt werden kann» daß die Temperatur der Flüssigkeit In der «weiten Röhre entsprechend gewählt wird*

EweokmAßlgerw·!·· wird «ine langsam fließende Strömung «Ines trookenen Qases in dl· genannten Hohlleiter und den Hohlraumresonator eingeführt, so daß «in« Kondensation von Peuohtigkeit an gekühlten Stellen des Hohlraumresonator* beim Arbeiten bei niedrigeren Temperaturen verhindert wird.

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£e?orjeugterwelee wird in dem Hohlraumresonator ein äopp*lwandiger Zylinder vorgesehen, der alβ Halterung innerhalb dee Hohlraumresonator* dient und si nein leollermantel zwischen den beiden Zylindern bildet, wobei da» die m untersuchende Stoffiaenge enthaltende Rohr innerhalb dss inneren Zylind«re angeordnet let und eis« Strömung eimer Flüssigkeit durch den inneren 2yliMar und xim dae die um untereatlieiide Stoffnesige enthaltende Rohr aufrecht erhalten wir&j Ai« aus den {genannten Zylindern bestehende HaiterungsTorrichtung kann la den Hohl«« rauaresonator eingeführt werden« wobei die au tint er suchende Stoifeenge sieh an einer Stelle dee maximalen »agnetlaohen Feldes in dem Hohlreiimreeonat&r befindet und die der Stoff j» enga entspreohesä «ingeettllt werden kann.

fernerhin tsitht die Erfindung vor» deS ein rotierende« iiodu« llerendee PeId an dem HohlrsuÄr β senator verwendet wird» so des die Kojapcnente de« seduliertnden Vvlätsf** welche in i?lohtung iüur magnetiBcben Achse li^gt, stete dl« glelohe Aaiplitwde hat,

wird §m.®% das Yerfahr«?i x.nv Her®teilung «ine» er-

Hohlr&iiaresenafore beschrieben, wots«! die Stellen der Wa^.flftohen, durcv» «ei eha das modulierende netische feld geht» au* eimern Material best^beyi, walcfcee

des ltftimatsrgehatiSM in €«r. itgrle mehrerer Skiu-Bffekt ' * »it ilemagsieti^^liem M^tyi'i»! ni@Srtg«s WideretftMe»

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al« 4e» *u untersuchenden Stoff abgeschirmt wird und Man es Mit «ia«M Besonator τοη hah·« Q-Wert su tun hat» oei welche« •as Modulierende magnetische JeId duroh Wirbelströae in den lancfltoh«n nicht geschwächt wird.

W*lt*y* Merkmal· und Zweckmäßigkeiten tor Erfindung ergeben ■i«h aas den naohfolgenden figuren und der Beechreibungj τοη den

Hg* X «ine pertpektiYieche Daretellung einer Aue-

fühxungifore «inte erfindungegeatiöen HohlraumroBonfttortf wobei Mittel cum Ändern und Ein- «t*llen der TeMperatur der au untereucsaenden Stoffeenge und xvm. Sin·trab 1 en von Strahlung auf den 3toff>Vorgeeehen eindj

fig· 2 tine rergröflerte Darβteilung einen Quer-

•ahnittee, in der finige Seile in Draufeioht «•»•igt eind uni ft|x dl« die Schnittlinie t»Z la fig. 1 maßgeblich istι

«in« auaeinandergesogene Dar et ellung der aa der einen Seite de« in fig* 1 und VIg* 2 dargestellten Hohlrawj»reeonatore yorgeeehenen ι

«in« »ueeinandergefoeene Ansicht dee Kopplung·- stift·· de· in ?ig« X und fig« 2 dargestellten Hehlraumresonatorej

JTig. 5 »ine weitere Auaführungsform ύ·ν nit Iris-. blende arbeitenden Xoppelyorriohtung gemäfi

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Hg· $ «ine Seitenansicht einer weiteren Ausführung·* . , tom der Erfindung, wobei ebenfall· Mittel

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s ur Steuerung der Temperatur des zu untersuchenden Stoffes vorgesehen sind?

7 eine perspektivische Anaioht einer «eiteren Aue» führungeiOrm» wobei ein rotierende» modulierende« Magnetfeld vorgesehen

Fig. β eine vergrößerte Seitendarateilung im Querschnitt, wobei in Pig. 7 die Schnittlinie mit 8-8 bezeichnet ist;

. 9 «ine der Fig. 6 entsprechende Ausführungeforaj

10 eine weiter· Ausführunesform der in Fig. 8 dargestellten Anordnung}

Fig. 11 eine perspektivische Darstellung einer weiteren

Aueführungsfora der Erfindung, wobei ein rotierend*« magnetisches Modulationsfeld verwendet wird.

Zn Fig* 1 ist ein Hohlraumresonator 6 für paramagnetische Slektronearesonanaen dargestellt, wie er im nachstehenden einfach als "Hohlraum" bezeichnet wird ι ssusammen mit seinen «ugehörigon I eilen ist er bestimmt« zwischen die PoIflachen eines großen Permanentmagneten oder Elektromagneten» wie dies bei Spektrometeranordnungen tür Bestimmung paramsgnetischer

üblich ist, eingesetzt au werden*

Mikrowallanenergiö wird in den Hohlraum 6 über eine» üblichen Hohlleiter 7 von rechteckigem Querschnitt geleitet, wobei der beispielsweise aus Messing bestehende Hohlleiter nach oben ab-'■ gebogen ist, damit das Ansetzen an ein® Mikrowellen-Anordnung,

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Al« außerhalb der Polsohuhe des Magneten liegt» erleichtert let. Sas ober· Ende dee Hohlleiters 7 ist mit einem dünnen Di oh tungering 7« au« einem Material, wie MyI aj* versehen, *u dem Zwecke ein Austreten von Qas au· dem Hohlleiter 7 su verhindern, eo daß eine Unterbrechung in dem Hohlleiteray·tem für die Hochfrequen*ströme der Modulationsepulen en dem Hohlraum gebildet iet, wie nooh naahetehend erörtert wird. Der Bohlleiter 7 hat einen Anschluß 7b für einen Schlauch, eo daß trookene· Sa· in den Hohlleiter 7 und den Hohlraum 6 eingeleitet werden kann, su dem Zweck, die Kondensation von Feuchtigkeit an den gekühlten Flächen innerhalb de« Hohlleiters 6 «u verhindern, wenn bei niedrigen Temperaturen gearbeitet wird· Di· Mittel cum Ereeugen verschiedener Temperaturen der innerhalb dee Hohlrauneβ 6 angeordneten Stoffmenge umfassen ein Dewar-Gefäß β, dessen einer feil sieh duroh den Hohlraum 6 und an dessen Oberseite heraus erstreckt» während der unter· feil sieh in einem Oeh&uee 9 befindet. Bin aus Quars bestehendes Rohr U sur Aufnahme des su untersuchenden Stoffes ist von oben her in das Dewar-QefäS 8 eingesetzt und befindet sieh daduroh innerhalb des Hohlraumes,

lin Dewar-Übergangsrohr 12 ist am unteren Ende dee Dewaraefässee β vorgesehen und enthält «in Heizelement» welches mit seinem anderen Ende an der Kappe 13 angeschlossen ist» wobsi eine federnde Ansohlufiklems» 14 an einer äußeren Rippe ies Rohres 12 angreift. Bas Heiselement ist über ein· Leitung 15 an einen Baisstromkreis angeeohloesea. Das Bohr IZ steht

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über dlf Kapp* 15 mit einer Wärae&uetausch-3anlange 16 in Verbindungι die in «Ines Dewar-GefäS 17 engeordnet lit, welchem sieh gegebenenfalls «in« Kühlflüssigkeit befindet.

I* wird beiapielaweiae Stickstoff odtr trocken« Luft unter etwas erhöhtem Brück durch die Schlange 16, sodann durch du· Bohr 121 d&e Dewer-QefäS 8 und i» den Ctt uritereuohenden Stoff 11 herum geleitet. Auf diese Weise keim d.i* temperatur der ca untersuchenden Stoffmenge innerhalb eines Temperaturbereiche» geändert werden* der von der temperatur dt« flüeeigen Stiokstoffes hie -ungefähr auf 5QG 0. eich er β tr eckt,, eof er» Eühlmittel in dem pewar-ÖefäÄ 1? flttaüigen Stickstoff wendet» um &i® untere Grenes dee ^afflptfrfiturber stellen* Die temperatur ksnn moh übtr «inen weiteren , geändert «erden» wenn ein anderes Material an»teile von Teflon ,verwendet wird» da Teflon eich bei Temperaturen von etwa ^00° C. «treetit. Dme Heizelement In d«^_lvKmps»» 15 wird

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4er S*mperatur*tabilit*t rersllbert*

Ua· Strahlenquelle 21, beispielsweise «in· Ultraviolettlamp« iat außerhalb des Hohlrau»·8 € angeordnet und gestattet eine Bestrahlung des su untersuchenden Stoffes inertial b dt» Hohlraum·» 6 durch öffnungen «η dtr einen Seit· 4·· Hohlraumes 6, «ie die« noch näher beeohrieben wirft·

Der Hauptteil des In den Figuren 2 wnd 3 näher dargestellten HohlrauKe« 6 beeteht aus einen bearbeiteten Blook 22» der •la Heesingblook sein kann» und an swei Selten Rechteck» Hehlleitex 25 »it AtisohluSflaneoaen 24 und 25 bildet. Seitenflttehen 2( aua einem Material von hohem apezlfieohen Widerstand» beiepieleweiee aus Xeraaikaaaae_t bedecken die öffnungen an den Seitenwandungen des Hohlleiters 23 und eine gewellte Dichtungsscheibe 27 aus diamagnetische* Material Ton niedrige* »peslflachen Widerstand, beispielsweise aus Silver, bildet einen guten elektrischen Kontakt «wisehen 4tr Innenfläche der Seitenwandungen 26 und dem Bohlleiter 25· wobei beide alt leitenden Sohiohten bekleidet sind. Der iiohtungering 27 besteht aus einer Folie von 0,025 am Starke und ist swiecnen einem Oitternet* von 100 Hasehen pro ÄolJ. und eine* Stüok öuami gepreßt, so daß dadurch ein Dichtungsring tea 0*15 bis 0,2 am Stärke gebildet ist. Je4e Seitenwand 26 1st mittels einer rahmenfuraigen Platte 28 und Schrauben 29» die in löoher des Blockes 22 angreifen, an let$teren angeprelt.

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Mitttle Spulen 51» die an jeder Seitenfläche 26 anliege», «ird die fttr dit Durchführung dt« Reeonansvereuohee Genötigt· Durohlauffrequena erzeugt* Jede Spule Jl-iit an tint de? isolierenden flatten 32 angekittet» beispielsweise afittela eines Phenol getränkten Gewebes und die isolierende Platte 32 ist mittels Schrauben 33 t die in Lüohar der Druckplatte 26 eingreifen, an letztere angeschraubt, wobei in der Platte 32 öffnungen für die Köpfe der Schrauben 29 vorgesehen sind. wenn die aus Isoliermaterial bestehende Platte 32 angeschraubt ist» befinden sich die Spulen 31 ia Abstand von den Seitenwandungen 26 und der Platte 28, welch Ietaster© wie ein Sohirat wirkt und das modulierende Feld im Inneren abschirmt. Dadurch, daß die Spulen 31 die Seitenwandungen 26 nicht berühren» wtr&tn Vibrationen der Spulen 31 nicht auf die Seitenwandungen 26 übertragen. Absehlußplatten 34» die beispielsweise aus Aluminium bestehen können, reichen zwischen den Flanschen 24 und 25 der Iiänge nach hinunter.

Der Anschlußflansch dee Hohlleiters 7 ist an den hinteren Flansch 25 angeschraubt und eine rechteckige Ankoppelplatte 35 befindet üich zwischen dem hinteren Flansch 25 und dem Anschlußflansch des Hohlleitars 7 angeordnet. Die Ankoppelplatte 35» die in ? ig. 4 dargestellt ist» hat eine kreisförmige loppelöffnung 36 und eine längliche Nut 37 um die öffnungen 36 herum an derjenigen Seit« der Platte 35» die an den Anschlußflansch des Hohlleiters 7 anschließt. Bin aus dielektrische» Material bestehender Binstellblock 33» der beispielsweise au» Teflon bestehen kann, ist in der Hut 37 verschiebbar und in diese»

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Block i«t «la Ankoppeletift 39 eingelagert» der quer *u der öffnung 96 verläuft. Sin· abnehmbare Deokelplatte 41 überdeckt die eine Seit· der Platte 35 und eohließt mit ihr ab, wobei ihre Oberfläche in gleicher Buhe wie die Oberfläche der Platte 35 liegt; oberhalb de» der Einstellung dienenden Blockes 38 iat ein Y orsprung vorgesehen» so daß der Bloalc 38 Innerhalb der Hut 37 eingeschlossen ist. Der Block 38 hat eine abgeeohrägte 8 eite 38a und die Deckplatte 41 hat eine entsprechende abgeeohragte Schulter 41a, so deJ der Block 38 innerhalb der But 37 eingeaohloeeen ist. Zu« 51a«teilen dient eine Schraube 42» die beispielsweise aus Nylon bestehen kann und in einer Bohrung geführt 1st» die in der Platte 35 in Verlängerung eines vertikalen Durohmessera der Öffnung 36 angeordnet iet$ die 8ohraube 42 greift »it ihren unteren Gewindeende in eine Bohrung des Slnstellblookes 38. Sie Schraub« 42 ist leicht sug&nglioh und duroh ihr Verdrehen wird der die Ankoppelung einstellende Blook 38 ait dem Kopplungsstift 39 über die Öffnung 36 in Richtung des R-Feldes des Hohlraumresonators vers oh ob en. Ss kann auoh gemäß Flg. 5 die !Einstellschraube 42' eeitlloh eines vertikalen Purohmessers der öffnung 36 vorgesehen «ein, in welehem fall sowohl die Hut 37* «le aueh der IlnsteUbloek 96' seitlioh über die S oh raub· 42 ♦ hervorstehen wttriea, AsMt 1st store an dem Bleek 38' angreifen kann· Pa-4ur#h_t AaS 4er Kopplungsstift keiaea elektrischen Kontakt . U14«t* warten alle Schwierigkeiten von übergangekontakten» 4ie siaa ««aal! bei Anordnungen einstellen, die duroh eine lohrauee sotMigt werden, vermieden.

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Unterhalb der Platt« 35 ist eine öffnung in den hinteren yianach verges «hen, lsi welehe eine Anichlußfcleasae §5 eingaeetat ist» die dem Zwecke des Ansohluaees der Suführungen der Sput«n«i~ ordnungen 31 eweolcs Verbindung mit einen Gens rs tor dient*

oberer und ein unterer hohler sylin&rischar Meesing-βtut«an 44 und 45 umgeben die Öffnungen an der oberen b»w, unteren Seite dee Hohlleitere 23 un&4rag»n über, die obere bew, untere Deckplatte 34 hinaue, so daß dae den au unterfsuchendea Stoff enthaltende Rohr durch.die Stutzen In den Hohlrau» eingeführt werden kann. Die obere Öffnung und öi« imtere Öffnung an dem Hohlleiter 2% und dl« Stutsen 44 weiä, 45 haben eine solche L^.ge, daß cie eingeführt© Stoff aenge in des» Hohlraum $ sieh an der St«11« dea Maziftuae dee hUehetfrequentezs magnetisofeen Feld«· befindet* wobei dit Stell« des MaxiauÄg der magnetleohen feldstärke an einer Stelle «ine» Schwlnguiigsknetent dee e'^ek*· triaohen fel'öf» liegt« Die äm0«r«n Ei.-4en dir 0tut»«n 44 imd 4$ wiä «s ist «in« syΙΙΜϊί seil* ü¥»rwurfmutt«r 46 ~ wobei »loh air, Bi^tui^aet^pf^s 47» der aus

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iv*nn 41« ufetrwuffsmttts* 46 »Hf 4*ä Stmt&sm 44 ^«r 45

44 «aüA 41 i£* «wr.

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der Iu untersuchenden Stoffmeßge und die für die Regelung der Temperatur vorgelesenen MIttel eingeführt eind.

An der unteren Seite dee Hohlräume« 6 1st eine au« Meeting »«stehend· AnsohluBplatt« 48 mittel« Schrauben, die in Löcher in den unteren Seiten der Flansche 24 und 25 eingeschraubt eind, befestigtι die Platte 48 hat eine Öffnung,deren Durchmesser b«trä"chtlioh größer let al« der AuBendurohmeeeer de« unteren Stutsem« 45» der die Platt« durohaetat, wobei die Öffnung in der Platte 46 ein Gewinde hat und zum Ansetsen de« Dewer-G«fä·»·· 9 dient.

line platte 49 i«t an den vorderen Flansch '24 angesetzt und schlieft dae Bnd« de« Hohlleiters 23 ab; die'Platte hat eine Anaahl im nahen Abstand angeordneter horizontaler Stangen 51, die sieh quer über den Querschnitt des Bohlleiters erstrecken. Sine rechteckig« Platte 52 schließt mit ihrem vorderen Ende an die Abdeckplatte 49 an und hat eine öffnung an den Stangen 51ι die Hatte 52 let an den vorderen flansch 24 angeschraubt und befestigt die Abdeckplatte 49* Di· Zwischenräume «wischen den Stangen 51 bilden einen Zugang su der Innenseite des Bohlleiter· 2| fur die Strahlungequelle 21. Die Stangen 51 liegen parallel su- den Stromlinien in dem Hohlraum 6 und gestatten, daß ungefähr 50£ de« Lichte« eingestrahlt wird, ohne daß ein stärkerer Verlust an Mikrowellenenergie stattfindet. Sine sehr geringe Menge Mikrowellenenergie wird aus dem H ohlraum 6 durch die Zwischenräume «wieohen den Stangen 21 ausgestrahlt und von dert auf d Ie Umgebung abgestrahlt. Wenn die Zwischenräume •wleehen dem Stangen nickt für die Zweoke des Einstrahlenβ von

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Licht verwendet werden, kann der Strahlungeverlust durch ein· feste Abschlußplatte, die über die Platte 49 gelegt wird, vermieden werden. Wenn der Einfluß/bewegender Körper in der Umgebung für des Experiment nachteilig ist, kann eine aus Measing bestehende ala Abaohirmung wirkende Sohutskappe 53 verwendet werden. Dia Schutzkappe 53 besteht aus einem rechteckigen Hohl« leiter 94, der um die Stangen 51 herum gebildet 1st und durch horizontale Flächen 55 eine Unterteilung in eine Mehrzahl an einer Seite offener Kammern bildet, wobei jede Kammer einen Hohlleiter darstellt, der eine Grenzfrequenz hat, die oberhalb der Frequenz des Hohlraumresonator liegt und auf diese Weis· die Abstrahlung von Energie aus dem Hohlraum heraus verhindert. Die Schutzkappe ist mittels Schrauben an dem Hohlraum 6 befestigt, wobei die Schrauben durch Löcher in dem nach außen gerichteten flansch 56 geführt sind und in Löcher in de* Platte 52 eingreifen. Die Sehutakappe 53 könnte auch ein zylindrischer Hohlleiter sein, der in eine Mehrzahl Kammern unterteilt ist, deren (Jrenzfrequena oberhalb der Frequenz des Besenators liegt.

Das eigentliche Hohlraumgehäuse, in welchem Resonsn« stattfindet, besteht aus dem Hohlleiter 23 und seinen Seitenwandungen 26 und ist am vorderen Ende durch die Platte 49 abgeschlossen und am hinteren Ende durch die Ankoppelvorrichtung 35. Der Hohlraum könnte an sich auch zylindrisch sein» bei einem rechteckigen Querschnitt aber können einfacher die sugehörigen !Teile angesetzt sein und es ist die Herstellung tin» •fächer« Diejenigen Teile, welche das Hohlrauminner· bilden«

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in dem dl« Resonana stattfindet, sind an der Innenwandung mit einem diaaagnetischen Material ait einer Stärke von mehreren Skln~Effekt Tiefen bekleidet; beispielsweise kann als aolohee Material Silber, Kupfer oder QoId Anwendung finden» wodurch der Hohlraum einen Q-Wert in der Größenordnung awisohen 6000 und 8000 erhält. Diese Materialien haben einen »pazifischen Widerstand von 1,6 bis 2,5 Ml kr ο-ohm-om und sind sämtlich diamagnetisch. Sind die Schichten stärker als einige Skin-Kffekt liefen, so ergibt »loh daduroh keine wesentliche Vergrößerung des Q-Wertes des Hohlraumresonators} dagegen ergeben sich dann hinreichende Stärken, duroh Wirbelströme entstehen.können, welche das magnetische Feld der Spulen 31 schwächen· Wenn Silber oder Kupfer für diese Schicht niedrigen'Widerstandes verwendet wird, kann eine sehr dünne Schicht Gold aufgebracht sein, um ein* oberflächliche Korrosion «u verhüten.

Bämtliohe Teile des Bohlraumreaonators 6 und die sugehurigen AnschluSteile bestehen aus einem Material wie Aluminium oder Messlag, welches nicht magnetisch ist und in ein starkes Magnetfeld eingebracht werden kann, ohne daß eine Störung dar ?eldlinien sich ergibt.

Seitsnwandungen 26 bestehen aus einem Material, welches sin·» hohen Widerstand hat, damit in den Seitenwandungtn Ass Hohlraumes I unter dt« Sinflufl dee modulierenden Magnet-(•ld·· iioii nicht Wirbels tröme bilden. Wenn dies· Wandungen

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au» kor amis ehe» Materi&X oder &^ναβ ale a l:-e> stehen, beeinträchtigen sie die Mikrowellen magnetischen Felder innerhalb in Hohlraumes 6 sieht_f da Keramik wa& #la« diaaagnetieeh «Ind. Ma* terialien» wie Glas oder Keramik,«ignan eich auch deewegen besondere für die Seitenwandunge» 26j da diese Materialien wideretandefäbig wind und die ftofcuetfceit des Hohlraumreeonatore unteratüieen* Qlas "and Keramik: h&bcn «inen spezifischen Widerstand' von 3. χ 10 ^is X χ 10 Oma-o/e bei Raumtemperatur^

QXae oöer Keramik für die Seiteawandungen 26 verwendet wird» k3n&*n diese Wandungen anflexQT&tntXiofe dünne Qfe*2v flächenechichten von J?Xatin bsben, 0@ daS die Isnenifiten dieser Wandimgen gut mit der Schicht au« diam@gneti*ahem Material fön niedriges: wiSirstead bafeleidtt werden kann. ^luminiUÄOXyd hat e:Uh al« el» gselgti^tt« Material für die«« Seite dt? Wasidfläohen €rwi€«@ät* Sa es jaeabaniach wideretande-.fähig ist uaäieitftlliöohe .T-lattierungen gut anhaften.

ftr das tewm?«0#fIS .k^a fc«i»p:l#Xeweiee »ue

±xi dl« richtige Lag« β» br.ir?^*n? Äas a«Mu*.$ lieeteht fesui eines Ιι«^|.«ιι asylindrla^heii- ?·?11 Pf₉ ιιώ 4·*■·& sine« Äßfif «Ι» in dear ^Ängsrielitiiiig_t.f*rl«mf®n#«r Stiftllts ?erie*«fe«s «in fe^X^r egriiadrlnaffiivr' IiHMt* 3?8 aa «fixere» ml«

If «ad «1x4 .«»" 6MMM»lkem toeb «Isssi

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»it dem Hohlraum 6 verbunden wird* Eine Zwisehenseheibe 61» beispielsweise aus Aluminium bestehend, ist in die Öffnung der Platt· 48 eingepreßt und bewirtet eine starre Abstützung swisohen dem !»orti&ta 56 und de» Hohlraumresonator 6. Ein "T"-teil 62 koppelt daa Zwlsohenrobr 12 mit dem Gehäuse 9 des Dewar-ucfä»eee, wobei der Hohlaylinder 63 des "T"-Ieilee über den Seil 57 geschoben wird und der untere Abschnitt 64 dee "ϊ'-TeileB ein hohler Zylinder mit einem längsachlit« ist» der dem Schlitz in dem Teil 57 entspricht. Eine ein Innengewinde aufweisende Kappe 65 mit einer öffnung in der BodenflaOhe wird auf das geschlitzte Ende des Seiles 57 aufgeschraubt und wirkt gegen das ⁿf"-Stück 62, so daß der Oberteil 65 in der Längsrichtung auf den !Fell 57 verschoben wird» wenn die Sappe 65 weiter auf den Teil 57 aufgeochraubt wird. Bin lUhrungestift 66 steht an den Seil 63 des ^HT"-Stückeβ hervor und greift in eine Längsnut 66a an der Außenfläche de* Teile» 57, eo dafl der Sohlit· des Teiles 64 mit den Sohlita im Teil 57 ausgerichtet bleibt.

Das Dewejf-öetäJ β besteht aus einem inneren und einem äußeren konzentrisch angeordneten Rohr 67 und 68 unä ein doppelwsndiger Ansatsteil 69 eratreekt eich senkrecht zu den Bohren 6? und 66 in der Nähe des unteren Exides und steht in Verbindung mit dem inneren Rohr 67« so daß der Zwischenraum zwischen dem Inneren Rohr 67 und dem äußeren Bohr 68 einen SYokuierten isolierenden Raum bildet, Das äußere Bohr 66 hat einen größeren Surohmesser in der Nähe dee Unterteiles »ewar-Gefässes 8 und das Übergangsstück 71* an welchem BAD ORIGINAL

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das äuBere lehr 68 enger wird, paßt in die Stutzen 44 und 45 und wird durch den Stopfen 47 gehalten! dadurch wird ein® Sohtälter gebildet, duroh welche das Dewargefäß 8 in seinem Gehäuse 9 festgelegt wird. Das innere Rohr 67 hat an »einer Innenwandung Toraprünge 72, welche dem Zwecke dienen, das die Probemenge enthaltende Rohr in der richtigen Stellung festzulegen«

Daa Dewar-Gefäö 8 besteht au© Quarz und nicht eue Hartglas, da Quarz nieht die tsnerwUnsohten dielektrischen Verluste und Störgeräusche liefert, wie sie bei Pyrei-»Hartgla» auftreten f außerdem läßt Quara ultraviolettes Lieht ohne Beschädigung duröh, während solche Beschädigungen bei Hartg lasarten auftreten.

Ein aaolä innen enger werdender Dichtungsring 73, der beispielsweise aus Teflon bestehen kann, ist in äeis Fortsatz 57 des Gehäuses 9 vorgesehen, wobei der kleinere Durchmesser so groß ist, daß er über den dünnen Teil des Außenrohrea 68 paßt, während der Teil weiteren Durohmessers gegen das Übergaag·- stttok 71 des Außenrohres 68 sich anlegt. gwisGhen der Diehtungößohelba 73 uad dam naoh innen hervorspringenden Flansch am Ende dea Eartsataea 58 ist eine ala Schraubenfeder ausgebildet· Druckfeder 74 vorgesehen, welche mit Faderkraft daß Dewar-Gefäß β innerhalb äua Gehäuses 9 festlegt. Bine, beispielsweise aus Teflon bestehende, sylindrisohe Verschlußkappe 75 hat eine sie teilweise durohfietaenda Bohrung, dit in der Nähe des offenen Endes einen größeren Durcbmeeser hat· An dem

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gtsohlotttntn Ende hat die Ttrsohluflkappt 75 geringeren Aulendur ohrne β aer, to daB βit duroh ein· Öffnung im B öden dtr Kappt 65 P»it und te wird dlt Verschlußkappe 75 In der Kuppt 65 mittels «in·· jpederringes 76 festgelegt* weloher in eine Ringnut der Verschlußkappe 75 einrastet* BIe Kante des offenen Sndea der Vtrechlußkappt 75 ist abgeschrägt und legt eioh gegen das untere Ende des Dewar-ßefäeees 8« Sin Stopfen 77» der beispielsweise aus Glaa bestehen kann» paSt mit seinem geeohliffenen Ende in das untere Endes des inneren Rohres 67 und palt mit seinem Kopfteil in den feil der Bohrung der Tereohlufikappe 75* der größeren Burehmesser hat« Eine schrauben« förmige feder te ist so angeordnet, daß ihr eines linde gegen den Xoyfteil dee Stopfens 77 wirkt und das andere Ende gegen den Boden der Verschlußkappe 75 wirkt» so daß der Stopfen 77 elastisch in das offene untere Snde. des inneren Rohre■ 67 ein«* gedrückt wird. Offnungen» die in dem Boden der VerachIuJI-kappt 7$ und in dem Stopfen 77 rorgeaehtn eind, bieten für dta Draht 18 tinte Thermoelementes dtn Zugang in das innere dta lohres 67·

Dtwar-eefa* β wird vom Beden her in das Gehäuse 9 eiagt* eetat, vtBtl der Antat* 69 In ata Behüte dtt Haupt teile β 57 und dea Anaatsee 64 dta "f"-8tüokes 62 eingeführt wird ι dabei wird der tagt Teil dtt Dewar-Öefässes 8 duroh dta IriohterfOrmigtm Dithtungsring 73 und die 8tut«en 44 und 45 gesteokt» SIt Kap»· 6S wird dann unten auf dta Mil 38 hinreichend «tit aftfgtsthrauit, to AtJ dit Vtrsprtinge 72 «ich In der litte dta.

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Hohlraumes 6 Befinden. Das dl« «u untersuchende Stoff »engt enthaltend« !ohr XX wird oben in d&8 Dsw&r-G-efäS 8 «ingesteckt und in drr Mitte des Hohlraumes 6 iuroh die VoreprÜnge 72 an d«r Innenwandung des innere» Rohre« 6? gehalten«

Pas AnaohluSrohr XS steht mittel» eine» Kugelgelenk«* mit Bewar-Bonr in Verbindung. Bine ringförmig« Hippe ist an der Außenseite- dta Übergangerohrββ 1? in der Iahe der'fugelgelenksteXle 7orgdBsh«n und eine seferaubenförmige ErueJtfeder 79 wirkt «wischen der ringförmige^ Sippe un& einem hohlen eylindriechen VerachlaSring 81, welcher daß Amaeblußronr 12 tu&gibt wobei der Hing 81 und der Ana at ä 64 dee '"J¹«-Stücke β 62 einen Bajonettverschluß sur Befestigimg dea Eohres 12 an Sem Dewar* i 8 bildet*

Xn Pig» 6 ist eine Anordnung gezeigt, mit der die *u unter-'euchende stoffaenge eine t«träohfcliyhe Seit auf einer bestirnten Temperatur gehalten werden kazisi« Bin höhlen zylindrischee aus Quars te stehend se doppeXwandiges 3)ewer-Höfir 8g iet a» einen Ende Teraohlossen, wobei £3U AuSenwantiung »iQh über das Snde dte inneren Biihree hina^e er»ir*cJst. D<sr Außendur Ghat β β·Γ am unteren· £ ride des De*ar~Hchr*s 63 paßt Is die S tut »en 44 und 4 5 des HohlrÄU*ies5 und da» Rohr kznn tfurisi; «Ine Übes^mj-rfautter 46 und eizien S topf-an .47 a£ H»S· 4e» Stutetne befestigt werden· Der obere T eil See £ewar-§#fäfe#$ 62 Mt &r23area I'nrchmteeer und dient der Aufnahme tints XQhXMItt«l«» iielapiöXew*ia# der A&fnaüst τα» flüesigra Sti@tit@f^# Sa« D«m;r-Rohr et ist in die

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44 und 45 elngeeteekt, eo deJ d«e End· der Innenwandung Ae·, Seirar-Rohre» 82 ungefähr la Mittelpunkt dee Befelraumee 6 liegt, eo daß das die iu untereuohende stoff» menge enthaltende Rohr 11 In dae Dewar-Rohr 82 eingesteckt «erden kann» elβ dae Snde de« eretgenannten Rohr·· am Boden der Innenwendung dee Bewar-Rohres Θ2 aufliegt» Dae Dewar* Hehr 82 kann dann alt dem Kühlmittel gefüllt werden, welohee da· ale su untersuchende Stoffaenge enthaltende Bohr 11 umgibt und

Sei einem Hohlraumreeonator, welcher die Wirbeletröae zurückhält, die das modulierende aagnetisohe Weoh»elfeld abschirmen würden, kann entweder der gesamte Hohlraumresonator oder ee kennen nur die Seitenwandungen 26, die in flg. 2 und 3 geneigt worden» aus einea widerstandsfähigen Material von hohea epesifiaohen w ideretand bestehen» Es wurde erwähnt, daß für die·· Sweeke glas oder Keramik, die beide diamagnetisch sind, geeignet sind» einen außerordentlich empfindlichen Hohlraum sur tmtereuohung von paramagnetisohen 21ektronen*Beeonan*en Su bilden. Unter Umständen kann auch ein voll·tändig aus Metall bestehender Hohlraum verwendet werden» Insbesondere wo mit bet^äohtllohen Breohütterungen su rechnen let» die alas •der leramlkteile beschädigen kannten.

Di· aelften widerstandsfähigen Metall·, welche einen hohen flderetän« heben, haben paraaagnetische» Verhalten, wa» bei elae* Ifcfelrauareeonator fur paramagnetiaohe Elektronen-Ee-••aansea «asweekaäJig 1st, Materialien» welche eine hohe BAD ORIGINAL

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statische Suszeptibilität haben, beispielsweise Chroaniokel und Invar, haben einen nachteiligen Einfluß auf die Homogenität des magnetischen Feldes, in welchem sioh die au untersuchende Staff aenge befindet, während Materialien, wie beispielsweise nichtrostender Stahl oder Neusilber oder Mangankupfer, welche eine magnetische Resonanz-Susseptibilität haben, starke Störgeräusche zur Folge haben, die bei der Untersuchung paramagnetieeher Elektronen-Resonanzen auftreten.

Damit die magnetischen Mikrowellenfelder in dem Hohlraumresonator gegenüber dem paramagnetischen Einfluß solcher Materialien abgeschirmt werden, muß die Schicht diamagnetische]! Materialee niedrigen spezifischen Widerstandes, die an der Innenseite des Hohlraumresonators vorgesehen ist, eine solche Stärke habes, daß dadurch das modulierende magnetische Feld der Modulationsspulen beträchtlich geschwächt würde. Gemäß einer weiteren Aueführungsform der Erfindung können Wandungen aus Materialien so hohen Widerstandes» wie nichtrostender Stahl, Neusilber und Mangankupfer, &*r*n speciflache Widerstände etwa bei 80 b«w. 33 und 100 Mikro-Ohm-om liegen, benutst werden, wenn zuvor sie an ihrer Innenseite mit einer Schicht eines nichtferromagnetisohen Materialee von hohem spezifischen Widerstand, beispielsweise mit einer Schicht ven Zinn, $1 a tin, Paladiu», Blei oder Wismuth iibereogen werden, bevor sie mit einer Schicht von niedrigem spesifisohtn Widerstand Übersogen werden, so dsJ auf diese Welse man eisen Resonator mit einem hohen Q-Wert erhält» der die

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magnetischen Felder der Mikrowellen νο,η den paramagnetischen Wandungen das Resonators fernhalten, ohne daß dadurch gleichseitig das modulierende magnetische Feld geschwächt wird.

Pit Stärk· einea möblierenden magnetiaohen Feldes wird durch

r-

tlat Ton ihm durchaatet« Metallschicht um einen Faktor ? g·- •chwäoht, welcher in Annäherung durch die Gleichung bestimmt ^iett * ■ t χ d , wobei t die Stärk· der Metallachicht i»t,

B*

d eine oharakteriatiaoha Querdimenalon des Hohlraumes iat und S dlt Skin-Bffekt-Tief· des Metallea bei der frequenz dea Moduletionefeldee iat. Da für die Mikrowellen Skin-Effekt-Tiefe •in·· Materials β die Formel gilti B » 5 _fO33 //— » wobei P der

epeeifieche Widerstand Xn Oha-ca und /*< die Permeabilität dee Leiter· und f die Frequenz in Herts ist» wird hier der Vmatand ausgenütft, daß der Faktor P umgekehrt proportional dem epeeifieohen Wideretand ist» während die Mikrowellen Skin-Sffekt-Tief· sich mit der Quadratwurzel des spezifischen Wider·tandee ändert. Daduroh, daß das Material» welches cum Plattieren der*paramagnetischen Hohlraumwandungen unterhalb der Schicht diamagnetische Mater!ales verwendet wird, einen epeeifischen widerstand hat, der sehr viel größer ist als der dee diamagnetischen Material··, «rgibt sloh ein· große Anaahl Skln-Sff«kt-Tiefen d«s Metallee, so daß man einen Resonator mit einem hohen Q-lert erhält und das magnetisoh· Feld der Mikrowellen yen dem paramagnetieohen 0«häuee fernhält, ohne daJ dabei die stärk· de· modulierenden magnetisch·» feld··

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geaohwacht wird*

Se ist Bu beech ten, daß dae Diu-ohdringen tines hochfrequenten Modulatioaafeldee aife· davon abhang tv ob dl« Skin-Sf iekt-Tief · dee Wandmaterialee bei der Hoofcfrequen« großer ist ader kleiner ist ale die Stärke des fandttat»rlalee. Di· Skin*· Effekt-Tief· tesieht sieh auf die Weiterleitung eines trane« verealen magnetischen Feldes in einen netalliachen Leiter hinein« Das im vorliegenden Fall lniereaeitrende problem 1st da· Durchdringen eines longitudlnalen magnetiaohen feldes duroh eine aetallieche Sohioht. Sie vorstehend angeführte gleichung für ? wird aaduröh abgeleitet_r daß die Seitenwandung einen Hohlraumes als K^rKsohlüJvfindung für da« durch* dringende aodulierende feld angesehen wird, Me angegebene Gleichung ergibt sieh aus einer „Antiar·· der Strosücreieparameter dieter Kuraochlußwindung.

Ba kann bela^lelaweiae dae ^ehfeua· de» Hohlrauareeonatöre au« 0,38 am niehtroetendem Stahl gemaoht «erden» der einen Wideretand hat, welcher ungefähr 65 «al gr&Ser. let al« der Yen Silber« ao daS wirbelatr^üe im den Reeoiietorwanilungen praktieoh unterdrückt werden* ¹SHmXt'der Rtacmator den ee~ wünochten hohen Q-Wsrt hat» war« eine Silfcerpla1(ti*ruiig an der Innenefclt« de« au» ni$ktm*%en&m itahi >e*t#h«nt*n Geon einer Stärke vos O_?OO25 m erford«rXici>. Sin· Sohioht Silber w£?« ü3?f^&»rli©B₉ uä 4*8 «ssnetieefet tilcrcw*ll«sR innerhilfe ««* Hofelreumreeoiiatere gegenäea yarftÄagöstiisofetiR ii&fltlee·» da» a%*

Stahl Iteetafeftm&en fshiueta m »ofetit»©» "ArUr

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Verhältnissen *u£ tint Schicht «ie stärker let ale dl· miniaal erforderliche Schiebt an der Xnnenwandung dee Ctehäuses enge» bracht werden» da ee schwierig ist, die Ecken des Oehäuses su plattleren und an den Ecken grade starke magnetische Felder der Mikrowellen liegen. Dementsprechend müßte eine Silberaohloht oealiellleh verwendet werden» welche in beträchtlicher Weise das modulierende magnatisohe feld schwächen würde. Aus diesem »rund wird eine etwa 0»0016 aua starke Schicht eines Materialee,wie Sinn, Platin oder palladium auf die Innenseite des a«· nichtrostendem Stahl bestehenden Oehäueee aufgebracht, wodureH mehr als 10 9kin-Bffekt-Tiefen bei der Mikrowellenfrequen* τοη 9»5 IVBs erseugt wird» ohne daß dabei eine Schädigung des modulierenden Magnetfeldes auftritt*. Diese Materialien habe» einen Widerstand» der ungefähr 7 mal so groÄ 1st wie der τοη Silber und sind nur wenig paramagnetisch. Bei einer Mikrowellen-Jrequene τοη 9»5 KMBs liefert Blei» das einen ungefähr 14 mal grttisren spesifisohen Widerstand als Silber hat, IS Skin-Jffekt-TleXen bei einer Schient τοη 0,038 mm» während Wismut« einen spesifieehen Widerstand hat» der ungefähr 73 mal grÖBer ist als der τοη Silber und 55 Skin-£ffekt~Tiefen bei einer Bohlohtetärke τοη 0,2 mm liefert, ohne daß eine Schwächung des modulierenden magnetieohen feld** sioh ergibt. Sowohl Blei als auoh Wismuth sind diamagnetisch. Auf diese Sohioht aus einem Material hohen spesifisehen Widerstandes wird eine O»OO85 mm starke Silberschicht aufplattiert» wodurch der Hohlraumreeonator den gewünschten hohen Q-Wert erhält* Auf die Silbereehieht wird eine dünne Ooldsohioht aufplattiert» um

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verhindern, SeS das Metall anläuft.

Gemäß einer weiteren Aueführungsform ä*r Erfindung wird ein rotierendes modulierendes Feld verwendet* wodurch die Komponente des modulierenden Feldes in der Richtung der Magnetachse stets einen konstanten Wert bat« Dies rotierende Magnetfeld kann duroh Anwendung von sswei Spulen erzeugt werden« deres Achsen unter einem rechten Winkel zueinander angeordnet aiM und dlf mit 90 Phasenvera oh ie bung erregt werden· Wendet man dieses Verfahren an, so muß die Phase des Besugskanalea des Biasandetektors entsprechend gewählt werden, wenn das Magnetfeld rotiert«

In den Figuren ? bis 10 ist ein sy£$ail$£«aftvr Hohlraumresonator gessigt. der beispielsweise in der 3EEU™ £orm arbeitet und vertikal awisöhsii den Polen 34 und 85 eines Magneten angeoräüftt let. Mf Hohlraumresonator 03 hat eine hohle «yliadrisohe Seliäus ©wandung &$t und besteht beispi®lew©ise aus Messing und ist an seinen beidtn Enden durch ate ue^elfläehe 87 -und di» Bodeaflache 88 "eegrenst* Ein Hohlleiter 91 von H-fürmigem Querschnitt mit einem Ank0pplungsflane@h 9t am eiii^n Ende ist an den Ji-m»i± 93 angtsetst» der eine I©pglungeSffnwag 89 in de? ' · dee Hohlraumrtsonators amsoblleBt, xu dem gweoke»' in den Hohlraumresonator eineustrahlen. Zur ist der BD-pptfla*· Stift» d«r verstehead ausführ- ' erörtert wurde, hl®T nioht g*««lgt« Sie Fora des Hotel- · . .*

findet Anwendung« u» Plats mi ^;**^Ύ' De ekelfläche 87 e'@ Hohlrau«r@soiiators siii sparen _f se ä&I äer am unterstehende axial in den Hohlraumresonator 83 eingeführt werden kamt·"';

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Ein oberer stutsen 94 und ein untertr Stutβta 95 tr~ strecken sieh von dar Deckelfläche 87 bsw» dtr Bodenfläche 88 naoh auflen. SIa Stutsen bilden Hohlleiter im !Dämpfungsgebiet» ähnlich wie aa hineichtlioh dar Stutsen 44 und 45 erörtert wurde; Jader· Btuteen hat eine überwurfmutter 46 zur Halterung daa Rohres, welches axial in dan Hohlraum eingesteckt wird. Sowohl daa aur Änderung der Temperaturverhältnisee vorgesehene Dewar-Hohr 8 als auch daa zur Erzielung fester Temperaturen dienende Dewar-Hohr 82 können in die Stutzen 94 und 95 des Hohlraumes 8J eingeaetet werden. Hehrere Löcher an gwei Stellen Ton swel senkrecht cuelnander liegenden Durchmessern der Deckelfläche 87 und des Bodens 88 alnd vorgesehen, um Modulationeepulen su bilden; deren Leiter durch die Löoher auf jedem Durohmesser geführt werden und aloh vertikal duroh den Hohlraumresonator nach unten su ähnlichen Löchern in der Sodenfläohe 88 erstrecken. Sie Windungen der einen Spule 96 gehen duroh die Löoher, die auf dem einen der beiden eenkreoht eueinander liegenden Burehmeaser angeordnet sind, sowohl auf der Deckelfliohe 87 al· auoh auf der Bodenflache 88, während die Windungen dar anderen Spule 97 duroh die Löoher verlaufen* wie auf dem anderen Durchmesser liegen, vorausgesetzt, daß der Hohlrauareeonator 8J awei M odulationsspulen mit senkreoht eueinander llagamiem Spulenaohsen haben soll. Werden diese beiden Spulen mit einem fhaaenuntersohied von 90° erregt, so ergibt eich ein rotierendes modulierendes feld. BIe Spulen rnttaaen vertikal in mow lehlraum angeordnet sein, da sieh sonst der Q-Wert des BohlrausMs verschlechtert. Auf diesem Gründe Bussen die Spulen

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nur wenig Windungen habe». Di« Xrmenwandung de* Hohlraumes ist plattiert mit einem Materiel, welche« «inen niedrig·!! speiifiechen Widerstand hat« beiipieleweiae mit Silber, eo daß dadurch der Hohlraum den gewünschten hohen <Hppr* eihält. HoriKontal· Schlitae, die parallel su den Stroalinian en den Wandlungen verlaufen» kennen vorgesehen β β in» dajiit der «u untersuchende Stoff angestrahlt werden &ann*

Xn fig* $ verlaufen» iß ÜKtftreefcied au Fig. Ö, aetalliiobe Bohrt 98 Tertikal durch d*» HohlreuÄreeonator 83 und «lud in Löchern en der Seckelfläch* β? t»ii das· Bofienflache ββ 4·· Hohlraumes rerltftet, ec da@ di9 Leiter der Spulenwiokiungen öuroii den HchlrauiB verlaufen* Bei £i*e«3* KoaetruJctioneweiee können «ehr SpuX«nwinduagen verwendet wird«a> welche den Hohl«

rau» in den lehren 93 durchs?.»tiea unä e« findet d»iiE nioht eine Terechlecht«rung de* Q-Wertes dee Hohlräume· etatt? nenn die Wiodußgen nicht streng Ttrtllgftä in den Rohren $i auegeriahtet sind* ^amit der BeblT&y& hir.r«i.oki«nd. etabil let vm« ^m dan Äuftrettn ire» Wi.r-3^1atrS»#si *u ^^nseiden, welche dft· M^-Sulationafeld ahenhirmtm -«Ilraea, b««teh»ü €1· Ätthre 9« «ti· eine» Material einte fcoh*äi $p«fifi«»!i$ii wloemtiuadee,, »eiau« niöntreatfnitt» 3tsiil, »ifweiltoti· oder Hangest«·

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fig. XO ltift eine weitere Aueführungeform der Anordnung gemäfi fig» Ot Bohr« 99 aus starkem diamagnetische» Material tor ami·» spesifisehem Widerstand, beispielsweise aue Glaβ oder Keramik pit Metallisierung an der Außenfläche erstrecken ei oh vertikal duroh den Hohlraumresonator 63 und durch Löcher, die . in «er Deekelflsehe und der Bodenfläche vorgesehen Bind. Vm Schwierigkeiten su vermeiden, die βion aus unterschieden de« Koefflslcnten der Wärmeauedehnung ergehen könnten und um guten elektrischen Kontakt aiieohen den Rohren und den Deckelflachen dee XehlrauMreeonator» ku bewirken, sind die Bohre von leitender diejeagnetleoher Wolle 100 oder von einem leitenden dia-Bagnetltefion Diohtungering umgehen, wobei für diese.Zwecke Silber verwendet werden kann*

Xn Yig* XX sind die Moduletionsepulen 102 und 103» deren SpulensoAsen eenkreoht zueinander etehen, an der Auflenwandung des i^Xindrleohen Hohlraumreionator» 102 angeordnet. Damit in dieaem lall da« Auftreten von Wirhelstrumen verhindert wird» weiohe das modulierende Feld abschirmen würden, bestehen die Wandvagen de» Hohlraumresonatorβ au· nichtrottendem Stahl, aue Sangangkupfer oder Weueilber» wie suvor erörtert wurde.

Spulen, welche ein rotierendes Magnetfeld eraengen, können auch bei anderen HohlraumreSenatoren als «ylindriechen Be« sonatoren verwendet werden, hei »ylindrieohen Hohlraumresonatoren kOnnen Jedooh in besonders einfacher Weise die Spulen so angeordnet werden, dafl ihre Achsen senkrecht aufeinander stehen.

Patentansprüche ι

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1» Hohlraumresonator, insbesondere für Verwendung In eine» gyromagnetischen Resonane®pektroffieter₉ bei welchem Spulen zum Modulieren eines starken den Resonator durehsetsenden Feldes vorgesehen sind« dadurch gekennselehnet, daß der Hauptteil, welcher den Hohlraumresonator und seine Wandungen bildet, an den Seiten* an denen die liedulationsspulen vorgesehen sind^ aus einem Material von hohem spezifischen Widerstand besteht, wobei an dem feil eine Kopplunge öffnung «um Einführet v^äfs Mikrowellenenergie in den Resonator vorgesehen ist, und daß eine Schicht diamagnetische» Material«» von niedrigem spezifischen Widerstand in der Stärke einiger äkia-lffekt-Iiefen an der Innenseite des Gehäuses vorgesehen ist» und dajS Büttel vorgesehen sind, welche dem Zwecke dienen» die zu untersuchende .Substan« in dem Hohl rauere senator ^u tragen, zu dem Zwecke, daß Wirbelströme, welche das modulierende magnetische Feld der Spulen abschirmen würden, unterdrückt werden und die Schicht aus diamagneticehern Material niedrigen spezifischen Widerstandes bewirkt, daß der Hohlraumresonator einen hohen Q-Wert hat und die magnetischen Felder des Mikrowellenfsides gegenüber anderen Körpern» mit Ausnahme des jeu untersuchenden Stoffes, abgeschirmt werden·

   2* Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen hohen spezifischen Widerstandes abnehmbar ausgebildet sind und eine Dichtungsscheibe aus gewelltem diamagnetischen Material guten elektrischen Kontakt mit den Wandungen u nd dem übrigen S eil des Hohlraumresonators bewirken«

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   J. Anordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daft mn dem Hauptte11 de* Hohlraumresonator· aus keramischem Material bestehende Wandungen vorgesehen sind, dl« an ihrer Innen··!tt metallisiert Bind, eu dem Zwecke, dad ein· Plattlervag diamagnetischen Materiales aufgebracht wird*

   4· Anordnung naoh Anspvuoh 1, dadurch gakennselohnet, daß die aufsetsbaren flatten au« Paramagnetisch·» Material bestehen und an dieser Innenseite mit einer Schicht nichtferroaagnetieeh«|i Materialee von hohem ep·»iflachen Widerstand mit solcher Stärke bekleidet sind» daß da« modulierend· magnetische Feld nicht beträchtlich geschwächt wird..

   5. Anordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonator «In dünnwandig·· Oehäuae aus paramagnetieohem Material hat und an der Innenseite mit einer Schicht niahtferromagnetischen Material«β von hohem speeifisohen Wider«* •tand bekleidet 1st*

   <· Anordnung naoh Anspruch 5, dadurch gektnne·lehnet, dafl da« e«hi«e· aus niohtroetendem Material von etwa 0*58 mm Ittrk« bseteht vaA an der Innenseite mit Zinn von Ο,ΟΙβ am 8tArke Bekleidet 1st» und dai das diamagnetische Metall nlsdrlg«* epeslfleehen widerstand·· Silber ist und dl« Sehlomt etwa 0,0025 mm Starke Hat.

   7« Anordnung naoh Aneprweh !,dadurch fiefcennseiohnet, daJ

   als MitWl sur Sine teilung der Einkopplung der Mikrowellenin den Hohlraumresonator ein dieht in Berührung

   ÜA iesonatergehtmee stehender lopplungsstift 1st,

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   und daß der Kopplungsatift in «Inen Block aue dieltktriioheÄ Material angeordnet let, welcher über einer Ankopplung«öffnung ν erechitobar let, wobei der Stift quer *ur AnkopplungeiJffnung angeordnet 1st und Mittel vorgesehen sind» den diamagnetischen Block über die Ankopplung«öffnung hinweg au vereohieben.

   8» Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daJ3 die eine Seitenwandung des Hohlraumreeonatora eise Xehrsahl i» Abstand voneinander angeordneter Stangen aufweist, die parallel zu dar StroafluSrioBtung im Hohlraumresonator gerlohtet »ind und einen Zugang «u dem Inmxtn des Hohlraumresonator* bilden, EU de» Sweoke* AaM el»« in dem Hohlraum angeordnet« sü unter»u(?h*n<le stoff menge von eizier außerhalb des Hohlrnuee» angeordneten Lichtquelle, engeetrahlt werden kam und eine Auestrahlimg von Miicrowellenenergie aue des Hohlrauar»«ocator Tirhindtrt i*t# . '-.'■-

   9. Anordnung nach Anspruch 8, d*duroh gekennseiohn·t, 4ftf Hohlleiter an dear Auieneeite »ioh ΐΐ» die 1.« Abet and ander angeordneten Stangen triff#©&* tuid ei»« K«hraahl a» End* off.«ß*r £ajm«ra bildet, wobei ^«da Esümae? alt .de* Inner*» &§· Hohl^eimae über «int Aneafel SwiechenrÄuee i»i«ohea

   tn Verbinöunfi staht und jede Xaeütei* »ine fc&t_t die oberhalb der frequent des Hohlr*ua~

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   BAD

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   Steffmenge in den Hohlraumresonator eingeführt werden kann und diese MIttel einen Bohlleiter umfassen, der en dem Resonatorgehauae angeordnet ist und zum Hohlraum hin offen ist und eine Grensfrequena besitzt, die oberhalb der yrequen» dos Hohlraumresonator? liegt»

   11. Anordnung naoh Anspruch 10» dadurch gekenniieiehnet» daB •la «rat·· Sehr sur Aufnahme der zu untersuchend en₍ Stoffmenge vorgesehen iat und ein «weites Rohr vorgesehen ist» welehe* ao ausgebildet ist, daß es in den aur Halterung dar au unterauohenden Stoffmenge vorgesehenen Hohlleiter elngesetst «erden kann und das erstgenannte Bohr an einer

   ••'V Stelle des Hohlraumresonator fixiert, an welcher ein maximalea magnetisches feld herrscht, und daS um da« erstgenannte Rohr herum ein flüssigkeltsmantel gebildet wird» dureh welchen die in das erste Rohr eingebrachte Stoffmenge auf einer bestimmten Temperatur gehalten wird»

   12· Anordnung naoh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dar Hohlleiter» durch welchen Mikrowellenenergie in den Hohlraum eingestrahlt wird, M ausgebildet ist, dad eine Strömung trookenen Geses dureh ihn und in den Hohlraum eingeleitet werden kann.

   15· Anordnung naeh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet> daß swei sueinander senkrecht angeordnete Spulensysteme rorgeeehen sind, welohe sweoks Brsougung eines Drehfeldes mit Äasemversohiebung erregt werden.

   BAD ORIGINAL

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   14. Anordnung nach Anspruch 2» dadurch gekennzeichnet» daß die Bekleidung der aus J£eramik bestehenden Wandten« und die Dichtungsscheibe aus 3ilber bestehen.

   15* Anordnung naoh Anspruch 1 oder einem der folgend«*, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem doppelwandigen Zylinder bestehende. Anordnung so ausgebildet ist» daß sie in dem Hohlraumresonator eineetabar ist und da* die zu untersuchende Stoffmenge enthaltende Bohr koaxial in das Innere Rohr der zylindrischen Anordnung einsetzbar ist» wobei Mittel vorgesehen sind» welche eine Strömung durch da» innere Bohr der zylindrischen Anordnung und u» das dl« zu untersuchende Stoffmenge enthaltende Rohr eu leiten gestattet.

   16. Anordnung naoh Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daä in dem &ur Zuführung der Flüssigkeit zu der zylindrischen Anordnung dienende Ansohlußrohr am einen Ende ein Heizelement vorgesehen ist» und daß am anderen Ende des Bohre« «ine Wärmeauetausch-Schlange vorgesehen ist» au dem Zwecke» innerhalb eines weiten Temperaturbereiches die !Temperatur der der doppelwenui&en zylindrischen Anordnung zugeführten Flüssigkeit regeln zu können.

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