DE2917794C2 - Bimodaler Resonator für Elektronenspinresonanz-Experimente - Google Patents
Bimodaler Resonator für Elektronenspinresonanz-ExperimenteInfo
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Description
Die fcrfindung betrifft einen bimodalen Resonator für
Elektronenspinresonanz-Experimente nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein derartiger Resonator ist aus der DE-OS 19 49 944
bekannt Der Resonator besteht dabei aus im Querschnitt quadratischen oder aus zylindrischen Hohlleiterabschnitten,
in denen Wellen vom TEm- oder vom TM-Typ angeregt werden.
Ebenso wie bei Kernspinresonanz-Experimenten ist es auch bei Elektronenspinresonanz-Experimenten erforderlich,
das zur Anregung von Elektronenspinresonanzen erforderliche Feld von dem durch die angeregten
Elektronenspins erzeugten Feld zu trennen, was durch eine Orthogonaütät zwischen dem Anregungsfeld
und demjenigen Feld erzielt wird, auf welches die Empfangseinrichtungen für das Resonanzsignal ansprechen.
Während für die Kernspinresonanz zu diesem Zweck orthogonale Spuler, verwendet werden, ist bei Elektronenspinresonanz-Experimenten
wegen der im Gigahertz-Bereich liegenden Frequenzen die Anwendung von Hohlraum-Resonatoren erforderlich.
Solche Hohlraum-Resonatoren müssen so ausgebildet sein, daß sie bei gleicher Frequenz die Anregung zweier verschiedener We'lentypen ermöglichen, deren Feldlinien im wesentlichen senkrecht aufeinanderstehen, damit die gewünschte Entkopplung erzielt wird. Außerdem muß es einen Volumenbereich innerhalb des Resonators geben, in dem das elektrische Feld möglichst verschwindet, damit das magnetische Feld in diesem Bereich möglichst homogen ist und ein wesentliches Volumen der Probe einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist, das an allen Stellen die gleiche FeIdstärke aufweist.
Solche Hohlraum-Resonatoren müssen so ausgebildet sein, daß sie bei gleicher Frequenz die Anregung zweier verschiedener We'lentypen ermöglichen, deren Feldlinien im wesentlichen senkrecht aufeinanderstehen, damit die gewünschte Entkopplung erzielt wird. Außerdem muß es einen Volumenbereich innerhalb des Resonators geben, in dem das elektrische Feld möglichst verschwindet, damit das magnetische Feld in diesem Bereich möglichst homogen ist und ein wesentliches Volumen der Probe einem magnetischen Wechselfeld ausgesetzt ist, das an allen Stellen die gleiche FeIdstärke aufweist.
Bei dem gattungsgemäßen bimodalen Resonator ist die gewünschte Orthogonalität der Schwingungsmoden
davon abhängig, da3 die Wandungen des Hohlraumresonators genau senkrecht zueinander stehen. Geringste
Asymmetrien, die auch durch Abstimmglieder bedingt sein können, bewirken eine Kopplung zwischen den beiden
Welientypen. Weiterhin ist es schwierig, bei einem solchen Hohlraumresonator die Resonanzfrequenz des
einen Schwingungstyps unabhängig von der Resonanzfrequenz des anderen Schwingungstyps zu verstimmen,
wie es für manche Experimente erforderlich ist, sowie eine stabile Feldkonfiguration zu erzielen.
Ein aus der US-PS 36 09 520 bekannter Resonator weist zwei von Rechteck-Hohlleiterabschnitten gebildete
Hohlraumresonatoren auf, deren Längsachsen sich in ihrer Mitte orthogonal schneiden und von denen der
eine mit seinen Breitseiten parallel zu den Längsrändern des anderen ausgerichtet ist. Beide Hohlraumresonatoren
werden über Koppelschlitze, die sich in einer ihrer Endwände befinden, im TEmrTyp angeregt.
Bei diesem bekannten Resonator ist die Orthogonalität der magnetischen Felder in hohem Maß von der
Genauigkeit abhängig, mit welcher die beiden Hohllci-
terabschnitte zueinander orthogonal angeordnet sind. Trotzdem können geringste Störungen der Symmetrie
zur Anregung von Wellentypen führen, welche die Orthogonalität der Felder stören. Es sind deshalb auch
zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um die gewünschte Entkopplung der Welltntypen zu gewährleisten,
nämlich die Anordnung von leitenden Stäben an den Grenzen des gemeinsamen Raumabschnittes (Modenzaune).
Abgesehen von den Schwierigkeiten, die der bekannte
Resonator bezüglich seines Aufbaues und seiner Abstimmung verursacht, besteht ein besonderer Nachteil
darin, daß sich einer der beiden Hohlleiter in Richtung des magnetischen Gleichfeldes befindet, das für
Elektronenspinresonanz-Experimente angelegt werden muß. Daher kann ein solcher Resonator nur in Feidmagneten
mit sehr großem Luftspalt eingesetzt werden, was es wiederum unmöglich macht, in dem zentralen
Probenbereich des Resonators ein homogenes Magnetfeld mit der großen Feldstärke zu erzeugen, wie sie für
eine gute Auflösung benötigt wird
Aus der Druckschrift »The Microwave journal«, Dezember 1974, Seiten 31 bis 33, ist ein Zwei-Moden-Filter
bekannt, der zwei zylindrische, miteinander gekoppelte Resonatoren gleicher Länge mit zueinander parallelen,
nebeneinanderliegenden Achsen und mit in gemeinsamen Ebenen liegenden Stirnflächen aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bimodalen Resonator für Elektronenspinresonanz-Experimente
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er bei einer hohen Entkopplung der beiden angeregten
Wellentypen eine stabile Feldkonfiguration aufweist.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Resonator durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches
1 gelöst.
Die in den beiden Teilabschnitten des Resonators angeregten Wellemypen weisen ein elektrisches Feld auf,
dessen Axialkomponente an den zylindrischen Resonatorwänden
verschwindet. Bei dem durch die Kombination der beiden Teilabschnitte entstehenden entarteten
Wellentyp ist daher auch im Bereich der Schnittebene der Teilabschnitte die Axialkomponente des elektrischen
Feldes annähernd gleich Null. Die magnetischen Felder beider Wellentypen stehen auch in dem Bereich
der Schnittebene senkrecht aufeinander, so daß in diesem Bereich die hohe Entkopplung und die angestrebte
Homogenität der magnetischen Felder erzielt wird. Durch die Verkopplung zweier zylindrischer Teilabschnitte
werden außerordentlich stabile Feldkonfigurationen erzielt, die auch di'rch das Einführen einer Probe
durch die in diesem Bereich in einer der Stirnwände des Resonators angeordneten Probenöffnung nicht nennenswert
gestört werden. Die .Anfertigung zylindrischer Resonatoren und deren Kombination zu der erfindungsgemäßen
Anordnung bereitet keine besonderen Schwierigkeiten und kann mit sehr hoher Präzision erfolgen,
was für die praktische Verwendung eines solchen Resonators von sehr hoher Bedeutung ist.
Der zur Anregung der Probe zur Verfügung stehende Volurnenabschnitt, in dem ein nahezu homogenes Feld
herrscht, ist ausreichend groß, um Proben erheblicher Größe sowie auch Einrichtungen zur Temperierung der
Probe unterbringen zu können.
Der erfindungsgemäße Resonator hat einen sehr geringen Platzbedarf, so daß bei Verwendung von typischen
Eiscnmagneter. zur Erzeugung des magnetischen Glcichfeldes ein Luftspalt von 50 mm Breite ausreicht,
wie er bei herkömmlichen Magneten zur Verfügung steht.
Die relativ geringe Güte des Resonators macht es möglich, Pulsexperimente durchzufahren, ohne daß Signalverfälschungen
durch lange Einschwingzeiten des Resonators auftreten. Trotzdem behält ein mit einem
solchen Resonator versehenes Spektrometer eine hohe Empfindlichkeit, weil der Resonator das Einbringen relativ
großer Proben gestattet (Füllfaktor //).
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Einrichtung zum Anregen des entarteten 77Woio-Typs kann, wie für die Anregung des anderen
Wellentyps schon aus der DE-OS 19 49 944 bekannt, zwei gegenphasig gespeiste Hohlleiter umfassen, die mit
zu den Stirnflächen des Resonators parallel angeordneten Breitseiten in einer Mittelebene des Resonators
durch Koppelschlitze, die zu den Breitseiten parallel verlaufen, symmetrisch angekoppelt sind, wobei die beiden
Hohlleiter ζ. B. an die Arme einer entkoppelten Verzweigung angeschlossen sind. Eine dabei erfolgende
Ankopplung der beiden Hohlleiter · ■:■. jeweils einen der
Teilabschnitte ermöglicht nicht nur auf einfache Weise eine vollkommen symmetrische Anregung des entarteten
TMoiG-Typs, sondern gewährleistet zugleich wegen
der Symmetrie der Anordnung die Kompensation der von de-, Koppelschlitzen ausgehenden Primärfelder.
Die Einrichtung zum Anregen des entarteten TEm-Typs kann in ebenfalls aus der DE-OS 19 49 944
bekannter Weise von einem Hohlleiter gebildet werden, der mit zu den Stirnflächen des Resonators senkrecht
angeordneten Breitseiten angekoppelt ist. Auch diese Ankopplung, die symmetrisch zur Schnittebene an die
beiden Teilabschnitte erfolgt, ist wiederum vollkommen symmetrisch zu den beiden zylindrischen Teilabschnitten
des Resonators, was auch hier wieder eine vollkommene Kompensation der Primärfelder zur Folge hat. Ein
weiterer Voriei! dieser Anordnung besteht darin, daß der Hohlleiter mit seinem vollen Querschnitt in den Resonator
münden kann. Hierdurch wird eine sehr starke Ankopplung des Hohlleiters erzielt.
Mit den genannten Maßnahmen wird, wie bei dem aus der DE-OS 19 49 944 bekannten Resonator, eine
Entkopplung der Nachweisseite von der Anregungsseite um —85 bis —90 dB erzielt.
Auf die die Probenöffnung aufweisende Stirnwand des Resonators wird, wie aus der US-PS 36 09 520 bekannt,
zweckmäßig ein die Probenöffnung umgebendes, elektrisch leitendes Rohr aufgesetzt, dessen Durchmesser
klein ist im Verhältnis zur Länge einer freien Welle mit der Resonanzfrequenz des Resonators. Auf diese
Weise wird das Austreten elektrischer HF-Energie aus der Probenöffnung verhindert, da eine in das elektrisch
leitende Rohr eintretende Welle in diesem Rohr wegen des geringen Durchmessers stark gedämpft wird. Trotzdem
lassen sich auch durch diese Maßnahme geringfügige Störungen in der Symmetrie der im Resonator herrschenden
Felder nicht vermeiden. Diese Symmetriestörungen lassen sich jedoch, wie ebenfalls aus der US-PS
36 09 520 bekannt, dadurch kompensieren, daß in der Stirnwand, welche der die Probenöffnung enthaltenden
Stirnwand gegenüberliegt, koaxial zur Probenöffnung eine Ausgleichsöffnung angebracru wird, an aie sich
ebenfalls ein elektrisch leitendes Rohr anschließt. Dabei ist es dann noch möglich, in dem sich an die Ausgleichsöffnung anschließenden Rohr Abstimmglieder anzuordnen,
die noch das Ausgleichen von Symmetriefehlern ermöglichen, welche durch Einführen einer Probe entstehen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das sich an die Ausgleichsöff-
nung anschließende zweite Rohr einen größeren Durchmesser
auf als das sich an die Probenöffnung anschließende erste Rohr und es ist in dem zweiten Rohr eine
metallische Hülse verschiebbar angeordnet, deren Innendurchmesser
gleich dem Durchmesser des ersten Rohres ist. Durch Verschieben der Hülse lassen sich
dann auf einfache Weise auch durch Einführen der Probe bedingte Symmetriefehler kompensieren.
Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher
beschrieben und erläutert. Es zeigt F i g. 1 die Draufsicht auf den bimodalen Resonator.
F i g. 2 eine Seitenansicht der Anordnung nach F i g. 1 in Richtung des Pfeiles II.
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie Ill-lll durch die
Anordnung nach Fig. 1,
F i g. 4 eine schematische Darstellung der in einem solchen Rp^nnainr angeregten Wellentypen in Verbindung
mit der Anordnung der Probe,
Fig. 5 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung
der Art der Anregung des ΤΛ/,πο-Wellentyps
und
F i g. 6 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung der Anregung des 7~£"; 1 i-Wellentyps.
Der in der Zeichnung dargestellte Resonator weist einen zentralen Block 1 auf. der zwei in F i g. I gestrichelt
angedeutete kreiszylindnsche Hohlräume enthält, die sich teilweise durchdringen und zylindrische Teilabschnitte
2 und 3 des Resonators bilden. Diese Hohlräume sind an ihren Enden durch Deckel 4 und 5 verschlossen.
die mittels Schrauben 6 an dem Block 1 befestigt sind und die Stirnwände des Resonators bilden. Der eine
Deckel 4 ist in seiner Mitte mit einem elektrisch leitenden ersten Rohr 7 versehen, das eine in dem Deckel
angeordnete Probenöfnung 8 umschließt. Die Achse der Probenöffnung 8 fällt mit der Schnittlinie der beiden
Symmetrieebenen 9 und 10 zusammen, von welchen die eine Symmetrieebene 9 mit der Schnittebene der beiden
Teilabschnitte 2 und 3 des Resonators zusammenfällt, während die andere Symmetrieebene 10 durch die Achsen
11 der die beiden Teilabschnitte 2 und 3 des Resonators
bildende- Hohlräume verläuft. Der andere Deckel 5 w eist koaxial zur Probenöffnung 8 eine Ausgleichsöffnung
12 auf. die einen größeren Durchmesser hat als die Probenöffnung 8 und ebenfalls von einem elektrisch lei-
;enden. zweiten Rohr 13 umgeben ist. In diesem zweiten
Rohr 13 ist eine ebenfalls aus elektrisch leitendem Material
bestehende Hülse Hangeordnet.deren Innendurchmesser
dem Durchmesser der Probenöffnung 8 gleich ist. Die Hülse 14 :st in Längsrichtung des zweiten Rohres
13 mittels Bolzen 15 verschiebbar, die radial in die
Hülse 14 eingeschraubt sind und axiale Führungsschlitze 16 in dem sie umgebenden zweiten Rohr 13 durchdringen.
An die eine Seite des Blockes 1. welche zu der die Achsen 11 der Teilabschnitt 2, 3 verbindenden Symmemeebene
10 parallel verläuft, sind zwei Hohlleiter 17 und 18 derart angeschlossen, daß ihre Breitseiten zu den
von den Deckeln 4 und 5 gebildeten Stirnwänden des Resonators parallel verlaufen. Außerdem verlaufen ihre
auf den Breitseiten senkrecht stehenden Mittelebenen durch die Achsen 11 der Teilabschnitte 2,3 des Resonators.
Diese beiden Hohlleiter 17 und 18 sind durch Koppelschliize
31. die in Fig. 5 schematisch angedeutet sind und sich parallel zu den Breitseiten der Hohlleiter 17,18
erstrecken, an die Teilabschnitte 2, 3 des Resonators angekoppelt. Die beiden Hohlleiter 17 und 18 sind mit
den Armen 19 bzw. 20 eines modifizierten magischen T als einer entkoppelten Verzweigung 21 verbunden, dessen
E-Arni 22 mit einer Anregungsenergic liefernden Quelle verbunden sein kann, während der H-Arm 23
beispielsweise durch einen in F i g. 1 gestrichelt angedeuteten Wellenwiderstand 24 abgeschlossen sein kann.
In die den Hohlleitern 17, 18 gegenüberliegende Seite
des zentralen Blockes I ist ein weiterer Hohlleiter 25 eingelassen, der jedoch so angeordnet ist, daß seine zu
den Breitseiten parallele Mittelebene mit der Schnittebene 9 des Resonators zusammenfällt. Dieser Hohlleiter
25 mündet mit seinem vollen Querschnitt in den Resonator. An seinem dem Resonator abgewandten Ende
ist der Hohlleiter 25 durch einen Kurzschlußschieber 26 abgeschlossen, der beispielsweise mittels einer Stellschraube
27 in Längsrichtung des Hohlleiters 25 verstellbar ist. An eine Schmalseite des Hohlleiters 25 ist
eine Koaxialleitung 28 angeschlossen, deren Mittelleiter eine in den Hohlleiter 25 hineinragende Koppelschleifc
29 bildet. Die Koaxialleitung 28 kann an ihrem freien Ende mit einem üblichen Koaxialstecker 30 zum Anschluß
einer Empfangseinrichtung versehen sein. Es versteht sich, daß eine Empfangseinrichtung auch unmittelbar
an die Koaxialleitung 28 angebaut sein kann.
Über die Hohlleiter 17 und 18 werden in den Teilabschnitten 2 und 3 TM)IO-Wellentypen angeregt. Wie in
F i g. 4 links oben dargestellt, weist der ΤΆίοιη-Wellentyp
ringförmig geschlossene S-Linien auf, während die ZT-Linien
senkrecht zu den Stirnflächen der Hohlräume verlaufen. Das E-FeId hat im Zentrum des Hohlraumes
ein Maximum und verschwindet an dessen Zylinderwand.
Durch das magnetische 721 werden infolge der Einspeisung
von Energie in den E-Arm 22 in den angeschlossenen Hohlleitern 17 und 18 gegenphasige Wellen
angeregt, die ihrerseits die Anregung gegenphasiger Wellen in den Teilabschnitten 2, 3 des Resonators über
die Koppelschlitze 31 bewirken (Fig. 5). Die beiden TM)IO-Wellentypen vereinigen sich in dem Volumenabschnitt
des Resonators, der sich in der Umgebung der Schnittlinie der beiden Symmetrieebenen 9 und 10 befindet,
zu einem B-Feld, dessen Feldlinien parallel zu den Endflächen des Resonators und parallel zur Schnittebene
9 verlaufen und in diesem Bereich eine hohe Dichte haben, wogegen das elektrische Feld in diesem
Bereich nahezu Null ist. Dieses Feld erstreckt sich demnach in dem in Fig.4 eingezeichneten Koordinatensystem
in Richtung der y-Achse.
Wird der Resonator in einem magnetischen Gleichfeld ßo angeordnet, dessen Feldlinie parallel zu der Symmetrieebene
10 verlaufen, in der die beiden Ach en 11 der Teilabschnitte 2, 3 des Resonators liegen, also in
F i g. 4 längs der z-Achse, dann wird in einer Probe, die
sich in dem Volumenabschnitt des Resonators befindet, der die Schnittlinie der beiden Symmetrieebenen 9 und
10 umgibt, ein magnetisches Wechselfeld angeregt, das sich längs dieser Schnittlinie oder der in F i g. 4 eingezeichneten
x-Achse erstreckt. Hierdurch wird in den zylindrischen Teilabschnitten 2,3 des Resonators je eine
TEm-Weilentyp angeregt, dessen Feldlinienverlauf in F i g. 4 rechts oben veranschaulicht ist. Dieser Wellentyp
weist magnetische Feldlinien auf, die parallel zum Zylindermantel gerichtete Komponente haben, während
das elektrische Feld im wesentlichen parallel zu einem Durchmesser des Resonators verläuft. An den
Stellen, an denen die magnetischen Feldlinien auf dem Umfang des Resonators ein Maximum haben, verschwindet
das elektrische Feld. Der Aufbau des Resonators erzwingt eine solche Ausrichtung der 77Tm-WeI-
lentypen, daß das magnetische Feld in dem die ,v-Achse
umgebenen Volumenabschnitt ein Maximum hat, während das elektrische Feld in diesem Bereich verschwindet.
Dieses Feld wird, wie in F i g. 6 veranschaulicht, mit Hilfe des Hohlleiters 25 aus dem Resonator ausgekoppelt,
dessen Breitseiten zu den Deckeln 4,5 des Resonators
senkrecht stehen, also parallel zur x-Achse verlaufen, .-,o daß die Breitseiten des Hohlleiters 25 zu den
magnetischen Feldlinien des TE< n-Typs parallel verlaufen,
was die Anregung des Tfio-Typs im Hohlleiter 25
zur Folge hat, weil dessen magneiische Feldlinien 1 ebenfalls zu den Breitseiten des Hohlleiters 25 parallel
verlaufen.
Der mil seiner Breitseite auf den Deckeln 4, 5 senkrecht stehende Hohlleiter 25 mündet mit seinem gesamten
Querschnitt in den Resonator. Auf diese Weise wird eine extrem starke Ankopplung des Hohlleiters 25 an
den Resonator erzielt, die zur Folge hat, daß die Impedanz des Hohlleiters 25 an der Übergangsstelle zum
Resonator die Resonanzfrequenz des Resonators im 2» 77T| M-Typ beeinflußt. Diese Tatsache wird bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel dazu ausgenutzt, durch Verschieben des im Hohlleiter 25 angebrachten Kurzschlußschiebers
26 die Resonanzfrequenz des Systems im ΓΕπι-Typ zu verändern. Bei realisierten Ausführungsformen
des Resonators war eine Veränderung der Resonanzfrequenz um ±5% der mittleren Resonanzfrequenz
möglich. Es ist daher möglich, in einfacher Weise eine Frequenzkoinzidenz beider Wellentypen
herzustellen, die sonst durch Einbringen der Probe ge- jo stöit werden könnte, insbesondere wenn ein Quarzdevvar
zur Probenteniperierung benutzt wird.
Die Probe wird, wie in Fig. 4 angedeutet, längs der
Y-Achse in den Resonator eingebracht. Zu diesem Zweck ist im Deckel 4 die Probenöffnung 8 vorgesehen.
Das die Probenöffnung 8 umgebende leitende erste Rohr 7 verhindert ein Abstrahlen von Energie aus dieser
Öffnung. Ils hat sich jedoch gezeigt, daß die Anordnung
der Probenöffnung 8 die Symmetrie der Wellentypen im Resonator stören kann. Diese Störungen können jedoch
durch die auf der gegenüberliegenden Seite angebrachte Ausgleichsöffnung 12 kompensiert werden. Zugleich
kann der Einfluß einer in der Stirnwand des Resonators angebrachten Öffnung dazu benutzt werden. Störungen
in der elektrischen Orthogonalität zu beseitigen, welche durch feriigungsbedingte Unsymmetrien hervorgerufen
werden. Die zu diesem Zweck in dem die Ausgleichsöffnung 12 umgebenden zweiten Rohr 13 angeordnete
Hülse 14 erlaubt durch Verschieben eine einfache und reproduzierbare Einstellung einer optimalen Entkopplung
zwischen Anregungs- und Nachweisseite.
Bei einer realisierten Ausführungsform des Resonators hatten die zylindrischen Teilabschnitte 2 und 3 einen
Durchmesser von etwa 24 mm. Auch die Höhe der Teilabschnitte 2, 3 betrug etwa 24 mm. Der Resonator
hatte eine mittlere Resonanzfrequenz bei den TMoio·
und TE\ 11-Wellentypen von etwa 9,5 GHz. Mit Hilfe des
Kurzschlußschiebers 26 war eine Verstimmung der Resonanzfrequenz des TE\ π -Wellentyps von mehr als
1 GHz möglich. Bei kritischer Kopplung hatte der Resona tor für die beiden Schwingungstypen eine Güte von
etwa 3 ■ 10!. Selbst bei Einbringen nicht zylindrischer
Festkörperproben und bei Verwendung von Quarzdewars wurden reproduzierbare Entkopplungswerte von
-80 bis -88 dB erzielt. CSe Meßgrenze für die Entkopplung
lag bei etwa —90 dB, was an dem hohen Störstrahlpegel der für die Messungen verwendeten Mikrowellenbrücke
lag, der nicht ohne weiteres beseitigt werden konnte. Von besonderer Bedeuiung ist auch, daß die
Anwendung des erfindungsgemäßen Resonators eine Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses des aufgenommenen
Spektrums um 1 bis 2 Größenordnungen gestattet.
Bei dem beschriebenen Resonator ist in Form des Kurzschlußschiebers 26 nur ein Stellglied vorhanden,
welches die Herstellung einer genauen Übereinstimmung zwischen der Resonanz des Anregungsfeldes und
der Resonanz des Nachwcisfeldes gestattet. Ebenso ist nur ein Kompensationsglied vorhanden, mit dem Rest·
symmetriefehler. die von der Herstellung des Probenkopfes herrühren oder die durch das Einbringen einer
zu untersuchenden Probe hervorgerufen worden sind, gezielt behoben werden können.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Bimodaler Resonator für Elektronenspinresonanz-Experimente,
in dem zwei verschiedene Wellentypen gleicher Frequenz, von denen der eine ein
entarteter TE\ π -Typ ist, anregbar sind, deren magnetische
Felder in einem bestimmten Volumenabschnitt des Resonators, in dem das elektrische Feld
möglichst weitgehend verschwindet, wenigstens annähernd senkrecht aufeinanderstellen, und der mit
Einrichtungen zum Anregen der beiden Wellentypen und mit einer Probenöffnung zum Einführen
einer Probe in den genannten Volumenabschnitt versehen ist, deren Achse mit der Schnittlinie zweier
othogonaler Symmetrieebenen des Resonators zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet,
daß der Resonator zwei zylindrische Teilabschnitte (2, 3) gleicher Länge aufweist, die mit zueinander
parallelen, nebeneinanderliegenden Achsen (11) und mit in gemeinsamen Ebenen liegenden Stirnflächen
derart angeordnet sind, daß sie sich teilweise durchdringen, daß der andere Wellentyp ein entarteter
ΓΛίοιο-Typ ist, und daß die Probenöffnung (8) zum
Einführen einer Probe in einer der Stirnwände des Resonators angeordnet ist und von den beiden Symmetrieebenen
(9, 10) die eine die Schnittebene der beiden Teilabschnitte (2,3) bildet und die andere die
Achsen (11) der beiden Teilabschnitte (2,3) enthält.
2. Resonator nach Anspruch 1, bei dem die Einrichtung zun. Anregen des anderen Wellentyps zwei
gegenphasig gespeiste Hohllf :'.er umfaßt, die mit zu
den Stirnflächen des Resonators parallel angeordneten Breitseiten in einer Mvttele1-ene des Resonators
durch Koppelschlitze, die zu den Breitseiten parallel verlaufen, symmetrisch angekoppelt sind, wobei die
beiden Hohlleiter z. B. an die Arme einer entkoppelten Verzweigung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ankopplung der beiden Hohlleiter (17, 18) an jeweils einen der Teilabschnitte (2,
3) erfolgt.
3. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
bei dem die Einrichtung zum Anregen des entarteten Γ-ΕΊπ-Typs von einem Hohlleiter gebildet
wird, der mit zu den Stirnflächen des Resonators senkrecht angeordneten Breitseiten angekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ankopplung symmetrisch zur Schnittebene (9) an die beiden Teilabschnitte
(2,3) erfolgt.
4. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die die
Probenöffnung (8) aufweisende Stirnwand des Resonators ein die Probenöffnung (8) umgebendes, elektrisch
leitendes erstes Rohr (7) aufgesetzt ist, dessen Durchmesser klein ist im Verhältnis zur Länge einer
freien Welle mit der Resonanzfrequenz des Resonators.
5. Resonator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Stirnwand,
welche der die Probenöffnung (8) enthaltenden Stirnwand gegenüberliegt, koaxial zur Probenöffnung
(8) eine Ausgleichsöffnung (12) angebracht ist, an die sich ebenfalls ein elektrisch leitendes zweites
Rohr(13) anschließt.
6. Resonator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß in dem sich an die Ausgleichsöffnung (12) anschließenden zweiten Rohr (13) Abstimmglieder
angeordnet sind.
7. Resonator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das sich an die Ausgleichsöffnung (12)
anschließende zweite Rohr (13) einen größeren Durchmesser aufweist als das sich an die Probenöffnung
(8) anschließende erste Rohr (7) und in dem zweiten Rohr (13) eine metallische Hülse (14) verschiebbar
angeordnet ist, deren innendurchmesser gleich dem Durchmesser des ersten Rohres (7) ist.
Priority Applications (2)
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---|---|---|---|
DE2917794A DE2917794C2 (de) | 1979-05-03 | 1979-05-03 | Bimodaler Resonator für Elektronenspinresonanz-Experimente |
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DE2917794A1 DE2917794A1 (de) | 1980-11-13 |
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ID=6069810
Family Applications (1)
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