JPS6082981A - 電子スピン共鳴装置 - Google Patents
電子スピン共鳴装置Info
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- JPS6082981A JPS6082981A JP58191780A JP19178083A JPS6082981A JP S6082981 A JPS6082981 A JP S6082981A JP 58191780 A JP58191780 A JP 58191780A JP 19178083 A JP19178083 A JP 19178083A JP S6082981 A JPS6082981 A JP S6082981A
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- Japan
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- sample
- horn
- microwave
- horns
- electromagnetic
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
- G01R33/60—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using electron paramagnetic resonance
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電子スピン共鳴装買に関し、特に空調共振器に
代えて電磁ホーンを用いて試料にマイクロ波を印加する
ようにした電子スピン共鳴装置に関するものである。
代えて電磁ホーンを用いて試料にマイクロ波を印加する
ようにした電子スピン共鳴装置に関するものである。
一般に電子スピン共鳴装置では、試料を空胴共振器内に
挿入して測定を行う。この方法は測定感度が高いという
大きな特徴を持つものの、（ａ）空胴共振器の中に試料
を入れる関係上、試料の形状及び大きさに制限がある（
従来の装置では高々ｌＱｍｍφの円柱状）、（、ｂ ）
共振条件が必るため、試料に印加するマイクロ波の周ｆ
Ｉ数を任意に選ぶことができない、等の欠点があった。
挿入して測定を行う。この方法は測定感度が高いという
大きな特徴を持つものの、（ａ）空胴共振器の中に試料
を入れる関係上、試料の形状及び大きさに制限がある（
従来の装置では高々ｌＱｍｍφの円柱状）、（、ｂ ）
共振条件が必るため、試料に印加するマイクロ波の周ｆ
Ｉ数を任意に選ぶことができない、等の欠点があった。
この欠点を除くため、空胴共振器を用いない第１図に示
す基本構成を持つ電子スピン共鳴装置が特願昭５７−２
１５０７５￥″ｉに提案されている。
す基本構成を持つ電子スピン共鳴装置が特願昭５７−２
１５０７５￥″ｉに提案されている。
同図において、１，２は対向配置された電磁ホーンであ
る。図示しないマイクロ１波発振器で発生し、導波管を
介して導かれｌ〔マイクロ波は電磁ホーン１から電磁ホ
ーン２へ向けて放射される。この２つの電磁ホーンの間
に試料を入れた試￥３１管あるいはウェハー状試料など
の被験試料３が配置されると共に、例えば図において矢
印で示づ一方向に直流磁場が印加される。電子スピン共
鳴共鳴により試料がマイクロ波を吸収すると、雷磁小−
ン２に入射するマイクロ波電力が変化するため、その変
化に基づいて試料の電子スピン共鳴を検出することがで
きる。
る。図示しないマイクロ１波発振器で発生し、導波管を
介して導かれｌ〔マイクロ波は電磁ホーン１から電磁ホ
ーン２へ向けて放射される。この２つの電磁ホーンの間
に試料を入れた試￥３１管あるいはウェハー状試料など
の被験試料３が配置されると共に、例えば図において矢
印で示づ一方向に直流磁場が印加される。電子スピン共
鳴共鳴により試料がマイクロ波を吸収すると、雷磁小−
ン２に入射するマイクロ波電力が変化するため、その変
化に基づいて試料の電子スピン共鳴を検出することがで
きる。
この装置によれば、２つのボーンの比較的大きな空間に
試料を配置すれば良いため、任意の形状及び人ささの試
料につい“Ｃ電子スピン共鳴測定を行うことができ、例
えば半導体ウェハー、アモルファスシリコンウェハー、
バブルメモリウニバーなど大寸法のウェハーについても
破壊することなく測定を行うことができるという大ぎな
効果が得られる。又、共振器が無いので、マイクロ波の
周波数も任危に選択リ−ることが可能どなる。
試料を配置すれば良いため、任意の形状及び人ささの試
料につい“Ｃ電子スピン共鳴測定を行うことができ、例
えば半導体ウェハー、アモルファスシリコンウェハー、
バブルメモリウニバーなど大寸法のウェハーについても
破壊することなく測定を行うことができるという大ぎな
効果が得られる。又、共振器が無いので、マイクロ波の
周波数も任危に選択リ−ることが可能どなる。
ところで、この装置においては、電磁ホーン１から放射
され試オ゛」に印加されたマイクロ波のほとんど全部が
電磁ホーン２によって受信されるが、受信器どして用い
られる検波ダイオードは、高々１０ｍＷ程度のマイクロ
波電力しか許容できない。
され試オ゛」に印加されたマイクロ波のほとんど全部が
電磁ホーン２によって受信されるが、受信器どして用い
られる検波ダイオードは、高々１０ｍＷ程度のマイクロ
波電力しか許容できない。
そのため、電磁ホーン１がら試料に印加づるマイクロ波
の電力もその許容電力に見合った低いレベルに設定ｔざ
るを得ず、従って試料に高電力のマイクロ波を印加して
感度の良い測定を行うことが困難であった。
の電力もその許容電力に見合った低いレベルに設定ｔざ
るを得ず、従って試料に高電力のマイクロ波を印加して
感度の良い測定を行うことが困難であった。
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、上記提
案装置において、送信用及び受信用電磁ホーンを、夫々
の端面の長さ方向が交差するように配置づることにより
、試料に高電力のマイクロ波を印加して感度の良い測定
を行うことが可能な電子スピン共鳴装置を提供Ｊること
を目的としている。以下、図面を用いて本発明を詳説づ
る。
案装置において、送信用及び受信用電磁ホーンを、夫々
の端面の長さ方向が交差するように配置づることにより
、試料に高電力のマイクロ波を印加して感度の良い測定
を行うことが可能な電子スピン共鳴装置を提供Ｊること
を目的としている。以下、図面を用いて本発明を詳説づ
る。
第２図は本発明の一実施例の構成を示し、図において４
は磁石である。該磁石４内には、送信用電磁ホーン１と
受信用電磁ホーン２が対向配置され、その間に試料３が
挿入されている。又、該磁石４内には、磁場変調用の変
調コイル５が設置され、該コイル５には例えば１００
Ｋ ｌ−ｔ ｚ程麻の周波数を持つ変調電流が増幅器６
を介して発振器７から供給されている。
は磁石である。該磁石４内には、送信用電磁ホーン１と
受信用電磁ホーン２が対向配置され、その間に試料３が
挿入されている。又、該磁石４内には、磁場変調用の変
調コイル５が設置され、該コイル５には例えば１００
Ｋ ｌ−ｔ ｚ程麻の周波数を持つ変調電流が増幅器６
を介して発振器７から供給されている。
ガン発振器等のマイクロ波発ｌｆｉ器８から光コトシた
マイクロ波は、アイソレータ９．アッテネータ１０を介
して上記送信用電磁ホーン１へ送られる。
マイクロ波は、アイソレータ９．アッテネータ１０を介
して上記送信用電磁ホーン１へ送られる。
受信用電磁ホーン２に大剣したマイクロ波は、検波ダイ
オード１１へ送られて検出される。本実施例では、検波
ダイオードの動作点を適切なレベルに設定１−るため、
方向性結合器１２により送信系から適宜なレベルのマイ
クロ波を取出し、方向性結合器１３により受信系へ送る
ようにしている。
オード１１へ送られて検出される。本実施例では、検波
ダイオードの動作点を適切なレベルに設定１−るため、
方向性結合器１２により送信系から適宜なレベルのマイ
クロ波を取出し、方向性結合器１３により受信系へ送る
ようにしている。
１４は位相を調整するための移相器である。ダイオード
１１から寄られた検出信号は、増幅器１５を介して復調
器（例えば位相敏感検出器）１Ｇへ送られる。該復調器
１６には、前記発振器７からの変調信シ〕が移相器１７
を介して供給されており、検出信尼は践変調信号に基づ
いて復調される。復調された検出イハ号は、増幅器１８
を介してレコーダ等の記録器１９へ送られ、前記磁石４
を励磁する励磁電源２０による磁場４ｍ引に関連して記
録される。
１１から寄られた検出信号は、増幅器１５を介して復調
器（例えば位相敏感検出器）１Ｇへ送られる。該復調器
１６には、前記発振器７からの変調信シ〕が移相器１７
を介して供給されており、検出信尼は践変調信号に基づ
いて復調される。復調された検出イハ号は、増幅器１８
を介してレコーダ等の記録器１９へ送られ、前記磁石４
を励磁する励磁電源２０による磁場４ｍ引に関連して記
録される。
上述の如き構成において、送信用電磁ホーン１ど受信用
電磁ホーン２が同一の扇形Ｈ面ホーンであるとする。こ
の１１面ホーンでは、接続される方形導波管のＨ面（磁
界に平行な面、換言づれば方形導波鈍の幅の広い方の面
）が広げられ、「而（電界に平行な面、換言すれば方形
導波管の幅の狭い方の面）はそのままである。ぞして、
２つのホーンは第３図の斜視図から分るＪ、うに略直父
して、換言すれば、夫々の１−１面周士が直交り−るよ
うに（ということはＥ面間士も）、対向配置されている
。
電磁ホーン２が同一の扇形Ｈ面ホーンであるとする。こ
の１１面ホーンでは、接続される方形導波管のＨ面（磁
界に平行な面、換言づれば方形導波鈍の幅の広い方の面
）が広げられ、「而（電界に平行な面、換言すれば方形
導波管の幅の狭い方の面）はそのままである。ぞして、
２つのホーンは第３図の斜視図から分るＪ、うに略直父
して、換言すれば、夫々の１−１面周士が直交り−るよ
うに（ということはＥ面間士も）、対向配置されている
。
方形導波管内を伝送されて来たマイクロ波は、小−ン１
によって、はと／υど反射波を発生させず効率良く、鋭
い指向性を持つうちわ状のビームとして試料の存在する
自由空間中にホーン２に向りて放射される。そのうちわ
の面は１１面に対し垂１ｉｌｊの方向である。この時、
ボーン２がホーン１に対して１−１面及び１面が夫々向
き合うように対向配置されている提案装置（第１図）で
は、２つのホーンの指向性が一致し、ホーン１から放射
され試料部分を通過したマイクロ波ビームが、相反定理
に従いホーン２によってほとんど反ｑ１波を発生ぜず効
率良く受信されるため、先に述べたような不都合が生じ
ていた。
によって、はと／υど反射波を発生させず効率良く、鋭
い指向性を持つうちわ状のビームとして試料の存在する
自由空間中にホーン２に向りて放射される。そのうちわ
の面は１１面に対し垂１ｉｌｊの方向である。この時、
ボーン２がホーン１に対して１−１面及び１面が夫々向
き合うように対向配置されている提案装置（第１図）で
は、２つのホーンの指向性が一致し、ホーン１から放射
され試料部分を通過したマイクロ波ビームが、相反定理
に従いホーン２によってほとんど反ｑ１波を発生ぜず効
率良く受信されるため、先に述べたような不都合が生じ
ていた。
その点、本発明では、受信用のボーン２をホーン１に対
して略９０°回転させて配置しており、ホーン２の指向
性がホーン１から放射されたビームの方向と一致しない
ため、試料によって何の影響も受けないマイクロ波がホ
ーン２に到るする電子スピン共鳴が起きていない状態で
は、そのマイクロ波は殆んど受信されない。しかしなが
ら、電源２０による掃引により、磁場強度が共鳴床イ９
の成立する値に到達すると、静磁界に垂直な平面内のマ
イクロ波照躬方向（Ｘ）及びそれに垂直方向（ｙ）にマ
イクロ波磁場によって振動磁化ＭＸ。
して略９０°回転させて配置しており、ホーン２の指向
性がホーン１から放射されたビームの方向と一致しない
ため、試料によって何の影響も受けないマイクロ波がホ
ーン２に到るする電子スピン共鳴が起きていない状態で
は、そのマイクロ波は殆んど受信されない。しかしなが
ら、電源２０による掃引により、磁場強度が共鳴床イ９
の成立する値に到達すると、静磁界に垂直な平面内のマ
イクロ波照躬方向（Ｘ）及びそれに垂直方向（ｙ）にマ
イクロ波磁場によって振動磁化ＭＸ。
Ｍｙが試わ１に誘起され、ホーン１と１１面同士及びＥ
面間士が交差づ゛るように配置されているホーン２はこ
の内のＭｙ成分のマイクロ波電力を受信することかでき
る。
面間士が交差づ゛るように配置されているホーン２はこ
の内のＭｙ成分のマイクロ波電力を受信することかでき
る。
このように、本発明では、提案装置のＪ：うにホーン１
から１ｉ９．ＤＩされたマイクロ波が定常的に全て受信
用ホーンに入射することがないため、ホーン１からズ利
に印加づ−るマイクロ波の強度を高めても受信用ダイオ
ードが破壊１°るようなことはなく、従って測定感度を
飛躍的に高めることが可能である。
から１ｉ９．ＤＩされたマイクロ波が定常的に全て受信
用ホーンに入射することがないため、ホーン１からズ利
に印加づ−るマイクロ波の強度を高めても受信用ダイオ
ードが破壊１°るようなことはなく、従って測定感度を
飛躍的に高めることが可能である。
尚、上述した実施例では扇形１−１ωｊ電磁小−ンを送
受信ホーンとして用いたが、扇形１７面電磁ホーンを送
受信ボーンとして用いても良く、更にｔよ、ｌ」面及び
［面を広げた角錐形７￥Ａ磁ホーンを用いても良いこと
は言うまでもない。
受信ホーンとして用いたが、扇形１７面電磁ホーンを送
受信ボーンとして用いても良く、更にｔよ、ｌ」面及び
［面を広げた角錐形７￥Ａ磁ホーンを用いても良いこと
は言うまでもない。
又、送受信ホーンは必ずしも直交させる必要はなく、交
差角度は適宜設定−リ゛れば良い。
差角度は適宜設定−リ゛れば良い。
第１図は提案装置を説明覆るための図、第２図は本発明
の一実施例の４１４成を承り図、第３図は第２図にお（
プる送受信ホーンの配置を説明覆るための斜視図である
。 １：送信用電磁ホーン、２：受信用電磁ホーン、３：試
料、４：磁石、８：マイクロ波発振器、１１：検波ダイ
オード。
の一実施例の４１４成を承り図、第３図は第２図にお（
プる送受信ホーンの配置を説明覆るための斜視図である
。 １：送信用電磁ホーン、２：受信用電磁ホーン、３：試
料、４：磁石、８：マイクロ波発振器、１１：検波ダイ
オード。
Claims (1)
- 試お１に印加Ｊるためのｍ楊を発生する手段と、該試料
に印加するマイクロ波を発生ずる手段と、該マイクロ波
を試料に向Ｃプで放射する送信用扇形又は角釦形電磁ホ
ーンと、試料を挟んで該送信用電磁ホーンに対向配置さ
れる受信用扇形又は角＆ｆｔ形電磁ホーンとを備え、前
記送信用及び受信用電磁ホーンは、夫々の１−１面間士
及びＥ面間士が交差するように対向配置されることを特
徴とする電子スピン共鳴装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191780A JPS6082981A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 電子スピン共鳴装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191780A JPS6082981A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 電子スピン共鳴装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6082981A true JPS6082981A (ja) | 1985-05-11 |
| JPH0378944B2 JPH0378944B2 (ja) | 1991-12-17 |
Family
ID=16280409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58191780A Granted JPS6082981A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 電子スピン共鳴装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6082981A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013178269A (ja) * | 2013-05-13 | 2013-09-09 | Toshiba Corp | 磁気共鳴測定装置 |
-
1983
- 1983-10-14 JP JP58191780A patent/JPS6082981A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013178269A (ja) * | 2013-05-13 | 2013-09-09 | Toshiba Corp | 磁気共鳴測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0378944B2 (ja) | 1991-12-17 |
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