JPS6082983A - 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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- JPS6082983A JPS6082983A JP58191782A JP19178283A JPS6082983A JP S6082983 A JPS6082983 A JP S6082983A JP 58191782 A JP58191782 A JP 58191782A JP 19178283 A JP19178283 A JP 19178283A JP S6082983 A JPS6082983 A JP S6082983A
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- Japan
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- microwave
- sample
- microwaves
- electromagnetic horn
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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)
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置に関し、特に空胴共振器に
代えて電磁ホーンを用いて試Ｈ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Ｈ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」−１試わ１の形状及び大きさに制限があ
る（従来の装置では高々１Ｑｍｍφの円柱状）、（ｂ）
共振条件がある／ｊめ。
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」−１試わ１の形状及び大きさに制限があ
る（従来の装置では高々１Ｑｍｍφの円柱状）、（ｂ）
共振条件がある／ｊめ。
試料に印加するマイクロ波の周波数を任意に選ぶことが
できない、等の欠点があった。
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号に提案さねでいる。
す基本構成を持つ電子スピン共鳴装置が特願昭５７−２
１５０７５号に提案さねでいる。
同図において、１．２は対向配置された扇形電磁ホーン
である。図示しないマイクロ液弁振器で発生し、導波管
を介して導かれＩＣマイクロ波は電磁ホーン１から電磁
ホーン２へ向【ノで放射される。
である。図示しないマイクロ液弁振器で発生し、導波管
を介して導かれＩＣマイクロ波は電磁ホーン１から電磁
ホーン２へ向【ノで放射される。
この２つの電磁ホーンの間に試わＩを入れた試料色ある
いはウェハー状試料などの被験試着３が配置されると−
１ｔに、例えば図において矢印で示ず方向に直流ｖＡ場
が印加される。電子スピン共鳴により試料がマイクロ波
を吸収すると、電磁ホー゛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。
いはウェハー状試料などの被験試着３が配置されると−
１ｔに、例えば図において矢印で示ず方向に直流ｖＡ場
が印加される。電子スピン共鳴により試料がマイクロ波
を吸収すると、電磁ホー゛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つのホーンの間の比較的大さな空
間に試料を配置することができるため、任意の形状及び
大ぎさの試料について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、バブルメモリウェハーなど大寸法のウェハーに
ついても破壊づ−ることなく測定を行うことができると
いう大きな効果が得られる。又、共振器が無いので、マ
イクロ波の周波数も任意に選択することが１−ＩＩ能と
なる。
間に試料を配置することができるため、任意の形状及び
大ぎさの試料について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、バブルメモリウェハーなど大寸法のウェハーに
ついても破壊づ−ることなく測定を行うことができると
いう大きな効果が得られる。又、共振器が無いので、マ
イクロ波の周波数も任意に選択することが１−ＩＩ能と
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
され試料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、受信器として用いられ
る検波ダイオードは、高々１０ｎ＋Ｗ程度のマイクロ波
型ノ〕しか許容できない。
され試料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、受信器として用いられ
る検波ダイオードは、高々１０ｎ＋Ｗ程度のマイクロ波
型ノ〕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゛するマイクロ
波の電力もその許容電力に見合った低いレベルに設定せ
ざるを得ず、従って試別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。
波の電力もその許容電力に見合った低いレベルに設定せ
ざるを得ず、従って試別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。
又、この装置では、送信用ど受信用の２つの電磁ホーン
を必要とし、装置ｍ成が複雑になるという問題点もある
。
を必要とし、装置ｍ成が複雑になるという問題点もある
。
本発明は、上述し１＝点に鑑みてなされたものであり、
マイクロ波の送受信を１つの電磁ホーンを用いて行うこ
とにより装置構成を簡単化すると共に、試料に高電力の
マイクロ波を印加し−Ｃ感度の良い測定を行うことが可
能な電子スピン共鳴共同を提供することを目的としてい
る。
マイクロ波の送受信を１つの電磁ホーンを用いて行うこ
とにより装置構成を簡単化すると共に、試料に高電力の
マイクロ波を印加し−Ｃ感度の良い測定を行うことが可
能な電子スピン共鳴共同を提供することを目的としてい
る。
本発明にかかる電子スピン共鳴装部は、試別に印加する
ための磁場を発生する手段と、試料に印加づ−るマイク
ロ波を発生する手段と、該マイクロ波を試料に向けて放
射層る電磁ホーンと、試料から反射されて来るマイクＬ
Ｉ波を検出−リ−るためのマイクロ波検出器と、前記発
生手段からのマイクロ波を前記電磁ホーンへ送り且つ該
電磁ホーンにより受信された試料からの反則マイクロ波
を前記検出器へ送るマイクロ波回路とから成ることを特
徴としている。以下、図面を用いて本発明を詳説する。
ための磁場を発生する手段と、試料に印加づ−るマイク
ロ波を発生する手段と、該マイクロ波を試料に向けて放
射層る電磁ホーンと、試料から反射されて来るマイクＬ
Ｉ波を検出−リ−るためのマイクロ波検出器と、前記発
生手段からのマイクロ波を前記電磁ホーンへ送り且つ該
電磁ホーンにより受信された試料からの反則マイクロ波
を前記検出器へ送るマイクロ波回路とから成ることを特
徴としている。以下、図面を用いて本発明を詳説する。
第２図は本発明の一実施例の構成を示し、図において５
は磁石である。該磁石５内には、電磁ホーン１が配置さ
れ、その前に試料３が首がれている。又、磁石５内には
、ｌ楊変調用の変調コイル６が設置され、該コイル６に
は例えば１００ Ｋ Ｈ７程度の周波数を持つ変調電流
が増幅器７を介して発振器８から供給されている。
は磁石である。該磁石５内には、電磁ホーン１が配置さ
れ、その前に試料３が首がれている。又、磁石５内には
、ｌ楊変調用の変調コイル６が設置され、該コイル６に
は例えば１００ Ｋ Ｈ７程度の周波数を持つ変調電流
が増幅器７を介して発振器８から供給されている。
カン発振器等のマイクロ波発振器９から発生したマイク
ロ波は、アイソレータ１０．アッテネータ１１．マジッ
クティ１２を介して上記電磁ボーン１へ送られ、試別３
へ向（プて放射される。試料によって反ｎ＝Ｊされたマ
イクロ波は電磁ホーン１に八則し、前記マジックティ１
２を介して検波ダイオード１３へ送られて検出される。
ロ波は、アイソレータ１０．アッテネータ１１．マジッ
クティ１２を介して上記電磁ボーン１へ送られ、試別３
へ向（プて放射される。試料によって反ｎ＝Ｊされたマ
イクロ波は電磁ホーン１に八則し、前記マジックティ１
２を介して検波ダイオード１３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
に設定づるため、方向性結合′ａ１４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１５
により受信系へ送るようにしている。１６は位相を調整
するための移相器である。ダイオード１３から得られた
検出信号は、増幅器１７を介して復調器（例えば位相敏
感検出器）１８へ送られる。
に設定づるため、方向性結合′ａ１４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１５
により受信系へ送るようにしている。１６は位相を調整
するための移相器である。ダイオード１３から得られた
検出信号は、増幅器１７を介して復調器（例えば位相敏
感検出器）１８へ送られる。
該復調器１８には、前記発振器８からの変調信翼が移相
器１つを介して供給されてＪ３す、検出器ＶＪは該変調
信号に基づいて復調される。復調された検出（Ｕ号は、
増幅器２０を介してレコーダ等の記録器２１へ送られ、
前記磁石４を励磁１−る励磁電′ｆｆ！２２による磁場
掃引に関連して記録される。２３は前記マジックティ１
２の１本の腕に接Ｌｔされたインピーダンス変換器で、
例えば腕を終端づる可動終端板と導波管内への挿入ム１
が可ゆのビンから成っている。
器１つを介して供給されてＪ３す、検出器ＶＪは該変調
信号に基づいて復調される。復調された検出（Ｕ号は、
増幅器２０を介してレコーダ等の記録器２１へ送られ、
前記磁石４を励磁１−る励磁電′ｆｆ！２２による磁場
掃引に関連して記録される。２３は前記マジックティ１
２の１本の腕に接Ｌｔされたインピーダンス変換器で、
例えば腕を終端づる可動終端板と導波管内への挿入ム１
が可ゆのビンから成っている。
上述の如き構成において、発振器９から発生したマイク
ロ波は、マジックティ１２を介して電磁ホーン１へ送ら
れ、該電磁ホーン１によって、はとんど反射波を発生さ
せず効率良く、鋭い指向性をもって試料に向りて放射さ
れる。この試料の誘電損失が人ぎい揚台（例えばスピン
ラベルされた皮膚や臓器等）、マイクロ波は試料を透過
ゼず、吸収及び反射される。この反射されたマイクロ波
は、電磁ボーン１へ戻って入用し、マジックティ１２を
介して検波ダイオード１３へ向かう。この時、インピー
ダンス変換器２３を適宜調節し、試料で反則されたマイ
クロ波と逆の位相を持ら強度の等しい反則波をつくり検
波ダイオード１３へ向ｔノてバれぼ、２つの反射波は打
消し合って消滅し、マジックティ１２から検波ダイオー
ド１３ヘマイクロ波が送られないようにバランスさける
ことができる。しかしながら、電源２２にＪ、る（吊用
により磁場強度が共鳴条件の成立する値に到達し、電子
スピン共鳴が起ぎて試料によりマイクロ波エネルギーが
吸収されると、そのバランスが崩れ、反射マイクロ波が
マジックティ１２から検波ダイオード１３へ送られるた
め、該ダイオード１３の出力に変化が現れ、その変化が
記録器２１においてＥＳＲスペクトルとして記録される
。
ロ波は、マジックティ１２を介して電磁ホーン１へ送ら
れ、該電磁ホーン１によって、はとんど反射波を発生さ
せず効率良く、鋭い指向性をもって試料に向りて放射さ
れる。この試料の誘電損失が人ぎい揚台（例えばスピン
ラベルされた皮膚や臓器等）、マイクロ波は試料を透過
ゼず、吸収及び反射される。この反射されたマイクロ波
は、電磁ボーン１へ戻って入用し、マジックティ１２を
介して検波ダイオード１３へ向かう。この時、インピー
ダンス変換器２３を適宜調節し、試料で反則されたマイ
クロ波と逆の位相を持ら強度の等しい反則波をつくり検
波ダイオード１３へ向ｔノてバれぼ、２つの反射波は打
消し合って消滅し、マジックティ１２から検波ダイオー
ド１３ヘマイクロ波が送られないようにバランスさける
ことができる。しかしながら、電源２２にＪ、る（吊用
により磁場強度が共鳴条件の成立する値に到達し、電子
スピン共鳴が起ぎて試料によりマイクロ波エネルギーが
吸収されると、そのバランスが崩れ、反射マイクロ波が
マジックティ１２から検波ダイオード１３へ送られるた
め、該ダイオード１３の出力に変化が現れ、その変化が
記録器２１においてＥＳＲスペクトルとして記録される
。
このように、本発明では、提案装置のように送信用電磁
ホーンから放射されたマイクロ波が定常的に全て受信用
ボーンに入用して受信用グイＪ−ドヘ送られることがな
いため、電磁ホーン１から試料に印加するマイクロ波の
強度を高めても、受信用ダイオードが破壊されるような
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。
ホーンから放射されたマイクロ波が定常的に全て受信用
ボーンに入用して受信用グイＪ−ドヘ送られることがな
いため、電磁ホーン１から試料に印加するマイクロ波の
強度を高めても、受信用ダイオードが破壊されるような
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。
又、本発明では、１つの電磁ホーンを送受信用に兼用し
ているため、装置構成が簡単になる。
ているため、装置構成が簡単になる。
第３図は本発明の他の実施例のＩＧ成を示し、本実施例
では、マジックティに代えてサーキュレータ２４を用い
、該サーキュレータ２４と電磁ホーン１との間にインピ
ーダンス変換器２３を配置している。インピーダンス変
換器２３を調節して、該変換器２３からサーキュレータ
２４へ反則するマイクロ波と、該変換器２３を通過して
電磁ホーン１へ送られ更に試料により反射されて該変換
器２３へ戻って来たマイクロ波の位相ど強度を合わせる
ことにより、打消し合わせて消滅さければ、第２図の実
施例と同様にサーキュレータ２４から検波ダイオード１
３ヘマイクロ波が送られないようにバランスさせること
ができる。そして、電子スピン共鳴が起きて試料にＪ、
リマイクロ波エネルギーが吸収されると、そのバランス
がわ°ｎれ、反射マイクロ波がサーキュレータ２４から
検波ダイオード１３へ送られるため、第２図の実施例と
同様にＥＳＲスペクトルを青ることができる。
では、マジックティに代えてサーキュレータ２４を用い
、該サーキュレータ２４と電磁ホーン１との間にインピ
ーダンス変換器２３を配置している。インピーダンス変
換器２３を調節して、該変換器２３からサーキュレータ
２４へ反則するマイクロ波と、該変換器２３を通過して
電磁ホーン１へ送られ更に試料により反射されて該変換
器２３へ戻って来たマイクロ波の位相ど強度を合わせる
ことにより、打消し合わせて消滅さければ、第２図の実
施例と同様にサーキュレータ２４から検波ダイオード１
３ヘマイクロ波が送られないようにバランスさせること
ができる。そして、電子スピン共鳴が起きて試料にＪ、
リマイクロ波エネルギーが吸収されると、そのバランス
がわ°ｎれ、反射マイクロ波がサーキュレータ２４から
検波ダイオード１３へ送られるため、第２図の実施例と
同様にＥＳＲスペクトルを青ることができる。
尚、インピーダンス変換器としては、上記例の構造の他
、導波管内に挿入するピンの長さと位置の両方を可変と
り−る方式のもの等、マイクロ波の位相と強度を可変で
きるものであれば、どんなものでも使用できる。
、導波管内に挿入するピンの長さと位置の両方を可変と
り−る方式のもの等、マイクロ波の位相と強度を可変で
きるものであれば、どんなものでも使用できる。
第１図は１；？案装置を説明するための図、第２図は本
発明の一実施例の構成を示す図、第３図は本発明の他の
実施例の構成を示す図である。 １：電磁ボーン、３：試料、４：磁石、９：マイクロ波
発振器、１２：マジックティ、１３：検波ダイオード、 ２３：インピーダンス変換器、 ２４：サーキュレータ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 ９胚 −大 日本電気株式会社 代表者 開本 忠弘
発明の一実施例の構成を示す図、第３図は本発明の他の
実施例の構成を示す図である。 １：電磁ボーン、３：試料、４：磁石、９：マイクロ波
発振器、１２：マジックティ、１３：検波ダイオード、 ２３：インピーダンス変換器、 ２４：サーキュレータ。 特許出願人 日本電子株式会社 代表者 ９胚 −大 日本電気株式会社 代表者 開本 忠弘
Claims (3)
- （１）試３′３Ｉに印加づるための磁場を発生ずる手段
と、試別に印加するマイクロ波を発生する手段と、該マ
イクロ波を試料に向けて放射する電磁ホーンと、試別か
ら反則されて来るマイクロ波を検出するためのマイク［
１波検出器と、前記発生手段からのマイクロ波を前記電
磁ホーンへ送り月つ該電磁ホーンにより受信された試別
からの反射マイクロ波を前記検出器へ送るマイクロ波回
路とから成る電子スピン共鳴装置。 - （２）前記マイクロ波回路はマジックティである特許請
求の範囲第１項記載の電子スピン共鳴装置面。 - （３）前記マイクロ波回路はサーキュレータである特許
請求の範囲第１項記載の電子スピン共鳴装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58191782A JPS6082983A (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 |
|---|---|---|---|
| JP58191782A JPS6082983A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 電子スピン共鳴装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6082983A true JPS6082983A (ja) | 1985-05-11 |
| JPH0378946B2 JPH0378946B2 (ja) | 1991-12-17 |
Family
ID=16280444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58191782A Granted JPS6082983A (ja) | 1983-10-14 | 1983-10-14 | 電子スピン共鳴装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6082983A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0540733A1 (en) * | 1991-05-23 | 1993-05-12 | MARSHALL, Joseph W. | Portable dedicated electron spin resonance spectrometer |
| US5343150A (en) * | 1992-08-06 | 1994-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Apparatus and method for measuring a physical property of a sample using an electron spin resonance spectrum of the sample |
-
1983
- 1983-10-14 JP JP58191782A patent/JPS6082983A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0540733A1 (en) * | 1991-05-23 | 1993-05-12 | MARSHALL, Joseph W. | Portable dedicated electron spin resonance spectrometer |
| EP0540733A4 (en) * | 1991-05-23 | 1994-06-01 | Barney Bales | Portable dedicated electron spin resonance spectrometer |
| US5343150A (en) * | 1992-08-06 | 1994-08-30 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Apparatus and method for measuring a physical property of a sample using an electron spin resonance spectrum of the sample |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0378946B2 (ja) | 1991-12-17 |
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