Claims (3)
калы регистрируютс в разных регистрационных кюветах, в разных физико-химических услови х с помощью двух отдельных систем модул ции и регистрации . Разнесение зон регистрации ЭПР и лазерного магнитного резонанса накладывает существенные ограничени на верхний предел скоростей исследуемых реакций. Цель изобретени - повышение чувстви ельности пространственно-временной разрешающей способности и точности измерений. Поставленна цель достигаетс тем, что спектрометр магнитного резонанса , содержащий элек- ромагнит, систему высокочастотной модул ции магнитного пол , систему регистрации СВЧ-поглощени , СВЧ-резонатор с размещенной в нем первой проточной газовой кюветой, соединенной по газовому потоку с второй проточной газовой кюветой, расположенной внутри резонатора лазера, образованного сферическим собирающим зеркалом и дифракционной решеткой, установленными по обеим сторонам второй проточной газовой кюветы и разр дного устройства лазера,, системы низкочастотной модул ции и системы регистрации лазерного поглощени , дополнительно содержит пол ризующее устройство с размещенным в нем реактором, перва проточна газова кювета СВЧ-резонатора и втора проточна газова кювета,расположенна внутри резонатора лазера, выполнены в виде единой проточной газовой кюветы, установленной одновре- : менно внутри СВЧ-резонатора и резонатора лазера a одной оси с разр дным устройством лазера и пол ризующим устройством с реактором, причем реактор установлен внутри резонатора лазера и образует неделимое целое с единой проточной газовой кюветой. На чертеже схематично представлен спектрометр. Спектрометр содержит электромагнит 1, СВЧ-резонатор 2 с единой проточной газовой кюветой 3, систему k модул ционных стержней с модул тором 5 магнитного пол , систему 6 регистрации СВЧ-поглощени и лазерного поглощени , а также реактор 7, пол ризующее устройство 8, сферическое собирающее зеркало 9, разр дное устройство 10, дифракционную решетку 11, детектор 12 лазерного излучени , расположенный в одном из интерференцион-. ных максимумов дифракционной решетки П , Дл подачи газовых реагентов реактор 7 снабжен входами 13, а кюв та 3 имеет выход дл отвода прод тов реакции. Дл правильного функционировани спектрометра элементы должны находитьс в следующей функциональной взаимосв зи. Реактор 7 образует неделимое целое с единой проточной газовой кюветой 3. Сферическое собирающее зеркало 9, разр дное устройство 10 дифракционна решетка 11, едина проточна газова кювета 3 и реакто 7 расположены на одной оптической оси таким образом, что образуют оптический резонатор лазера. Разр д ное устройство 10 вл етс по своем назначению активным элементом лазер и должно обеспечивать необходимое дл генерации усиление. Пол ризующе устройство 8 может быть зеемановско или штарковской чейкой и должно обеспечивать необходимую дл резона сного поглощени величину посто нного магнитного или электрического пол , а также должно иметь возможность перемещатьс по длине реактора 7. Спектрометр работает следующим о разом. Необходимые дл проведени химической реакции вещества поступают в реактор 7 через входы 13, их поток проходит вдоль реактора и, про д через единую проточную газовую к вету 3, выводитс из системы через выход 1. Таким образом, атомы и ра дикалы, образующиес в ходе химичес кой реакции, прокачиваютс через кювету (или поступают туда диффузионно ). С помощью электромагнита 1 в единой проточной газовой кювете 3 у танавливаетс резонансное значение посто нного магнитного пол , при ко тором осуществл етс либо поглощени атомами мощности СВЧ, либо поглощение лазерной мощности радикалами. Модул тор 5 с помощью системы модул ционных стержней производит модул цию величины посто нного магнитного , пол в зоне регистрации внут единой проточной газовой кюветы 3 около резонансного значени . С помо щью системы 6 регистрации регистрируетс либо изменение интенсивности СВЧ-мощности при регистрации атомов методом ЭПР, либо изменение интенсивности лазерного излучени при исследовании радикалов методом ЛМР. Принцип действи пол ризующего устройства основан на Зееман-или Штарк-эффекте, с помощью которых достигаетс условие резонансного Орглощени лазерной мощности радикалами или дипбРГьными, оптически актив ными молекулами. Выбранна схема построени спект рометра (реактор 7 составл ет часть оптического резонатора лазера) обеспечивает новую функциональную возможность спектрометра-колебате ьное возбуждение нейтральных молекул , обеспечива , таким образом, возмож- / ность управлени реакционной активностью газообразных реагентов. Особенно эффективное возбуждение наблюдаетс в ИК-диапазоне при накачке от СО- или СО -лазеров. ИсследоВс 1и ведутс методом ЭПР. На газовые реагенты, наход щиес п в реакторе 7, с помощью пол ризующего устройства 8 может быть наложено посто нное , магнитное или электрическое поле необходимой величины дл получени эффекта резонансного поглощени радикалами или пол рными молекулами излучени лазера большой мощности ИК-диапазона. Следовательно, предлагаемый спектрометр обеспечивает новую функциональную возможность - изучение релаксационных характеристик радикалов и пол рных молекул, а также обеспечивает возможность не только следить за ходом химической реакции по атомам и радикалам, но и избирательно уп. равл ть химической реакцией путем уз коселективного воздействи на отдельные реагенты с непрерывным контролем ., Значительного повышени чувствительности спектрометра к радикалам , можно добитьс в ЛМР на лазерах ИКдиапазона (СО, 002) при регистрации внутрилазёрного поглощени с частотой , близкой к частоте релаксационных колебаний лазерной интенсивности . Увеличение сигнала поглощени по сравнению с однопроходным может составл ть 2-3 пор дка. Этот запас чувствительности позвол ет . разрешающую способность предлагаемого спектрометра путем уменьшени размеров зоны регистрации методом ЛМР до размеров СВЧ-резонатора спек рометра ЭПР (окрло 3 см). Таким образом обеспечено повышение пространственно-временной раз решающей способности прёдл аемого спектрометра магнитного резонанса п радикалам; что особенно важно дл изучени кинетики быстропротекающих процессов вструевых услови х. Предлагаемый спектрометр магнитного резонанса может быть применен дл исследовани строени и реакци онной способности радикалов и молекул , дл исследовани процессов, дл управлени химико-технологическими процессами с непрерывным контролем как в лабораторных, так и в. заводских услови х. Применение предлагаемого спект рометра магнитного резонанса обеспечивает возможность исследовани , сверхбыстрых химических с п вышенной точностью определени a6co лютных концентраций реагентов и вос роизводимостью результатов за счет регистрации атомов и радикалов в единой регистрационной ионе проточной газовой кюветы, в единых услови х эксперимента. .Формула изобретени Спектрометр магнитного резонанса , Содержащий электромагнит, систе му высокочастотной модул ции магнит ного пол , систему регистрации СВЧлощени , СВЧ-резонатор-с размещенно в нем первой проточной газовой кюве той, соединенной по газовому потоку с второй проточной газовой кюветой , расположенной внутри резонатора лазера, образованного сферически собирающим зеркалом и дифракционной решеткой, установленными .по обеим сторонам второй проточной газовой кюветы.и разр дного устройства лазера системы низкочастотной модул ции и системы регистрации лазерного поглощени , отли.мающийс .тем, что, с целью повышени чувствительности пространственно-временной разрешающей способности и точности измерений, он дополнительно содержит пол ризующее устройство с размещенным 8 нем реактором, перва проточна кювета СВЧ-резонатора и втора проточна газова кювета, расположенна внутри резонатора лазера, выполнены в виде единой проточной газовой кюветы, установленной одновременно внутри СВЧ-резонатора и резонатора лазера на одной оси с разр дным устройством лазера и пол ризующим устройством с реактором, причем реактор установлен внутри резонатора лазера и образует неделимое целое с единой проточной газовой кюветой. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Блюменфельд Л. А. и др. Применение электронного парамагнитного резонанса в химии. Новосибирск, Изд-во СО АН СССР, 1962, с. 37-39. Kals are recorded in different registration cells, in different physicochemical conditions using two separate modulation and recording systems. The separation of the EPR and laser magnetic resonance detection zones imposes significant limitations on the upper limit of the rates of the studied reactions. The purpose of the invention is to increase the sensitivity of the space-time resolution and measurement accuracy. The goal is achieved by the fact that a magnetic resonance spectrometer containing an electromagnet, a system of high-frequency modulation of a magnetic field, a microwave absorption recording system, a microwave resonator with a first flow-through gas cell placed in it, connected to the second flow-through gas cell by a gas flow, located inside the laser resonator formed by a spherical collecting mirror and a diffraction grating mounted on both sides of the second flowing gas cell and the laser discharge device, the low-frequency modulation system and the laser absorption detection system additionally contain a polarizing device with a reactor placed in it, the first flow-through gas cell of the microwave resonator and the second flow-through gas cell located inside the laser resonator, are made in the form of a single flow-through gas cell installed simultaneously : within the microwave resonator and the laser cavity a of the same axis with a laser discharge device and a polarizing device with a reactor, the reactor being installed inside the laser resonator and forms an indivisible whole with a single gas flow cell. The drawing is a schematic representation of the spectrometer. The spectrometer contains an electromagnet 1, a microwave resonator 2 with a single flow-through gas cell 3, a system k of modulation rods with a modulator 5 of a magnetic field, a system 6 for recording microwave absorption and laser absorption, as well as a reactor 7, a polarizing device 8, a spherical collecting a mirror 9, a discharge device 10, a diffraction grating 11, a laser radiation detector 12 located in one of the interference. The maxima of the diffraction grating P, for supplying the gas reagents, the reactor 7 is equipped with the inputs 13, and the chamber 3 has an outlet for diverting the reaction products. In order for the spectrometer to function properly, the elements must be in the following functional relationship. The reactor 7 forms an indivisible whole with a single flow gas cell 3. The spherical collecting mirror 9, the discharge device 10, the diffraction grating 11, the single flow gas cell 3 and the reactor 7 are located on the same optical axis in such a way that they form the laser optical resonator. The discharge device 10 is, in accordance with its purpose, an active element laser and must provide the gain necessary for generation. The polarizing device 8 can be a Zeeman or Stark cell and should provide the value of a constant magnetic or electric field necessary for resonant absorption, and should also be able to move along the length of the reactor 7. The spectrometer works the next time. The substances required for the chemical reaction enter reactor 7 through inlets 13, their flow passes along the reactor and, after passing through a single flow gas to branch 3, is removed from the system through outlet 1. Thus, atoms and radicals formed during chemical Which reactions are pumped through the cuvette (or diffused there). Using an electromagnet 1 in a single flow-through gas cell 3, the resonant value of a constant magnetic field is turned on, with the absorption of microwave power by the atoms or absorption of laser power by radicals. The modulator 5 modulates the magnitude of a constant magnetic field using the modulation rods system; the field in the registration zone of the internal flow gas cell 3 is about the resonance value. With the registration system 6, either a change in the intensity of the microwave power during the registration of atoms by the EPR method, or a change in the intensity of laser radiation in the study of radicals by the LMR method is recorded. The principle of action of the polarizing device is based on the Zeeman or Stark effect, with the help of which the condition of resonant laser power is achieved by radicals or dip-brittle, optically active molecules. The chosen spectrometer construction scheme (reactor 7 forms part of the laser optical resonator) provides a new spectrometer functionality — vibrational excitation of neutral molecules, thus providing the possibility of controlling the reactivity of gaseous reactants. Especially effective excitation is observed in the IR range when pumping from CO or CO lasers. Investigations 1 and are carried out by the EPR method. A gaseous reagent located in the reactor 7 can be superimposed with a constant, magnetic or electric field of the required magnitude with the help of a polarizing device 8 to obtain the effect of resonant absorption of high-power infrared laser radiation by polar molecules or polar molecules. Consequently, the proposed spectrometer provides a new functionality - the study of the relaxation characteristics of radicals and polar molecules, and also provides the ability not only to monitor the progress of a chemical reaction with atoms and radicals, but also selectively pack. equalizing the chemical reaction by the site of the selective effect on individual reagents with continuous monitoring. Significantly increasing the sensitivity of the spectrometer to radicals can be achieved in LMR on the infrared lasers (CO, 002) when recording intralaser absorption with a frequency close to the frequency of relaxation oscillations of laser intensity. An increase in the absorption signal compared to a single pass can be 2-3 times. This sensitivity margin allows. resolution of the proposed spectrometer by reducing the size of the recording area by the LMR method to the size of the microwave resonator of the EPR spectrum meter (about 3 cm). Thus, an increase in the spatiotemporal decisiveness of the magnetic magnetic resonance spectrometer being proposed and n radicals is ensured; which is especially important for studying the kinetics of fast processes in blasting conditions. The proposed magnetic resonance spectrometer can be used to study the structure and reactivity of radicals and molecules, to study processes, to control chemical-technological processes with continuous monitoring both in the laboratory and in the laboratory. factory conditions The application of the proposed magnetic resonance spectrometer provides the opportunity to study ultrafast chemical with enhanced accuracy of determining a6 co lute concentrations of reagents and reproducibility of results due to the registration of atoms and radicals in a single registration ion of a flow-through gas cell, under the same experimental conditions. Formula of Invention Magnetic Resonance Spectrometer, Containing Electromagnet, System of High-Frequency Modulation of Magnetic Field, Microwave Recording System, Microwave Resonator — Housed in It by a First Flowing Gas Cell Connected in a Gas Flow to a Second Flowing Gas Cell Ditched Inside a Resonator a laser formed by a spherically collecting mirror and a diffraction grating mounted on both sides of a second gas flow cell. and a low-frequency laser discharge device. The laser absorption registration systems are dissipated, and, in order to increase the sensitivity of the space-time resolution and measurement accuracy, it additionally contains a polarizing device with a reactor located 8, a microwave cavity and a second flow cell gas cell, located inside the laser cavity, made in the form of a single flow gas cell, installed simultaneously inside the microwave cavity and the laser cavity on the same axis with the discharge device m and floor rizuyuschim laser device with the reactor, wherein the reactor is installed within the laser resonator, and forms an integrated whole with a uniform gas flow cuvette. Sources of information taken into account in the examination 1. Blumenfeld L. A. and others. The use of electron paramagnetic resonance in chemistry. Novosibirsk, Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1962, p. 37-39.
2.Уэллс Т. С. и Ивенсон К.М. Новый лазерный спектрометр дл исследовани ЭПР. Приборы дл научных исследований ,. 1970, № 2, с.67-68. 2.Wells, TS and Ivenson, K.M. New laser spectrometer for EPR research. Instruments for scientific research,. 1970, No. 2, pp. 67-68.
3.Hack W. et al. The Reactor 0+HO --OH+02Studied with a LMP-ESP, Spectrometer.. Berichte der Bunsengesell shaft fur Physikalische chemic.International Journal of Physical Chemistry, v.83, №12, 1979, p.12751 79 .3.Hack W. et al. The Reactor 0 + HO - OH + 02Studied with a LMP-ESP, Spectrometer .. Berichte der Bunsengesell shaft fur Physikalische chemic. International Journal of Physical Chemistry, v.83, No. 12, 1979, p.12751 79.