SU1045097A1

SU1045097A1 - Спектрометр электронного парамагнитного резонанса с многочастотной регистрацией

Info

Publication number: SU1045097A1
Application number: SU823400894A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Александрович Жижченко; Иван Зенонович Рутковский; Александр Дмитриевич Тарасевич; Леонид Владимирович Цвирко
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Прикладных Физических Проблем Им.Акад.А.Н.Севченко
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1982-02-22
Publication date: 1983-09-30

Description

t

Изобретение относитс к технике электронного парамагнитного резонанса ЭПР) и может быть использовано в приборостроительной промышленности при изготовлении спектрбметров ЭПР.

Детальное изучение спектров насыщающихс парамагнитных систем предполагает проведение фазовых измерений сигналов ЭПР.

Известен спектрометр ЭПР с двухчастотной регистрацией, содержащий последовательно соединенные двух частотный задающий генератор модул ции , измерительный резонатор с элементами модул ции, тракт СВЧ с усилителем сигнала ЭПР, а также два фазовращател , синхронный детектор и регистратор 1 .

Недостатком указанного устройств вл етс то, что фазовые измерени провод тс только на двух частотах модул ции при регистрации первой гармоники и на одной частоте модул ции при регистрации второй гармоники , причем на этой частоте не регйс рируетс перва гармоника сигнала ЭПР, при этом на каждой частоте модул ции магнитного пол используетс отдельный фазовращатель.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс спектрометр ЭПР с многочастотной регистрацией, содержащий последовательно соединенные высокостабильный задающий генератор модул ции , блок К последовательно включенных делителей частот на два и первое коммутирующее устройство последовательно соединенные усилитель мощности, измерительный резонатор с элементами модул ции, тракт сверхвысоких часТот (СВЧ) t усилителем сигнала ЭПР, блок К фильтров на частоты от J/2 до 5/2, второе коммутирующее устройство и синхронный детектор 1СД), а также третье коммутирующее устройство, подклю .ченное между вторым выходом блока К последовательно соединенных делителей частоты на два и вторым входом .

Недостатком известного спектрометра ЭПР вл етс неточность фазовых измерений и длительное врем записи сигналов ЭПР.

Цель изобретени - повышение точности фазовых измерений и сокращение времени записи фазовых характеристик сигнала ЭПР.

450972

Поставленна цель достигаетс тем, что в спектрометр ЭПР с многочастотной регистрацией, содержащий последовательно соединенные высоко5 стабильный задающий генератор модул ции , блок К последовательно включенных делителей частоты на два и первое коммутирующее устройство, последовательно соединенные усили10- . тель мощности, измерительный резо натор с элементами модул ции, тракт СВЧ с усилителем сигнала ЭПР, блок К фильтров на частоты от до , второе коммутирующее устройство и

15 СД, а также третье коммутирующее устройство, подключенное между вторым выходом блока К последовательно соединенных делителей частоты на два и вторым входом СД, введено цифровое

20 устройство, включающее последовательно соединенные дискретное фазосдвигающее устройство с шагом дискретизации 90° и плавное фазосдвигающее устройство с диапазоном сдвига фазы

25 0-90, причем вход дискретного фазосдвигающего устройства подключен к выходу первого коммутирующего устройства , вход усилител мощности подключен к выходу плавного фазосдвигаю30 щего устройства, а выход СД вл етс выходом спектрометра.

Дискретное фазосдвигающее устройство выполнено из последователь-но соединенных двухканального распреде , лител , первого коммутатора, делител , частоты и второго коммутатора, а также из схемь управлени , подключенной выходами к управл ющим входам коммутаторов, и схемы синхронизации,/

др подключенной входом к выходу первого коммутатора и выходом - к установочному входу двухканального распределител .

Плавное фазосдвигающее устройство

выполнено из последовательно соединеных формировател пилообразного напр жени , компаратора уровн и формировател пр моугольных -импульсо а также Цифроаналогового преобразовател со счетчиком команд, причем опорный вход компаратора уровн подключен к выходу Цифроаналогового преобразовател ;

На чертеже представлена блоксхема спектрометра ЭПР с многочастотной регистрацией.

С-пектрометр содержит высокостабильный задающий генератор 1, блок К последовательно соединенных делителей 2.частоты на два, первое 3 и третье коммутирующие устройства, дискретное фазосдвигающее устройство 5, плавное фазосдвигающее устройство .6, усилитель 7 мощности, измерительный резонатор 8 с элементами модул ции , тракт СВЧ с усилителем сигнала ЭПР 9, блок К фильтров на частоты от i/2 до i/2 10, второе коммутирую щее устройство 11, синхронный детектор 12. . Дискретное фазосдвигающее устройство 5 состоит из двухканального распределител 13) первого коммутатора 1, делител 15 частоты, второго коммутатора 16, соединенных последовательно схемы 17 синхронизации и схемы 18 управлени . Плавное фазссдвигающее устройство 6 содержит формирователь 19 пилообразного напр жени , компаратор 20 уровн , формирователь 21 пр моугольных импульсов, соединенные после- : довательно, цифроаналоговый преобразователь (. ЦАП } 22, счетчик 23 команд . Управление записью фазовых харак теристик сигнала ЭПР осуществл етс от электронно-вычислительной машины (.ЭВМ 1 2k. Спектрометр работает следующим образом. Частота , где io частота модул ции магнитного пол , через бло К последовательно соединенных делителей 2 частоты на два, первое коммутирующее устройство 3 подаетс на фазосдвигающее устройство 5. Пр моугольный сигнал поступает на двухканальный распределитель 13, выдающий в один канал четные, -а в другой нечетные импульсы, которые поступаю через первый коммутатор 1 на делитель 15 частоты, выходы которого /подключены к второму коммутатору 16 Частота Вт о поступает в схему 1.7 синхронизации, выход которой подключен к установочному входу двухканального распределител 13. Схема 17 синхронизации устран ет неопределенность состо ни двухканального распределител 13 и тем самым обеспечивает однозначность и повтор емость установки сдвига фазы относительно исходного пр моугольного импульса в момент переключени дискретного фазосдвигающего устройства 5. Схема 18 управлени обеспечивает определенную двоичную комбинацию на управл ющих входах коммутаторов и 16, причем каждой двоичной комбинации всегда соответствует однозначное значение сдвига фазы в пределах О, 90, 180, 70°. С выхода дискретного фазосдвигающего устройства 5 пр моугольный сигнал частоты поступает на плавное фазосдвигающее устройство 6, обеспечивающее сдвиг фаз в диапазоне .0-90. Пр моугольные импульсы поступают на формирователь 19 пилообразного напр жени , формирующий сигнал пилообразной формы, который подаетс на компаратор 20 уровн , выход которого подключен к формирователю 21 пр моугольных импульсов. Управление порогом компаратора 20 уровн осуществл етс по опорному входу изменением опорного напр жени . Чем выше порог компаратора 20 уровн , тем больше задержка срабатывани компаратора по сравнению с импульсом, поступающим на формирователь 19 пилообразного напр жени , тем больше фазовый сдвиг, обеспечиваемый плавным фазосдвигающим.устройством 6. Регулировка опорного напр жени осуществл етс цифроаналоговым преобразователем (ЦАП ) 22 со счетчиком 23 команд, путем поступлени управл ющих импульсов на вход последнего. Каждой определенной двоичной комбинации на входах ЦАП 22 соответствует однозначное значение сдвига фазы сигнала модул ции магнитного пол . Величина единичного приращени сдвига фазы в диапазоне 0-90° определ етс разр дностью использованного цифроаналогового преобразовател 22. Запись фазовой характеристики в любой точке линии резонанса происходит следующим образом. Исследуемый образец помещают в измерительный резонатор и изменением напр женности магнитного пол добиваютс выполнени резонансных условий. С помощью команды, поступающей с ЭВМ , котора работает по задан юй программе, устанавливаетс дискретное значение сдвига фазы О сигнала модул ции и обеспечиваетс плавное изменение сдвига фазы в диапазоне 0-90 с шагом, определ емым разр дностью ЦАП 22. По достижении значени сдвига фазы 90 относительно исходного плавным

фазосдвигающим устройством 6, счетчик 23 команд устанавливаетс в нуль, причем автоматически обеспечиваетс следующее значение дискрет ного сдвига фазы 90°. ЭВМ включает сметчик 23 команд плавного фазосдвигающего устройства 6 и повторно обеспечиваетс прохождение сигнала модул ции в определенной точке линии резонанса в диапазоне сдвига фазы 0-90°и т.д. Таким образом, данное фазозадающее устройство обеспечивает запись зависимости амплитуды сигнала ЭПР от значени фазового сдвига сигнала модул ции, т.е. фазовой характеристики спектра исследуемого образца.

Спектрометр ЭПР позвол ет осуществл ть запись фазовой характеристики причем точность записи обеспечивает-, с однозначностью и повтор емостью установки конкретного значени сдвига фазы дискретного и плавного фазосдвигающих устройств в любой момент времени проведени измерений. При использовании дл конкретной схемной

реализации 10-разр дного ЦАП и двоично-дес тичного счетчика команд точность установки фазы составл ет 0,09°.

Спектрометр ЭПР позвол ет также

сократить врем проведени фазовых измерений, так как отпадает необходимость измерени амплитуды исследуемого сигнала при каждом конкретном значении фазы при ручной установке

последней и последующем построении фазовой характеристики по полученным точкам. Спектрометр обеспечивает . автоматическую запись фазовой характеристики с применением ЭВМ,

причем скорость записи определ етс практически быстродействием регистрирующего устройства.

Claims

1. СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННО ГО ПАРОМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (ЭПР)

С МНОГОЧАСТОТНОЙ РЕГИСТРАЦИЕЙ, содержащий последовательно соединенные высокостабильн'ый задающий генератор модуляции, блок К последовательно включенных делителей частоты на два и первое коммутирующее устройство, последовательно соединенные усилитель' мощности, измерительный резонатор с элементами модуляции, тракт сверхвысоких частот (СВЧ) с усилителем сигнала ЭПР, блок К фильтров на частоты от £/2 до £=2 ^к, второе коммутирующее устройство и синхронный детектор (СД), а также третье коммутирующее устройстве, подключенное между вторым выходом блока К последовательно соединенных делителей частоты на два и вторым входом СД, отличающийся тем,что,с целью повышения точности фазовых измерений и сокращения времени записи фазовых характеристик сигна ла ЭПР, в него введено цифровое устройство, включающее последовательно соединенные дискретное фазосдвигающее устройство с шагом дискретизации 90° и плавное фазосдвигающёе: устройство с диапазоном сдвига фазы 0 - 90°, причем вход дискретного » фазосдвигающего устройства .подключен к выходу первого коммутирующего устройства, вход усилителя мощности подключен к выходу плавного фазосдвигающего устройства, а выход СД является выходом спектрометра.

2. Спектрометр по п. ^отличающий ся тем, что дискретное фазосдвигающее устройство выполне- 'но из последовательно соединенных двухканального распределителя_|перво- го коммутатора, делителя частоты и второго коммутатора, а также из схемы управления, подключенной выходами к управляющим входам коммутаторов, и схемы синхронизации, подключенной входом к выходу первого ' коммутатора и выходом - к установочному входу двухканального распределителя .

3. Спектрометр по п. 1, о т личающийся тем, что плавное фазосдвигающее устройство выполне- ' но из последовательно соединенных формирователя пилообразного напряжения, компаратора уровня и формирователя прямоугольных импульсов, а также цифроаналогового преобразователя со счетчиком команд, причем опорный вход компаратора уровня подключен к выходу цифроаналогового . преобразователя.

Ζ609ΗΓ^ир OS f