SU1065749A1 - Спектрометр электронного парамагнитного резонанса - Google Patents

Abstract

СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАНАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (ЭПР J , СОДбр) жавший электромагнит, с системой питани , основной СВЧ-генератор, блок СВЧ с измерительным резонатором в зазоре магнита, блок регистрации ЭПР-сигнала и блок ВЧ-модул ции с мо,« дул ционными катушками в зазоре магнита; систему автоматической под«зтрОйки частоты, подключенную к измерительному , резонатору через блок СВЧ, от ли ч а к- щ-и и с   тем, что, с целью расширени  динамического диапазона автоматической стабилизации частоты спектрометра по измерительн  (у резонатору, спектрометр ЭПР имеет СВЧ-смеситель с П-образной амплитудно-частотной характеристикой и дополнительный СВЧ-генератор широкого диапазона электронной пе естройки частоты, на два входа смесител  подключены основной и до- f полнительиый СВЧ-генераторы, выход смесител  через блок СВЧ подан на измерительный резонатор, выход системы .ар.томатической подстройки, частоад подклкчены к дополнительному СВЧ-те-1 иёратору. . .г

Description

Изобретение относитс  к радиоспектроскопии электронного парамаг нитного резонанса ЭПР . В практике измерений, выполн емых методом ЭПР, наиболее широко распространение получили спектрометры трех-сантиметрового диапазон с ВЧ-модул цией магнитного пол  и рабочим резонатором, работающим на отражение CiJ. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  спектрометр ЭПР, содержащи электромагнит, соединенный с системой питани , генератор СВЧ, блок СВЧ с измерительным резонатором, в зазоре электромагнита, блок регистрации ЭПР-сигнала и блок ВЧ-модул ции с модул ционными катушками в зазоре магнита, систему АПЧ, выхо которой соединен с генератором СВЧ L2J. Недостатком известного спектрометра  вл етс  ограниченный динамический диапазон работы системы автоматической подстройки частоты (АП В современных спектрометрах исполь зуют генераторы СВЧ на отражательных клистронах или на диодах Ганна Они имеют диапазон электронной перестройки частоты пор дка 10 МГц дл первого и 1-2 МГц дл  второго типа генераторов. Отражательные клистроны имеют требуемые, с точки зрени  чvвcтвитeльн6cти спектрометра, шумовые характеристики только при работе вблизи максимума зоны генерации . Именно это обсто тельство и ограничивает динамический диапазон АПЧ таких генераторов. В генераторах на диодах Ганна электронное упр ление частот осуществл ют варактором . Диапазон управлени  частот в этом случае определ етс  степеныс св зи вактора с генератором, котора не может быть сделана достаточно бо В1Ой из-за недопустимого ухудшени  шумовых характеристик генератора. Цель изобретени  - расширение динамического диапазона автомати- ческой стабилизации частоты спектро метра по измерительному резонатору. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в спектрометр ЭПР, содержащий электромагнит с системой питани , основной СВЧ-генератор, блок СВЧ с измерительным резонатором в зазоре магнита, блок регистрации ЭПР-сигнала и блок ВЧ-модул ции с модул ционными катушками в зазоре магнита, содержащий систему автомат ческой подстройки частоты, подключенную к измерительному резонатору через блок СВЧ, введены СВЧ-смеситель с П-образной амплитудно-частот ной характеристикой и дополнительны СВЧ-генератор широкого диапазона, электронной перестройки частоты, на два входа смесител  подключены основной и дополнительный СВЧ-генераторы , а выход смесител  через блок СВЧ подан на измерительный резонатор , выход системы АПЧ, несущий сигнал частотной расстройки, относительно измерительного резонатора, подключен к дополнительному СВЧ-генератору , к его управл ющему элементу электронной перестройки частоты генерации .. На чертеже представлена блок-схема спектрометра электронного парамагнитного резонанса. Спектрометр ЭПР содержит электромагнит 1 с системой 2 питани , основной СВЧ-генератор 3, блок СВЧ 4с измерительным резонатором 5 в зазоре магнита, блок б регистрации ЭПР-сигнала и блок 7 ВЧ-модул ции с изме- рительными катушками 8 в зазоре магнита , систему 9 автоматической подстройки частоты, подключенную к измерительному резонатору через блок СВЧ, СВЧ-смеситель 10 с П-образной амплитудно-частотной характеристикой , дополнительный СВЧ-генератор 11 широкого диапазона электронной перестройки 1астоты.. На два входа смесител  подключены основной и дополнительный СВЧ-генераторы, выход смесител  через блок СВЧ подан на . измерительный резонатор. Выход системы автоматической подстройки частоты подключен к дополнительному , генератору. Спектрометр ЭПР работает следуюадам образом. Энерги  СВЧ-колебаний от основного генератора поступает на первый вход смесител , энерги  от дополнительного генератора - на его второй вход. В смесителе образуютс  СВЧ-колебани , представл ющие собою суперпозицию комбинационных частот вида Vp - частота основного СВЧ-генератор а; V. - частота дополнительного СВЧ-генератора; )Т1л,п - целые числа. На выходе смесител  благодар  П-образной АЧХ выдел ют в зависимости от настройки генераторов частоту iVj- + Vдглибb Vr ЧАГ ТОЧНОравную собственной частоте измерительного резонатора . При частотном отклонении любого из двух генераторов от выбранного режима в системе .АПЧ, использующей измерительный резонатор в роли частотного дискриминатора, возникает сигнал с ыибки, величине и знак которого соответст.вует расстройке частоты относительно резонатора. Сигнал ошибки в роли управл ющего сигнала поступает на элемент электронной перестройки частоты дополнительного генератора и измен ет его частоту , а следовательно, и частоту V t V так, чтобы величина расстро ки стремилась к нулю. Остальные блоки спектрометра работают так же, как в случае прототипа. Величина ухода частот обоих генераторов ограничена уровнем технического решени  этих генераторов . Так, суммарный часовой уход частот основного и дополнительного генераторов без применени  ик термостатировани  составл ет не более i2 МГц при колебани х их температу на , При этом зона генерации

основного СВЧ-генератора имеет значение не менее 300 МГц, а дополнительно СВЧ-генератора около 100 МГц прн рабочей частоте 300 МГц. Поскольку указанные значени  ухода частот

5 этих генераторов существенно меньше зон генерации, то работа предлагаемого спектрометра ЭПР устойчива.

В таблице приведены требуемые по ГОСТ 16869-80 и измеренные в про10 цессе испытаний значени  нестабильности рабочей частоты («All нестабильности резонансных условий (К), и чувствитальности ДИ Г.

Claims (1)

1. СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (ЭПРСОДер-ι жаюий электромагнит, с системой питания, основной СВЧ-генератор, блок

   СВЧ с измерительным резонатором в зазоре магнита, блок регистрации ЭПР-си гнала и блок ВЧ-модуляции с мо,дуляционными катушками в зазоре магнита; систему автоматической подстройки частоты, подключенную к измерительному /резонатору через блок СВЧ, от ли ч а ю щ-И' й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона автоматической стабилизации частоты спектрометра по измерительному резонатору, спектрометр ЭПР имеет СВЧ-смеситель с П-образной амплитудно-частотной характеристикой и дополнительный СВЧ-генератор широкого диапазона электронной перестройки частоты, на два входа смесителя подключены основной и до- § полнительный СВЧ-генераторы, выход смесителя через блок СВЧ подан на измерительный резонатор, выход системы/ автоматической подстройки, частота подключены к дополнительному СВЧ-генератору. ^г сь

   01 М

   Ю