SU1383179A1 - Electronic paramagnetic resonance radiospectrometer - Google Patents
Electronic paramagnetic resonance radiospectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1383179A1 SU1383179A1 SU864137383A SU4137383A SU1383179A1 SU 1383179 A1 SU1383179 A1 SU 1383179A1 SU 864137383 A SU864137383 A SU 864137383A SU 4137383 A SU4137383 A SU 4137383A SU 1383179 A1 SU1383179 A1 SU 1383179A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- frequency
- modulation
- microwave
- amplitude
- resonator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к технической физике и может быть использовано при разработке модул ционно-фа- спектрометров и релаксометров электронного парамагнитного резонанса и двойного электронно- дерного резонанса . Целью изобретени вл етс повышение точности при измерении релаксационных параметров парамагнитных веществ методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР)о Релаксационные параметры определ ютс по местоположению экстремумов на измер емой зависимости амплитуды 90%- иой компоненты сигнала ЭПР от частоты модул ции магнитного пол . Тип измер ем 1х релаксационных параметров определ ют в соответствии со знаком экстремумов измеренной зависимости амплитуды 90%-ной. компоненты сигнала ЭПР от частоты модул ции. Максимумы у.астотной зависимости соответствуют спин-решеточной релаксации, а минимумы - спин-спиновой релаксации. 2 ил. с (ЛThe invention relates to technical physics and can be used in the development of modulation-spectrometers and relaxometers of electron paramagnetic resonance and double electron-nuclear resonance. The aim of the invention is to increase the accuracy in measuring the relaxation parameters of paramagnetic substances by electron paramagnetic resonance (EPR). Relaxation parameters are determined by the location of extremes on the measured dependence of the amplitude of the 90% component of the EPR signal on the magnetic field modulation frequency. The type of measuring 1x relaxation parameters is determined according to the sign of the extremes of the measured amplitude dependence of 90%. EPR signal components of modulation frequency. The maxima of the y. Frequency dependence correspond to spin-lattice relaxation, and the minima to spin-spin relaxation. 2 Il. with (L
Description
00 00 0000 00 00
vlvl
соwith
1 .131-13
Изобретение относитс к радиоспект росксции и может быть использовано при конструировании радиоспектрометров электронного парамагнитного резонанса (эпру и, в первую очередь, автоматизированных малогабаритных радиоспектрометров, гфедназначенных дл экспресс-анализа парамагнитных веществ, The invention relates to radio spectrum and can be used in the design of radio spectrometers for electron paramagnetic resonance (EPR, and, above all, for automated compact radio spectrometers, designed for express analysis of paramagnetic substances,
Цель изобретени - повышение стабильности .The purpose of the invention is to increase stability.
На фиго представлена блок-схема- предлагаемого радиоспектрометра ЭПР; на фиг о 2 - зависимость выходного нап- р жени и дсинхронного детектора от взаимной расстройки частот генера- h тора СВЧ и измерительного резонатора ( дискриминационна характеристика канала АПЧ) при двух уровн х рассог- ласовани частот.Figo presents a block diagram of the proposed EPR radio spectrometer; Fig. 2 shows the dependence of the output voltage and the synchronous detector on the mutual detuning of the frequencies of the microwave generator and measuring resonator (discriminating characteristic of the AFC channel) at two levels of frequency negotiation.
Радиоспектрометр содержит электромагнит 1 с блоком 2 управлени , гене ратор 3 СВЧ, выход которого соединен через циркул тор 4 с детектором 5 СВЧ и измерительным резонатором 6, блок 7 регистрации, подкдюченньй на выход детектора 5 СВЧ, канал электронно-механической АПЧ, включающий енератор 8 модул ции, соединен- ньй с опорным входом синхронного детектора 9, сигнальный вход которого соединен с выходом детектора 5 СВЧ, а выход - с,управл ющим входом генератора 3 СВЧ и через двухпороговую схему 10 - с элементом 11 перестройки частоты измерительного резонатора 6, канал автоматического регулировани амплитуды модул ции, выполненный в виде последовательно соеди- ненных полосового фильтра 12, амплитудного детектора 13, усилител 14 ошибки, аттенюатора 15, причем полосовой фильтр 12 включен на выход синхронного детектора 9, а аттенюато 15 включен между выходом генератора 8 модул ции и управл ющим входом генератора 3 СВЧс.Дискриминационна характеристика электронной АПЧ при малых уровн х рассогласовани частот обозначена как крива 16 на фиг,2, а при больших уровн х рассог- ласова:ни - как крива 17 (к малым расстройкам частот относитс рассогласование частот генератора 3 СВЧ и резонатора 6, не превьш1ающее зону удержани электронной АПЧ).The radio spectrometer contains an electromagnet 1 with a control unit 2, a microwave generator 3, the output of which is connected through a circulator 4 to a microwave detector 5 and a measuring resonator 6, a recording unit 7, connected to the output of the microwave detector 5, an electron-mechanical frequency control channel, including an oscillator 8 modulation connected to the reference input of the synchronous detector 9, the signal input of which is connected to the output of the microwave detector 5, and the output to the control input of the microwave generator 3 and through a two-threshold circuit 10 An ionizer 6, an automatic modulation amplitude control channel, made in the form of a serially connected bandpass filter 12, an amplitude detector 13, an error amplifier 14, an attenuator 15, the bandpass filter 12 being connected to the output of the synchronous detector 9, and an attenuator 15 being connected between the generator output 8 of the modulation and the control input of the generator 3 microwave frequencies. The discriminatory characteristic of the electronic AFC at low levels of frequency mismatch is designated as curve 16 in FIG. 2, and at high levels it is equal to va 17 (for small frequency detuning frequency mismatch relates microwave generator 3 and resonator 6 is not prevsh1ayuschee retention zone electronic AFC).
Радиоспектрометр ЭПР работает сле образомThe EPR radio spectrometer operates in the following manner
00
5 0 50
5 о . 5 o.
5five
5five
792792
Исследуемый образец помещаетс в измерительный резонатор 6, где на него воздействует мощность СВЧ с выхода генератора 3 СВЧ, Мощность СВЧ подаетс в резонатор 6 через циркул тор 4, Измерительный резонатор 6 размещен в межполюсном зазоре электромагнита 1, При выполнении резонансных условий сигнал ЭПР в виде отраженной от резонатора 6 электромагнитной волны детактируетс детектором 5 СВЧ и регистрируетс блоком 7 регистрации ,The sample under study is placed in the measuring resonator 6, where it is influenced by the microwave power from the output of the microwave generator 3, the microwave power is supplied to the resonator 6 through the circulator 4, The measuring resonator 6 is placed in the interpolar gap of the electromagnet 1, When resonant conditions are met, the EPR signal is reflected from the resonator 6 of the electromagnetic wave is detailed by the microwave detector 5 and is recorded by the recording unit 7,
В радиоспектрометре ЭПР осуществл етс автоматическое согласование частот генератора 3 СВЧ и измерительного резонатора 6 с помощью канала комбинированной электронно-механической АПЧо Дп этого выходна мощность генератора 3 СВЧ модулируетс по частоте сигналом с выхода генератора 8 модул ции, поступающим на модулирующий вход генератора 3 СВЧ, Измерительный резонатор 6 вл етс в кана-: ле АПЧ амплитудно-частотным дискриминатором , на выходе которого частотна модул ци мощности СВЧ преобразуетс в амплитудную модул цию. Мощность СВЧ, поступающа от резонатора 6, детектируетс детектором 5 СВЧо Вьщеленный при детектирований сигнал АПЧ на частоте модул ции, амплитуда которого пропорциональна величине рассогласовани частот резонатора .6 и генератора 3 СВЧ, пос тупает на сигнальный вход ного детектора 9, на опорный вход которого поступает опорный сигнал и выхода генератора 8 модул ции. Выходной сигнал синхронного детектора 9 вл етс управл ющим сигналом дл автоподстройки частоты генератора 3 СВЧ по частоте измерительного резонатора 6, Величина управл ющего сигнала пропорциональна степени рас- согласовани частот генератора 3 СВЧ и резонатора 6, а пол рность несет информацию о знаке расстройки.In an EPR radio spectrometer, the frequencies of the 3 microwave generator and measuring resonator 6 are automatically matched using the combined electronic mechanical AFC channel Dp of this output power of the 3 microwave frequency generator is frequency modulated by a signal from the output of the 8 modulation generator fed to the modulating input of the 3 microwave generator 3, Measuring the resonator 6 is in the channel of the AFC, the amplitude-frequency discriminator, at the output of which the frequency modulation of the microwave power is converted into amplitude modulation. The microwave power received from the resonator 6 is detected by the microwave detector 5 The detection signal of the AFC signal at the modulation frequency, the amplitude of which is proportional to the magnitude of the frequency difference of the resonator .6 and the microwave generator 3, arrives at the signal input detector 9, the reference input of which arrives the reference signal and the generator output 8 modulation. The output signal of the synchronous detector 9 is a control signal for auto-tuning the frequency of the microwave 3 generator over the frequency of the measuring resonator 6. The control signal is proportional to the degree of matching of the frequencies of the microwave generator 3 and the resonator 6, and the polarity carries information about the detuning sign.
Так осуществл етс автоподстройка частоты генератора 3 СВЧ к частоте измерительного резонатора 6 при малых расстройках частот, не превышающих зону удержани электронной АПЧ,This is the automatic tuning of the frequency of the microwave 3 generator to the frequency of the measuring resonator 6 at small detuning frequencies not exceeding the holding area of the electronic AFC,
С увеличением взаимной расстройки частот генератора 3 СВЧ и резонатора 6 автоматически возрастает амплитуда частотной модул ции мощностиWith an increase in the mutual detuning of the frequencies of the 3 microwave generator and the resonator 6, the amplitude of the frequency modulation of the power automatically increases
СВЧ на выходе генератора 3 СВЧ, что осуществл етс с помощью канала автоматического регулировани амплитуды модул ции, включающего полосовой фильтр 12, амплитудный детектор 13, усилитель 14 ошибок и аттенюатор 15,The microwave at the output of the microwave generator 3, which is carried out using the channel of automatic control of the amplitude modulation, including a band-pass filter 12, an amplitude detector 13, an amplifier 14 errors and an attenuator 15,
Уровень рассогласовани частот контролируетс в предлагаемом устройстве по амплитуде составл ющей сигнала АПЧ, имеющей частоту, равную удвоенной частоте модул ции, и формирующейс на выходе синхронного, детектора 9 одновременно с основным сигналом АПЧ (на частоте модул ции). The level of the frequency mismatch is controlled in the proposed device by the amplitude component of the AFC signal, having a frequency equal to twice the modulation frequency, and generated at the output of the synchronous detector 9 simultaneously with the main AFC signal (at the modulation frequency).
При точном согласовании частот генератора 3 СВЧ и резонатора 6 отраженный от резонатора 6 амплитудно-моду- лированный сигнал не содержит компонент на частоте модул ции (уровень посто- нного сигнала на выходе синхронного детектора 9 равен нулю), но содержит компоненту на удвоенной частоте модул ции , амплитуда которой в точке согласовани имеет максимальное зна- чениво При рассогласовании частот уровень сигнала на удвоенной частоте модул ции уменьшаетс оWhen the frequencies of the microwave generator 3 and the resonator 6 are exactly matched, the amplitude modulated signal reflected from the resonator 6 does not contain components at the modulation frequency (the level of the constant signal at the output of the synchronous detector 9 is zero), but contains the component at twice the modulation frequency whose amplitude at the matching point has the maximum value. When the frequency mismatch, the signal level at the double modulation frequency decreases by
Сигнал АПЧ на удвоенной частоте модул ции на выходе детектора 5 СВЧ вьщел етс с помощью полосового фильтра 12, настроенного на удвоенную частоту модул ции Амплитуда сигнала измер етс амплитудным детектором 13 и поступает на вход усилител 14 ошибки, на второй вход которого поступает опорное напр жение U , задающее уровень, на котором поддерживаетс амплитуда сигнала АПЧ на удвоенной частоте модул ции. Усилитель 14 опшбки регулирует амплитуду модул ции , с помощью аттенюатора 15 модул ции , включенного между выходом генератора 8 модул ции и модулирующим входом генератора 3 СВЧ. В случае . рассогласовани частот генератора 3 СВЧ и резонатора 6 происходит увеличение амплитуды модул ции и вследствие перемодул ции -.расщирение дискриминационной характеристики электронной АПЧ (крива 17 на фиГо2) , . ветственно расшир етс и зона удержани электронной АПЧ, граничные значени которой определ ютс напр жением верхнего порога U напр жением нижнего порога U двухпороговой :схемы 10. Только при очень больших расстройках частот, превышающих зонуThe AFC signal at the doubled modulation frequency at the output of the microwave detector 5 is selected using a band-pass filter 12 tuned to twice the modulation frequency. The signal amplitude is measured by the amplitude detector 13 and fed to the input of the error amplifier 14, the second input of which receives the reference voltage U specifies the level at which the amplitude of the AFC signal is maintained at twice the modulation frequency. The amplifier 14 opshbki adjusts the amplitude of the modulation, using a modulation attenuator 15 connected between the output of the modulation generator 8 and the modulating input of the microwave generator 3. When . the mismatch between the frequencies of the microwave generator 3 and the resonator 6 increases the modulation amplitude and as a result of overmodulation — the expansion of the discriminatory characteristic of the electronic AFC (curve 17 on fGo2),. The retention zone of the electronic frequency control system also expands, the boundary values of which are determined by the voltage of the upper threshold U and the voltage of the lower threshold U two-threshold: circuit 10. Only for very large frequency detuning exceeding the zone
Q 5Q 5
0 5 0 5
о Q about Q
5five
удержани электронной АПЧ, когда сигнал АПЧ превышает один из порогов, включаетс механическа АПЧ, котора осуществл ет механз ческуто подстройку частоты измерительного резонатора 6 с помощью элемента 11 перестройки частоты. Напр жение порогов , и и задаетс двухпороговой схемой 10 (выполненной, например, на основе триггера В1мидта), котора также за- . поминает знак pacci-ройки и управл ет электроприводом элемента 1 подстройки частоты резонатора 6, Знак расстройки отражаетс на пол рности управл ющего сигнала двухпороговой cxeMbif поступающего на элемент 1 1 подстройки частоты.holding the electronic AFC when the AFC signal exceeds one of the thresholds, a mechanical AFC is turned on, which mechanically adjusts the frequency of the measuring resonator 6 with the help of frequency tuning element 11. The threshold voltage, and, and is specified by a two-threshold circuit 10 (made, for example, on the basis of a B1-imdot trigger), which is also za-. remembers the sign of the pacci rotary and controls the drive of the frequency control element 1 of the resonator 6; the detuning sign is reflected on the polarity of the control signal of the two threshold cxeMbif input to the frequency control element 1 1.
Таким образом, при малых расстро й- ках частот эона удержани электрой- ной АПЧ мала (фиг,2. i f ),, а при болыпих расстройках она увеличивает с (фиг,2, uf) оThus, at small detuning frequencies of the aeon of retention of the electric frequency control system, it is small (Fig. 2. I f), and at large detuning it increases (fig 2, uf) o
Предлагаемое техническое решение использовано при разработке серий ного варианта автоматизированного малогабаритного радиоспектрометра ЗПР А3-4700 о В качестве генератора СВЧ используетс клистрон типа К-54 с частотой 9,4 ГГц и диапазоном электронной перестройки гч 50 МГц, Добротность измерительного резонатора составл ет 4000,, а дата паз он механической перестройки частоты - 80 МГц.The proposed technical solution was used in the development of a serial version of an automated ZPR A3-4700 compact-size radio spectrometer. The K-54 klystron with a frequency of 9.4 GHz and a frequency tuning range of 50 MHz is used as a microwave generator. The date of the groove is mechanical frequency tuning - 80 MHz.
Предлагаемое техническое, решение позвол ет обеспечить в радиоспектрометре диапазон электронной перестройки приблизительно 30 35 МГц, что в 3-4 раза превосходит диапазон достигаемый в известном устройстве. При этом обеспечиваетс механическое согласование частот генератора СВЧ и резонатора во всем диапазоне механической перестройки частоты резона тора Относительна стабильность час- тоты генератора СВЧ во всем диапазоне изменений частоты генератора СВЧ не -хуже 5-10 .The proposed technical solution makes it possible to provide in the radio spectrometer an electronic tuning range of approximately 30–35 MHz, which is 3-4 times greater than the range achieved in the known device. In this case, a mechanical matching of the frequencies of the microwave generator and the resonator is ensured in the entire range of mechanical tuning of the resonator frequency. The relative frequency stability of the microwave generator in the entire range of changes in the frequency of the microwave generator is not less than 5-10.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864137383A SU1383179A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Electronic paramagnetic resonance radiospectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864137383A SU1383179A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Electronic paramagnetic resonance radiospectrometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1383179A1 true SU1383179A1 (en) | 1988-03-23 |
Family
ID=21263850
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864137383A SU1383179A1 (en) | 1986-10-24 | 1986-10-24 | Electronic paramagnetic resonance radiospectrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1383179A1 (en) |
-
1986
- 1986-10-24 SU SU864137383A patent/SU1383179A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
T.HoWllmshurst Electrono Spin Resonance Spectrometers - London, 1967, P .p. 204-205. Авторское свидетельство СССР № 968718, кл. G 01 N 24/10, 1982. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5548217A (en) | Microwave spectrometers | |
US3921085A (en) | Frequency discriminator apparatus | |
EP0569363B1 (en) | Nmr frequency locking circuit | |
EP0570592B1 (en) | Electron spin resonator | |
US3358222A (en) | Gyromagnetic resonance apparatus utilizing pulsed rf excitation | |
CA1270582A (en) | Tracking yig tuned filter-mixer | |
SU1383179A1 (en) | Electronic paramagnetic resonance radiospectrometer | |
US3127556A (en) | Gyromagnetic resonance apparatus | |
US4415854A (en) | Microwave spectrum analyzer with a synthesized local oscillator | |
US3839677A (en) | Tunable resonant circuits employing ferrimagnetic bodies controlled by common (main) and noncommon (auxiliary) magnetic fields | |
Akay et al. | A new weak field double resonance NMR spectrometer | |
Clark | Superheterodyne measurement of microwave attenuation at a 10-kHz intermediate frequency | |
US4002970A (en) | Optimum threshold transmission line discriminator | |
US3502963A (en) | Single coil nuclear resonance spectrometer having the radio frequency excitation directionally coupled into the coil | |
US3406353A (en) | Automatic tuning of quantum resonance circuits | |
US2755383A (en) | Frequency control circuits | |
US3173084A (en) | Gyromagnetic resonance method and apparatus | |
SU968718A1 (en) | Radio spectrometer of electronic paramagnetic resonance | |
CA1077579A (en) | Frequency discriminator | |
US4059803A (en) | Method of converting the electromagnetic spectrum carrier frequency and an electromagnetic energy receiver for same | |
US3209242A (en) | Gyromagnetic resonance methods and apparatus | |
Kohler et al. | A Microwave FM Noise Measuring System with a Simplified Calibration Procedure | |
SU928209A1 (en) | Nuclear resonance spectrometer | |
US2934645A (en) | Automatically tuned microwave system | |
SU1390785A1 (en) | Device for automatic tuning of oscillatory circuit |