SU868506A1 - Резонансна система спектрометра двойного электронно- дерного резонанса - Google Patents
Резонансна система спектрометра двойного электронно- дерного резонанса Download PDFInfo
- Publication number
- SU868506A1 SU868506A1 SU802864098A SU2864098A SU868506A1 SU 868506 A1 SU868506 A1 SU 868506A1 SU 802864098 A SU802864098 A SU 802864098A SU 2864098 A SU2864098 A SU 2864098A SU 868506 A1 SU868506 A1 SU 868506A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- sample
- microwave
- nmr
- coil
- resonator
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
Изобретение относится к устройствам для исследования магнитных свойств ве—4 шеств, 'а именно к спектроскопии двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) и может найти применение в ядерной физике для создания поляризованных мише— * ней для экспериментов по рассеянию частиц.
Известны резонансные системы спектрометров ДЭЯР сантиметрового диапазона, например, резонансная система, харак» терной особенностью которой является раздельное применение резонатора и катушки вдерно-магнитного резонанса (ЯМР). В такой конструкции сначала насыщают в резонаторе сверхвысоких частот (СВЧ) электронную спиновую систему, а затем образец переносят в катушку ЯМР для определения ядерной намагниченности £13.'
Однако данная резонансная система для м практических исследований применяется в очень редких случаях, так как для подавляющего числа исследуемых веществ времени ядерной спин-решеточной релак2 сапии слишком мало и не позволяет сохранить ядерную поляризацию в течение времени, необходимого для переноса образца в катушку ЯМР.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является резонансная система спектрометрии ДЭЯР, состоящая из колебательного контура СВЧ с элементами связи и помещенной в него катушки ЯМР, охватывающей кювету с образцом. Катушка ЯМР располагается в прямоугольном резонаторе с модой ТЕ трехсантиметрового диапазона таким образом, что направления высокочастотного магнитного ЯМР-поля, СВЧ-поля и внешнего постоянного магнитного поля взаимно перпендикулярны. Катушка ЯМР состоит из двух прямоугольных галет по нескольку витков каждая, которые охватывают кювету с образцом t2j.
Однако такая резонансная система не обеспечивает высокой добротности резонатора и больших коэффициентов заполнения на СВЧ- и радиочастотах и тем самым не ^позволяет создать спектрометр с высокой чувствительностью и разрешающей способностью. Создание аналитичной конструкции резонансной системы в миллиметровом диапазоне с целью увеличения этих параметров спектрометров связано с большими технологическими трудностями и с еще большими ухудшениями указанных характеристик системы. Кроме того, использование колебаний высших типов в резонаторах больших размеров затруднено вследствие сгущения их частотного спектра, а наличие неоднопородности (катушки ЯМР) в многомодовой системе приводит к сильному изменению структуры электромагнитного поля в резонаторе и образце, что в свою очередь создает большие трудности при анализе получаемых результатов.
Цель изобретения - расширение частотного диапазона работы в области мил- лиметрового и субмиллиметрового диапазона, повышение чувствительности и разрешающей способности спектрометра. Поставленная цепь достигается тем, что в резонансной системе спектрометра ДЭЯР, состоящей из колебательного контура СВЧ с элементами связи и помещенной в него катушки ЯМР, охватывающей кювету с образцом, в качестве колебательного контура СВЧ использован открытый резонатор, одно из зеркал которого содержит корректор фазы отраженной волны, выполненный в виде фазокомпенсирующего поршня, имеющего одинаковое с образцом поперечное сечение и идентичную с- зеркалом резонатора кривизну торцовой поверхности, причем катушка ЯМР выполнена в виде двойной дифракционной решетки, при этом ее плоскость расположена перпендикулярно оси открытого резонатора.
В объеме открытого резонатора перпендикулярно его оси располагается двухслойная ленточная дифракционная решет- ка, элементы которой напылены на торцы кварцевой кюветы, в которой располагается образец, а их концы соединены таким образом, что они образуют прямоугольную катушку ЯМР. Для того, чтобы направления высокочастотного магнитного ЯМР-поля, СВЧ-поля и внешнего постоял- 50 ного магнитного поля были взаимно перпендикулярны (необходимые условия для наблюдения ДЭЯР), элементы решеток ориентируются параллельно вектору магнитного СВЧ- паля (Н-поляризация). 55
Расчет квазиоптической дифракционной системы ДЭЯР показывает необходимость ί выбора параметров двухслойной дифракциaouti 4 онной решетки таким образом, чтобы она была максимально прозра -шой для СВЧколебаний, и учета ситуации, при которой возможна сильная утечка энергии из си— 5 стемы за счет возбуждения медленных волн в диэлектрическом материале кюветы. На фиг. 1 представлена предлагаемая резонансная система спектрометра ДЭЯР, общий вид; на фиг. 2 — катушка ЯМР с кюветой и образцом.
Система содержит нижнее 1 и верхнее 2 зеркала ’ открытого резонатора (ОР), . которые с помощью волноводов 3 и 4 соединены с генератором дифракционного 15 излучения (ГДИ) и приемником. Внутри ОР размещается катушка ЯМР 5 в виде кварцевой кюветы 6. В катушке содержится исследуемый образец 7 и она выполнена в виде двухслойной дифракционной решетки, напыленной на кварцевую кювету 6. По оси ОР на одном из его зеркал, вблизи которого помещается кювета 6 с образцом 7, установлен фазокомпенсирующий поршень 8. Катушка 5 соединяется .коаксиальным кабелем 9 с генератором ВЧ-колебаний.
Резонансная система спектрометра ДЭЯР работает следующим образом.
ОР возбуждают электромагнитной
СВЧ-энергией, поступающей по волноводу 3, а катушку 5 - с помощью высокочастотной энергии, поступающей по коакси альному кабелю 9. Образец 7, находящийся в кварцевой кювете 6, располагают в ОР таким образом, что он находится в максимуме напряженности магнитного и минимуме электрического СВЧ-поля, Пер- 1 пендикулярность магнитных силовых· линий в катушке ЯМР 5 и ОР, необходимая для экспериментов по ДЭЯР, обеспечивается тем, что в двухслойной ленточной решетке возбуждаются колебания с Н-поляризацией. Соответствующий выбор амплитуд и частот СВЧ— и ВЧ—колебаний и величины внешнего постоянного магнитного поля, ориентированного вдоль оси ОР, приводят к поглощению электромагнитной энергии. Этот сигнал регистрируется приемным устройством, к которому он подводится волн о— .водом 4. С помощью фазокомпенсирующего поршня 8 добиваются минимума дифракционных потерь на образце.
Таким образом, в предлагаемой конструкции резонансной системы миллиметрового диапазона вопрос органического объединения резонансных контуров решен путем сочетания квазиоптической резонансной системы и двухслойной дифракционной решетки, выполняющей роль катушки ЯМР.
Применение такой конструкции для спектрометров позволяет значительно увеличить их чувствительность и разрешающую способность, расширить класс исследуемых веществ в область, где они имеют большое начальное расщепление энергетических уровней, уменьшить трудности, связанные с монтажом образца, и открывает возможности по созданию таких систем не только в миллиметровом, но также ;и в субмиллиметровом диапазоне волн.
Claims (2)
- (54) РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА СПЕКТРОМЕТРА ДВСЙНСУО ЭЛЕКТРОННО-ЯДЕРНОГО РЕЗОНАНСА Изобретение относитс к устройствам дл исследовани магнитных свойств ва- шеств, а именно к спектроскопии двойного электронно- дерного резонанса (ДЭЯР) и может найти применение в дерной физике дл создани пол ризованных мише ней дл экспериментов по рассе нию частиц . Известны резонансные системы спектрометров ДЭЯР сантиметрового диапазона , например, резонансна система, харак терной особенностью которой вл етс раздельное применение резонатора и катушки вдерно-магнитного резонанса (ЯМР В такой конструкции сначала насыщают в резонаторе сверхвысоких частот (СВЧ) электронную спиновую систему, а затем образец перенос т в катушку ЯМР дл оп ределени адерной намагниченности til. Однако данна резонансна система дл практических исследований примен етс в очень редких случа х, так как дл подавл ющего числа исследуемых веществ времени дерной спин-решеточной релаксации слишком мало и не позвол ет сокранить дерную пол ртзацию в течение времени , необходимого дл переноса образца в катушку ЯМР. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому вл етс резонансна система спектрометрии ДЭЯР, состо ща из колебательного контура СВЧ с элементами CBsi3H и помещенн Л в него катушки ЯМР, охватывающей кювету с образцом . Катушка ЯМР располагаетс в пр моугольном резонаторе с модой ТЕ трехсантиметрового диапазона таким обра зом, гго направлени высокочастотного магнитного ЯМР-пол , СВЧ-пап и внеш него посто нного магнитного пол взаим но перпендикул 1И{ы. Катущка ЯМР состоит из двух пр моугольных галет по нескольку витков кажда , которые охватывают кювету с .образцом tSJ. Однако така резонансна система ие обеспечивает высокой добротности резонатора и больших коэффициентов заполнеин на СВЧ- и радиочастотах и тем самым не позвол ет создать спектрометр с высокой чувствительностью и разрешающей способностью . Создание аналитичной конструкции резонансной системы в миллиметровом диа пазоне с целью увеличени этих параметров спектрометров св зано с большими технологическими трудност ми и с еще больщими ухудщени ми указанных характеристик системы. Кроме того, использование колебаний высших типов в резонаторах больших размеров затруднено вследствие сгущени их частотного спектра, а наличие неоднопородности (катушки ЯМР) в многомодовой системе приводит к сильному изменению структуры электромагнитного пол в резонаторе и образце, что в свою очередь создает большие трудности при анализе получаемых результатов. Цель изобретени - расширение частотного диапазона работы в области мил- - лиметрового и субмиллиметрового диапазона , повышение чувствительности и разрешающей способности спектрометра. Поставленна цель достигаетс тем, что в резонансной системе спектрометра ДЭЯР, состо щей из колебательного контура СВЧ с элементами св зи и помещенной в него катушки ЯМР, охватывающей кювету с образцом, в качестве колебательного контура СВЧ использован открытый резонатор, одно из зеркал которого содержит корректор фазы отраженной волны, выполненный в виде фазокомпен- сирующего поршн , имеющего одинаковое с образцом поперечное сечение и идентичную с зеркалом резонатора кривизну торцовой поверхности, причем катушка ЯМР выполнена в виде двойной дифракционной решетки, при этом ее плоскость расположена перпендикул рно -оси открытого резонатора . В объеме открытого резонатора перпен дикул рно его оси располагаетс двухслойна ленточна дифракционна решет- . ка, элементы которой напылены на торцы кварцевой кюветы, в которой располагаетс образец, а их концы соединены таким образом, что они образуют пр моугол ную катущку ЯМР. Дл того, чтобы направлени высокочастотного магнитного ЯМР-пол , СВ4-пол и внешнего посто нного магнитного пол были взаимно перпендикул рны (необходимые услови дл наблюдени ДЭЯР), элементы решеток ори ентирукугс параллельно вектору магнитного СВЧ- пол (Н-пол ризаци ). Расчет квазиоптической дифракционной системы ДЭЯР показывает необходимость : выбора параметров двухслойной дифракционной решетки таким обра, юм, чтобы она была максимально прозра ной дл СВЧ- колебаний, и учета ситуации, при которой возможна сильна утечка энергии из системы за счет возбуждени медленных волн в диэлектрическом материале кюветы. На фиг. 1 представлена предлагаема резонансна система спектрометра ДЭЯР, общий вид; на фиг. 2 - катушка ЯМР с кюветой и образцом. Система содержит нижнее 1 и верхнее 2 зеркала открытого резонатора (ОР), . которые с помощью волноводов 3 и 4 соединены с генератором дифракционного излучени (ГДИ) и приемником. Внутри ОР размещаетс катушка ЯМР 5 в виде кварцевой кюветы 6. В катушке содержитс исследуемый образец 7 и она выполнена в виде двухслойной дифракционной решетки, напыленной на кварцевую кювету 6. По оси ОР на одном из его зеркал, вблизи которого помещаетс кювета 6 с образцом 7, установлен фазокомпенсирую- щий поршень 8. Катушка 5 соедин етс , коаксиальным кабелем 9 с генератором ВЧ-колебаний. Резонансна система спектрометра ДЭЯР работает следующим образом. ОР возбуждают электромагнитной СВЧ-энергией, поступающей по волноводу 3, а катушку 5 - с помощью высокочастотной энергии, поступающей по коаксиальному кабелю 9, Образец 7, наход щийс в кварцевой кювете 6, располагают в ОР таким образом, что он находитс в максимуме напр женности магнитного и минимуме электрического СВЧ-пол , Перпендикул рность магнитных силовых линий в катушке ЯМР 5 и ОР, необходима дл экспериментов по ДЭЯР, обеспечиваетс тем, что в двухслойной ленточной решетке возбуждаютс колебани с Н-по ризацией. Соответствующий выбор амплитуд и частот СВЧ- и ВЧ-колебаний и величины внешнего посто нного магнитного пол , ориентированного вдоль оси ОР, привод т к поглощению электромагнитной энергии. Этот сигнал регистрируетс приемным устройством , к которому он подводитс волноводом 4. С помощью фазокомпенсирующего поршн 8 добиваютс минимума дифракционных потерь на образце, Таким образом, в предлагаемой конструкции резонансной системы миллиметрового диапазона вопрос органического объединени резонансных контуров решен путем сочетани квазиоптической резонансной системы и двухслойной дифракционной решетки, выполн ющей роль катушки ЯМР. Применение такой конструкции дл спектрометров позвол ет значительно увеличить их чувствительность и разрешающую способность, расширить класс исследуемых веществ в область, где они имеют большое начальное расщепление энергетических уровней, уменьшить трудности, св занные с монтажом образца, и открывает возможности по созданию таких систем не только в миллиметровом, но также ;и в субмиллиметровом диапазоне волн. Формула изобретени Резонансна система спектрометра двойного электронно- дерного резонанса, состо ща из колебательного контура сверхвысоких частот (СВЧ) с элементами св зи и помешенной в него катушки дерного магнитного резонанса (ЯМР), охватывающей кювету с образцом, о т л и чающа с тем, что, с целью рас8 6 щирени частотного диапазона работы в области миллиметрового и субмиллиметрового диапазона, повьпиени чувствительности и разрешающей способности спек- трометра . в качестве колебательного контура СВЧ использован открытый резонатор , одно из зеркал которого содержит корректор фазы отраженной волны, выполненный в виде фазокомпенсирующего пс мин , имеющего одинаковое с образцом поперечное сечение и идентичную с зеркалом резонатора кривизну торцовой поверхности, i причем катушка ЯМР выполнена в виде двойной дифракционной решетки, при этом ее плоскость расположена перпендикул рно оси открытого резонатора. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Пул Ч. Техника ЭПР-спектроскопии, Мир, 1970, с. 355-360/
- 2.Там же, с. 194-198 (прототш).Ли1 npucHHUKif
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802864098A SU868506A1 (ru) | 1980-01-04 | 1980-01-04 | Резонансна система спектрометра двойного электронно- дерного резонанса |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU802864098A SU868506A1 (ru) | 1980-01-04 | 1980-01-04 | Резонансна система спектрометра двойного электронно- дерного резонанса |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU868506A1 true SU868506A1 (ru) | 1981-09-30 |
Family
ID=20869854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU802864098A SU868506A1 (ru) | 1980-01-04 | 1980-01-04 | Резонансна система спектрометра двойного электронно- дерного резонанса |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU868506A1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2602425C1 (ru) * | 2015-10-28 | 2016-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский Федеральный Университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Способ и устройство для возбуждения и детектирования ядерного магнитного и квадрупольного резонансов |
-
1980
- 1980-01-04 SU SU802864098A patent/SU868506A1/ru active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2602425C1 (ru) * | 2015-10-28 | 2016-11-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Балтийский Федеральный Университет имени Иммануила Канта" (БФУ им. И. Канта) | Способ и устройство для возбуждения и детектирования ядерного магнитного и квадрупольного резонансов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4446429A (en) | Microwave resonator | |
KR890004079B1 (ko) | 핵자기 공명 시스템용 안테나 프로브 | |
EP2875369B1 (en) | Crossed-loop resonators | |
US4504788A (en) | Enclosed loop-gap resonator | |
US9287606B2 (en) | Dual-mode microwave resonator device and method of electron spin resonance measurement | |
Bramley et al. | Electron paramagnetic resonance spectroscopy at zero magnetic field | |
US3559043A (en) | Bimodal cavity resonator and microwave spectrometers using same | |
Rinard et al. | Easily tunable crossed-loop (bimodal) EPR resonator | |
US4314204A (en) | Resonator for electron spin resonance experiments | |
JP4266216B2 (ja) | Nmr・esrアンテナ及びそれを用いた分析装置 | |
US5739690A (en) | Crossed-loop resonator structure for spectroscopy | |
US6150817A (en) | Magnetic resonance apparatus having reduced "dead time" | |
US3798532A (en) | Electron double resonance spectrometer with a microwave cavity bridge arrangement | |
WO1997038331A9 (en) | Crossed-loop resonator structure for spectroscopy | |
JP2022033007A (ja) | 複数の導体ループを備える、虹彩アパーチャのためのマイクロ波結合装置 | |
Rohrer et al. | Fabry-Perot resonator for high-field multi-frequency ESR at millimetre and submillimetre wavelengths | |
WO2016179523A1 (en) | Apparatus and method for nuclear magnetic resonance utilizing dynamic nuclear polarization | |
US3609520A (en) | Bimodel cavity resonator for microwave spectrometers | |
SU868506A1 (ru) | Резонансна система спектрометра двойного электронно- дерного резонанса | |
JP6517901B2 (ja) | Hf共鳴装置アセンブリ、測定プローブ、および磁気共鳴装置 | |
EP0937262B1 (en) | Method for reducing "dead time" in a magnetic resonance apparatus | |
Seck et al. | A sensitive broadband high-frequency electron spin resonance/electron nuclear double resonance spectrometer operating at 5–7.5 mm wavelength | |
RU2095797C1 (ru) | Спектрометр электронного парамагнитного резонанса | |
RU2711228C1 (ru) | Высокочастотный спектрометр электронного парамагнитного резонанса | |
RU2711345C1 (ru) | Высокочастотный спектрометр электронного парамагнитного резонанса |