Учебный спектрометр электронного парамагнитного резонанса

СООЗ СОВЕТСКИХКЦвмпюевииРЕСПУБЛИК 10069 ТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР к датоесному свидетельств(21) 2916630/18-25 (22) 25.04.80 (46) 23.03.83. Бюл. 9 11 .(72) В.С.Вариченко, В,А.Жидович, В.Ф.Стельмах и Л.В.Цвирко (71) Белорусский научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им. А.Н.,СевЧенко при Белорусском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. В.И.Ленина (53) 538.69.083.2(088.8) (56) 1. Пул Ч. Техника ЭПР-спектроскопииМ., Мир,. 1970, с.30-40,2, Техническая инструкция и опи сание по эксплуатации спектрометра ЕН. Н/П Карл Цайсс Иена, ГДР. М., Внешторгиздат, 1974.3. Техническая инструкция и описание по эксплуатации спектрометра РЭ. ПО Аналитприбор. Смоленск, 1974 (прототип). 8(54( (57) УЧЕБНЫЙ СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА,содержаший генератор сверхвысокочастотного поля (СВЧ), измерительный резонатор, детектор СВЧ, блокполучения магнитного поля к блокрегистрации изменения мощности СВЧо т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения эффективностиучебного процесса, измерительныйрезонатор соединен с одной стороныс генератором СВЧ., а с другой сто-.роны - с детектором СВЧ в единыйблок, причем входная диафрагма измерительного резонатора непосредственно является выходной диафрагмойгенератора еИзобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) иможет,быть ис 1 ользова" но в приборостроительной промышлен" ности при изготовлении спектрометрон ЭПР для учебных целей и экспресс анализа.Известны супергетеродинные спект" рометры, содержащие сигнальный и гетеродинный генераторы СВЧ, вентиль СВЧ, циркулятор, фазовращатель, аттенюаторы,измерительный резонатор, смеситель СВЧ, соединительные элементы и элементы согласования тракта СВЧ, усилитель и детектор промежуточной частоты и блок получения магнитного поля ( 1 3.Известны также спектрометры ЭПР с резонатором отражательного типа, содержащие генератор СВЧ, нентиль, .ослабитель мощности СВЧ, измерительный резонатор, циркулятор, детектор СВЧ, соединительные элементы и элементы согласования СВЧ-тракта, а также блок автоматической подстройки частоты, блок получения магнитного поля и блок регистрации изменения мощности СВЧ (2.Известные спектрометры отлича" ются сложностью настройки и процесса измерения, что затрудняет их ис.пользование н учебных целях.30Наиболее близким .техническим решением является учебный спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий генератор сверх" высокочастотного поля (СВЧ), измерительный резонатор, детектор СВЧ (31.Однако его применение в лабораторном практикуме не является недостаточно эффективным, так как восприятие метода спектроскопии электронно го парамагнитного резонанСа затруднено сложностью оборудования.Целью изобретения является .повышение эФфективности учебного процесса. 45Указанная цель достигается тем, что н учебном спектрометре электронного парамагнитного резонанса, содержащем генератор снерхвысокочастотного поля (СВЧ), измерительный 50 ,резонатор, детектор СВЧ, блок полу:чения магнитного поля и блок регист 1 рации изменения мощности СВЧ, измерительный резонатор соединен с одной стороны с генератором СВЧ, а с дру гой - с детектором СВЧ н единый блок, причем, входная диафрагма измерительного резонатора непосредственно является выходной диафрагмой генератора.На чертеже представлена схема учебного спектрометра электронного парамагнитного резонанса.Учебный спектрометр ЭПР содержит генератор 1 СВЧ, например, на осноне полупроводникового генератор Фного диода, входную диафрагму 2,измерительный резонатор 3, выходную диафрагму 4, детектор СВЧ 5,блок б модулятора, петлю 7 модуляцииблок 8 получения магнитного поля,блок 9 регистрации изменения мощности СВЧ,. блок 10 питания генератора СВЧ, учебный образец, содержащий парамагнитные центры 11.Генератор 1 снерхвысокочастотного поля (СВЧ) непосредственносоединен с входной диафрагмой 2измерительного резонатора 3, выходная диафрагма 4 которого, в своюочередь, непосредственно соединенас детектором СВЧ 5 в единый блокбез использованиядополнительныхсочленяющих нолноводных.элементовтак, что входная диафрагма 2 измерительного резонатора 3 по существуявляется выходкой диафрагмой генератора 1.Учебный спектрометр работает сЛедующим образом.С помощью. блока 8 получения магнитного поля,н месте расположенияучебного. образца, содержащего парамагнитные центры 11, получают магнитное поле необходимой для наблюдения сигнала ЭПР величины и стабильности,а с помощьюблока б модулятора ипетли 7 модуляции осущестнляют необходимую для повышения чувствительности спектрометра высокочастотнуюмодуляцию магнитного поля, Генера-,тор 1 СВЧ обеспечивает подачу черезвходнуюдиафрагму 2 н измерительныйрезонатор 3 мощности СВЧ, резонансное поглощение которой регистрируется детектором 5 и блоком 9 регистрации изменения мощности СВЧ.При этом существенным является точто благодаря непосредственной связи СВЧ генератора 1 через диафрагму2 с измерительным резонатором 3,последним осуществляется захват истабилизации частоты генератора 1.Установка необходимого диапазоназахвата и стабилизации частоты,нужного уровня мощности в измерительном резонаторе 3, обеспечениебезопасного для работы детектора 5и оптимального для получения заданной чувствительности уровня мощности на нем .осуществляется известными способами,например выбором размеров отверстий входной и выходнойдиафрагм при изготовлении спектрометра и установкой электрического.режима генератора СВЧ 1.Частота генератора СВЧ в условиях стабилизации внешним резонатором контролируется резонатором присмене учебного образца, перемещенииего в необходимых пределах н резонаторе, при появлении других дестабили.зирующих факторов, например температурных.Заказ 2128/66 Тираж 871 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.Технико-экономический эффект учебного спектрометра ЭПР определяется повышением эффективности учебного процесса, так как отпадает необходимость испольэоватьв спектрометре блок автоматической подстройки частоты и появляется возможность упрощения конструкции тракта СВЧ, а также обеспечивается упрошение процесса настройки спектрометра в целом при выполнении им учебных функций. 1 фКроме того, конструкция учебного .спектрометра ЭПР дает. воэможность заметно уменьшить габариты и вес спектюометра, упростить их проиэводство, ремонт, повысить техникубезопасности, а также снизить ихстоимость и обеспечить реализациюфронтального учебного лабораторногопрактикума по спектроскопии ЭПР. Вместе с тем предлагаемое рещение может быть. использовано при разработке специализированных спектрометров-анализаторов, включаемых в ,состав технологических линий, а также малогабаритных спектрометров для экспресс-анализа концентрации парамагнитных центров в физико- химических объектах.