Способ стабилизации резонансных условий в радиоспектрометре электронного парамагнитного резонанса

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 24 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЕНИЯ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕГЕЛЬСТВУ/18-2513Бюл. 9 32нев, В.А. Фигурин,С,С. Шушкевичский ордена Трудовогомени государственныйим. В,И. Ленина083(088, 8) Ч, Техника ЭПР-спектро"(54)(57) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ РЕЗОНАНСНЫХ УСЛОВИЙ В РАДИОСПЕКТРОМЕТРЕ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА, включающий модуляцию резонансного параметра опорного образца, о т л и - чающий ся тем, что, сцелыо расширения динамического диапазона и повышения коэффициента стабилизации, в качестве опорного образца выбирают парамагнитное вещество с электрополевым эффектом, воздействуют на него изменяющимся электрическим полем, причем модуляцию резонансного . параметра осуществляют по сигналу, пропорциональному изменению резонансных условий для опорного образца.еИзобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при создании радиоспектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) высокого разрешения.ФИзвестен способ стабилизации резо нансных условий в радиоспектрометре (ЭПР), заключающийся в независимой стабилизации частоты источника электромагнитного излучения по частоте измерительного резонатора и напряжен ности поляризующего магнитного поля Н по датчику Холла (,1 .Техническая реализация укаэанного способа позволяет получить относительные нестабильности частоты и 15 напряженности магнитного поля порядка 10. Однако стабильность резоНансных условий при таком способе стабилизации является невысокой и не достигает приведенной величины.20Наиболее близким к предлагаемому является способ стабилизации резонанс.ных условий в радиоспектрометре ЭПР, ,включающий. модуляцию резонансного Параметра опорного образца, При этом опорный образец помещается в магнитное поле, создаваемое электромагнитом и вспомогательными катушками раз" вертки магнитного поля, и на него также накладывается электромагнитное излучение той же частоты,что и на исследуенйй образец. Согласно этому способу обеспечивается стабилизация отношения частоты электромагнитного излучения к напряженности магнитного поля для опорного образца. 35 При этом любой уход частоты излучения компенсируется соответствующим ему изменением величины поляризующего магнитного поля, в результате чего резонансные условия для опорно го образца поддерживаются с заданной точностью.Развертка поляризующего.магнитного поля на исследуемом Образце осуществляется путем компенсации измене ний резонансных условий для опорного образца, возникающих за счет развертки магнитного поля на нем с помощью вспомогательных катушек развертки. При этом долговременная стабильность развертывающегося магнитного поля вспомогательных катушек определяется применяемой системой его стабилизации по току и составляет около 1021.Согласно известному Способу нестабильность развертывающегося магнитного поля оказывает влияние на стабильность развертки фполяризующего магнитного поля. Поэтому диапазон стабилизации резонансных условий для исследуемого образца определяется не только тем, насколько близко расположены резонансные значения для опорного и исследуемого образцов,а и стабильностью развертки поля вспомогательных катушек. В случае, когда резонансу ные значения магнитных полей дляисследуемого и опорного образцов совпадают, диапазон стабилизации максимален,Если необходимо обеспечить стабильность резонансных условий 10 призначении полярнзующего магнитногополя, равного 3500 Э, то максимальный диапазон стабилизации магнитногополя й Н,составит 35 Э.Цель йзобретения - расширение динамического диапазона и повышениекоэффициента стабилизации,указанная цель достигается тем,что согласно способу стабилизациирезонансных условий в радиоспектрометре ЭПР, включающему модуляциюрезонансного параметра опорного образца, в качестве опорного образцаиспользуют парамагнитное веществос электрополевым эффектом, воздействуют на него изменяющимся электрическим полем, причем модуляцию ре"зонансного параметра осуществляютпо сигналу, пропорциональному изменению резонансных условий для опорного образца.На чертеже представлена блок-схема устройства, позволяющего реализовать предлагаемый способ,ИЗмерительный резонатор 1 с исследуемьщ образцом 2 и вспомогательный резонатор 3 с опорным образцом4 размещены между полюсными наконечниками электромагнита 5, которыйсоздает поляризующее магнитное полеНн ц со с габильностью дНнцц, 3 адаваемое блоком б управления магнитнымполем. В качестве опорного образцаиспользуетсяпарамагнитное вещество с злектрополевым эффектом, резонансное значение магнитного поля Н,для которого определяется величинойприложенного к нему электрическогополя Е; Н= АЕ, где А - коэффициентпропорциойапьностиРазвертка поляризующего магнитногополя на величину аН осуществляетсяпутем изменения величины электрического поля на электродах 7, междукоторыми расположен опорный образец.Одновременно на исследуемый иопорный образцы подается электромагнитное излучение частотой М с выхода блока 8 СВЧ, на втором выходе которого при развертке магнитногополя на,исследуемом образце формируется сигнал ЭПР, который после блока 9 регистрации поступает на входсамописца 10, Стабилизация резонансных условий для исследуемогообразца осуществляется путем привязки точки пересечения нулевого значенияпервой производной сигналапоглощения опорного образца.Сигнал поглощения опорного образца регистрируется блоком 11 Формирования опорного образца, вход кото- г1038850 Составитель В. МайоршинРедактор С. Квятковская" ТехредЖ.Кастелевич . Корректор;В Бутяга Заказ б 222/51 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий. 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 рого соединен с выходом вспомогательного резонатора 3. Усилитель 12ошибки, первый вход которого соединен с-выходом блока 11, а второйс нулевым потенциалом, формируетсигнал соответствующего знака,пропорциональный отклонению значениямагнитного поля вн(Е), задаваемогоблоком 13 генератора развертки, отначального значения Ня которыйподается на вход Х самописца 10 и навход блока б управления магнитнымполем электромагнита 5, завлекая отрицательную обратную связь системзстабилизации по сигналу опорногообразца. Таким образом, обеспечивается. стабильность резонансных условий для каждой точки развертывающегося магнитного поля. При этом известно, что стабильность. развертки электрического поля превышает стабильность токовой развертки магнитного поля более, чем на порядок. Отсюда диапазон стабилизации резонансных условий с помощью предлагаемого способа с точностью до 10 и Н щч 3500 Э составляет более 350 Э йли при сохранении диапазона стабилизации, рав, ным 35 Э стабильность резонансныхусловий будет в, 10 раэ выше,Способ позволяет исключить уменьшение динамического. диапазона стабилизации из-за несовпадения резонансных значений магнитных полей дляисследуемого и опорного образцовсмещением в нужную сторону резонанс.ного значения дляопорного образцапутем подачи на него постоянного 1 О электрического поля соответствующейвеличины.П р и м е р. При практической реализации предлагаемого способа в качестве опорного образца используют.кристалл 2 аИО "Сгз+толщиной 10 мкм,имеющий коэффйциент АВ/Э. Стабильность резонансных условий 10обеспечивается в диапазоне 300 Э,Дополнительным преимуществом предлагаемого способа является возможность размещения резонатора с опорным образцом вблизи резонатора сисследуемым и даже помещение опорного образца в измерительный резонатор поскольку исключается влияние развертки поля на опорном образце на развертку поляризующего магнитного поля, имевшее место в известномспособе стабилизации.