Спектрометр электронного парамагнитного резонанса

(191 (11),СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБ ЛИК Збр 0 01 И 24/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙИ ОТНРЬПИЙ(21)3468013/1825 зазоре магнита, блок регистрации (22)12.07,82 ЭПР-сигнала и блок ВЧ-модуляции с мо, (46)07.01.84, Вюл. В 1 дуляционными катушками в зазоре маг- (72)В.З. Драпкин, К.В. Зайцев, нита; систему автоматической под- Р.С. Иарон и А.С. Сердюк стройки частоты, подключенную к нз- (71)Ленинградский ордена Ленина влек-, мерительному резонатору через блок тротехннческий"институт им. В.И,Улья- СВЧ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, нова (Ленина) что, с целью расьжрения динамичес- (53)621.317.4(088,8) . . кого диапазона автоматической стаби- (56)1. Веру Дж, Болтон Дж. Теория и .: лизации частоты спектрометра по практическое приложение метода ЭПР. : измерительному резонатору, спектро- М., фМир", 1975, метр ЭПР имеет СВЧ-смеситель с П-об 2. Радиоспектрометр электронноГо разной амплитудно-частотной харак парамагнитного резонатора .РЭ 130 б.теристикой и дополнительный СВЧ-гене- Техническое описание и инструкция ратор широкого диапазона электронной по эксплуатации разработка СКВ Анели- перестройки частоты, на два входа тического Приборостроения ИТО АН СССР., смесителя подключены основной и до-(прототип) .. полнительный СВЧ-генераторы, выход (54)(57) СПЕКТРОИЕТР ЭЛЕКТРОННОГО . смесителя через блок СВЧ подан на ПАРМЯГИИТНОГО .РЕЗОНАНСА (ЭПР), содЕР измерительный резонатор, выход систежажий электромагнит,с системой пита- иы автоматической подстройки частония, основной сВч-генератор, блок ты подключены к дополнительному сВч-ге- СВЧ е измерительным резонатором внератору,Изобретение относится к радиоспектроскопии электронного парамагнитного резонанса ЭПРВ практике измерений, выполняемых методом ЭПР, наиболее широкоераспространение получили спектрометры трех-сантиметрового диапазонас ВЧ-модуляцией магнитного поля ирабочим резонатором, работакщим наотражение 13.Наиболее близким к предлагаемому 10является спектрометр ЭПР, содержащийэлектромагнит, соединечный с системой питания, генератор СВЧ, блокСВЧ с измерительным резонатором, взазоре электромагнита, блок регистрации ЭПР-снгнала и блок ВЧ-модуляции с модуляционными катушкамив зазоре магнита, систему АПЧ, выходкоторой соединен с генераторомСВЧ 2 ,20Недостатком известного спектрометра является ограниченный динамйческий диапазон работы системы автоматической подстройки частоты ( АПЧ 1В современных спектрометрах исполь".;зуют генераторы СВЧ на отражательных клистронах или на диодах Ганна.Они имеют диапазон электронной перестройки частоты порядка 10 МГц дляпервого н 1-2 МГц для второго типагенераторов. Отражательные клистроны имеют требуемые, с точки зренияч вствительноти спектрометра,шумовые характеристики только при работе вблизи максимума эоны генерации, Именно это обстоятельство и 35ограничивает динамический диапазонАПЧ таких генераторов. В генераторах на диодах Ганна электронное управ.ление частот осуществляют варактором, Диапазон управления частот в 40этом случае определяется степеньксвязи вактора с генератором, котораяне может быть сделана достаточно большой из-за недопустимого ухудшенияшумовых характеристик генератора.Цель изобретения - расширениединамического диапазона автомати- .ческой стабилизации частоты спектрометра по измерительному резонатору.Гоставленная цель достигаетсятем, что в спектрометр ЭПР, содержащий электромагнит с системой питания, основной СВЧ-генератор, блокСВЧ с измерительным резонатором взазоре магнита, блок регистрацииЭПР-сигнала и блок ВЧ-модуляции смодуляционными катушками в зазоремагнита, содержащий систему автоматической подстройки частоты, подключенную к измерительному резонаторучерез блок СВЧ, введены СВЧ-смеси 60тель с П-образной амплитудно-частотной характеристикой и дополнительныйСВЧ-генератор широкого диапазона.электронной, перестройки частоты,на два входа смесителя подключены 65 основной и дополнительный СВЧ-генераторы, а выход смесителя через блок СВЧ годан на измерительный резонатор, выход системы АПЧ, несущий сигнал частотной расстройки относительно измерительного резонатора, подключен к дополнительному СВЧ-генератору, к его управляющему элементу электронной перестройки частоты генерации.На чертеже представлена блок-схема спектрометра электронного парамагнитнсго резонанса.Спектрометр ЭПР содержит электромагнит 1 с системой 2 питания, основной СВЧ-генератор 3, блок СВЧ 4 с измерительным резонатором 5 в зазоре магнита, блок 6 регистрации ЭПР-сигнала и блок 7 ВЧ-модуляции с измерительными 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 частоты., На два входа смесителя подключены основной и дополнительный СВЧ-генераторы, выход смесителя через блок СВЧ подан на измерительный резонатор, Выход системы автоматической подстройки частоты подключен к дополнительному генератору.Спектрометр ЭПР работает следующим образомЭнергия СВЧ-колебаний от основного генератора поступает на первый вход смесителя, энергия от дополнительного генератора - на его второй вход. В смесителе образуются СВЧ-колебания, представляющие собою супер- позицию комбинационных частот вида ггде М - частота оеновного СВЧ-генератора;частота дополнительного СВЧ-генератора;в, - целые числа.На выходе смесителя благодаря П-образной АЧХ выделяют в зависимости от настройки генераторов частоту,ф + глибо 4 г - Мдг , точно равную собственной частоте измерительного резонатора. При частотном отклонении любого из двух генераторов от выбранного режима в системе АПЧ, использукщей измерительный резонатор в роли частотного дискриминатора, возникает сигнал ошибки, величин и знак которого соответствует расстройке частоты М,МАотносительно резонатора. Сигнал ошибки в роли управляющего сигнала поступает на элемент электронной перестройки частоты дополнитель1065749 фФ 11 кл Предлагаемыйспектрометр ЭПР ГОСТ В 16869-80 Параметр 111 кл/5 10 И, спин/Гс ного генератора и изменяет его частоту, а следовательно, и частоту.1 й 9так, чтобы величина расстроки стремилась к нулю. Остальные блоки спектрометра работают так же, как в .случае прототипа. Величина. ухода частот 5обоих генераторов ограничена уровнем технического решения этих генераторов. Так, суммарный часовой уходчастот основного и дополнительногогенераторов беэ применения их термостатирования составляет не более+2 МГц при колебаниях их температурына 10 С. При этом зона генерации основного СВЧ"генератора имеет зна чение не менее 300 МГц, а дополнительно СВЧ-генератора около 100 МГц при рабочей частоте 300 МГц. Поскольку укаэанные значения ухода частот этих генераторов суцественно меньше зон генерации, то работа предлагаемого спектрометра ЭПР устойчива.В таблице приведены требуемые по ГОСТ В 16869-80 и измеренные в процессе испытаний значения нестабильности рабочей частотыМн)нестабильности резонансных условий (К) и чувст- вительности 15 1 Заказ 11033/44828 Подписное ютввшюввал ППП "Патент",ород,ул.Проектная,4