Анализатор концентрации парамагнитных центров

,аг//х//еъ 78 РгРфадс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) 1. Авторское9 484452, кл. 6 02. ЯсЬоЬег Х,1 впшпц с(ег Яр 1 п 1 сбег рагащаупе 1 всвопапк. Ее 1 спг 1 с13, М 10, р. 38 СВЧ, подключенный к измерительномурезонатору, блок регистрации и модулятор с катушками модуляции магнитногополя,отличающийсятем, что, с целью повышения точностианализа и сокращения времени измере-ний, в него дополнительно введенывторой модулятор с электродами длясоздания модулирующего электрическогополя на калибровочном образце, второй блок регистрации и вычитающийусилитель, в качестве калибровочногообразца в ,дено парамагнитное вещество, облада;:щае злектрополевым эФФектом, причем сигнальные входы первогои второго блоков регистрации соединены с выходом блока СВвходы - с выходами первмодуляторов соответстведы подключены к входамус ил ч т Рл я,10 3655 рои модулятор с элс ктродами для соз -дания модулирующего э.1 ектрическогополя на калибровочном Образце, второй блок регистрации и выч 11 тающийусилитель, в качестве калибровочного образца введено парамагнитноевещество, обладающее электрополевымэффектом, причем сиг:1 пльные входыпервого и второго блоков регистрациисоединены с выходом блока СБЧ, опорные входы соединены соответственновыходами первого и второго модуляторов, а выходы подключены ко входамвычитающего усилителя.На чертеже представ;1 ена блок-схемаанализатора концентрации парамагнитных центров,Анализатор содержит электромагнит1 с блоком 2 управления, измеритель -ный резонатор 3 с исследуемым 4 икалибровочным 5 образцами, блок 6СВЧ, модулятор 7 с катушками В модуляции магнитного поля, второй модулятор 9 с электродами 10 для создания модулирующего электрического по -ля на калибровочном образце 5, блок11 регистрации суммарного сигналаЭПР от исследуемого и калибровочногообразцов на частоте модуляции маг -нитного поля и второй блок 12 регистрации сигнала ЭПР от калибровочногообразца на частоте модуляции электрического поля. Сигнальные входы блоков 11 и 12 соединены с выходом бло -ка СВЧ б, опорные входы - с выходами модуляторов 7 и 9, а выходы подключены ко входам вь 1 читающего усили -теля 13.Анализатор работает следующим образом.Исследуемый 4 и калибровочный5 образцы помещают в одну и ту жеобласть измерительного резонатора 3,расположенного между полюсными наконечниками электромагнита 1, и облучают электромагнитным излучением отблока 6 СВЧ. Задание начального значения магнитного поля и его развертка осуществляется блоком 2 управления. Моду 11 яция магнитного поля наисследуемом и калибровочном образцахпроизводится с помощью катушек лодуляции Ц, на которые подается сигналчастоты ш с модулятора 7 магнитноополя. Изменение магнитного поля повремени на исследуе 1 ло 1 л и калибровоч -ном образцах без учета развертки магнитного поля опись 1 пается выражением Цель изобретения - повышение точности анализа и сокращение времени измерений,55Поставленная цель достигается тем, что в анализатор концентрации парамагнитных центров, содержащий электромагнит с блоком управления измерительный резонатор с исследуе мым и калибровочным образцами, блок СВЧ, подключеннь 1 й к измерительному резонатору, блок регистрации и модулятоо с катушками модуляции магнитного поля, дополнительно введены вто Н= - Н э 1 пт.,2 ч где П - амплитуда модуляции магнитного поля.Иодулирующее магнитное поле час - тотой М прикладывают к калибровочному Образ Цу 5 с 11 моЩею электродов 10, соединенных с модулятором 9, -. эквивалентно модуляпни магнитного Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использовано при разработке аппаратуры дляколичественного анализа веществ методом электронного парамагнитногорезонанса (ЭПР) . 5Известен анализатор концентрациивеществ методом ЭПР, в котором исследуемый и калибровочный образцыпомещают в один и тот же объем резонатора поочередно (13. 10Точность известного устроистваограничена погрешностью, обусловленной изменением параметров измерительного резонатора при смене образцови временной нестабильностью коэффициента передачи системы регистрации.Общее время измерения включает времяраздельной регистрации спектров отисследуемого и калибровочного образцов. Известное устройство не позволяет осуществлять непрерывный контроль концентрации исследуемого вещества,Наиболее близким к изобретениюявляется анализатор концентрации парама.гнитных центров, содержащийэлектромагнит с блоком управления,измерительный резонатор с исследуемым и калибровочным образцами, блокСВЧ, подключенный к измерительномурезонатору, блок регистрации и модулятор с катушками модуляции магнитного поля (.2.Регистрация сигналов ЭПР ведетсяна одной частоте модуляции, а устранение перекрытия спектров от исследуемого и калибровочного образцов осуществляется соответствующим выборомЗ-фактора калибровочного образца. Таким образом, спектры сигналов разделены по полю, а, следовательно, и 40по времени регистрации.Недостатком известного устройстваявляется то, что из-за разнесениярегистрации спектров во времени точност.о измерения концентрации Остается невысокой и обусловлена временнойнестабильностью всей системы регистрации и нелинейностью развертки магнитного поля в диапазоне регистрацииспектров исследуемого и калибровочного образцов. Кроме того, последонательная запись и обработка спектров увеличивает время измерения.103 Ь 5 Составитель В, Маиор ин Техред И,Метелева Кор,ектор А в Зимокосов Редактор С. Тимохина Тираж 823 Подписное В 11 ИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 45Заказ 320/42 Филиал ППП Патент, г, ужгород, ул. Проектная, 4 поля чолько на калибровочном образцепо закону 112( ) = й(1 о+ - . Е здп д 21)ф1М где А - коэффициент, характеризуюшийсмещение резонансного значения магнитного поля калибровочного образца при воздействии на него электрическогополя;Ер - начальное значение напряженности электрического поля;Е - амплитуда модуляции электрического поля.Значение поля Ер выбирается таким,чтобы совместить центры линий ЭПРисследуемого и калибровочного образцов.Суммарный сигнал ЭПР от исследуемого 4 и калибровочного 5 образцовна частоте модуляции ы регистрируется блоком 11 регистрации, а сигналЭПР от калибровочного образца 5 начастоте модуляции ы - блоком 12. Полученные сигналы поступают на входывычитающего усилителя 13, на выходекоторого формируется сигнал толькоот исследуемого образца 4,Преимуществом предлагаемого анализатора концентрации парамагнитныхцентров перед известным является одновременная регистрация спектров исследуемого и калибровочного образцов.Поэтому нестабильность резонансныхусловий и нестабильность коэффициснтов передачи систем регистрации одинаковым образом сказывается на точности регистрации спектров этих образцов, чем достигается более высокая точность анализа концентрации.Совмещение спектров исследуемого и калибровочного образцов осуществляется путем прикладывания к калибровочному образцу постоянного электрического поля нужной величины,Так как регистрация спектров ис 5 следуемого и калибровочного образцовосуществляется одновременно и параллельно по двум каналам, а сравнение этих спектров производится в одини тот же момент времени, общее время10 измерения концентрации сводится кминимуму. Это позволяет производитьнепрерывный контроль концентрациипарамагнитных центров в исследуемомобразце.Таким образом, в предлагаемоманализаторе концентрации за счет од-новременной регистрации спектровЭПР от исследуемого и калибровочногообразцов, размещенных в одной рабочей области измерительного резонатора, повышается точность анализа исокрашается время измерения.При реализации предложенного анализатора концентрации в качестве калибровочного образца используетсякристалл ХпХО,( Сгтолщиной 10 мкм,имеюций коэффициент А = 10 Э/В. Электрическое поле прикладывается к калибровочному образцу вдоль кристаллографической оси симметрии второго30 порядка и составляет угол 30 по отношению к направлению поляризующегомагнитного поля.Время измерения концентрации определяется главным образом временем35 прохождения резонансного значенияспектральной линии и в 2-3 раза меньше, чем при последовательной регистрации спектров, при этом относительная ошибка измерения уменьшается До4 О ЗЪ.