Способ измерения времен релаксации парамагнитных центров вещества

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК З(59 6 01 М 24/1 О ГОСУДФРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ЗОБРЕТЕНИЯ ОЛИСА ЬСТВ(56) 1, Родионов В.Я. и др. Импный спектрометр-релаксометр 3-сметрового диапазона. для изученифектов дискретного насыщения икретной спектральной диффузии."Радиоспектроскопия", Пермь, 1911 с. 88.2. Авторское свидетельство СССВ 449638, кл. О 01 м 24/1 О, 1977(прототип). ульс- антия эфдис 78,ЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕН РЕИТНЫХ ЦЕНТРОВ ВЕ- йся в периодичесмагнитной системы щающим воэдейстм собой насьнцаюимпульс, синхроннозначение напряего магнитногоЬФ ВТОРСКОМУ СВИД ЩЕСТВА, заключающи ком выведении пара из равновесия возму вием, представпяющи щий микроволновый с которым изменяют женности поляризующ.801124208 А поля с нереэонансного на резонансное осуществляют модуляцию резонансногополяризующего магнитно; о поля по закону случайно флюктуирующей во времени функции, выбранной так, что еесреднее значение равно нулю, а среднеквадратичное отклонение превьппаетглубину кросс-релаксации, и с окон-чанием насьпцающего микроволновогоимпульса возвращают значение напряженности поляризующего магнитного поля к первоначальному значению, ирегистрации неравновесных сигнаповпарамагнитной восприимчивости, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности измерений,последовательно изменяют после каждого возмущающего воздействия времязадержки начала регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости, осуществляя ее привсех временах задержки, затем многократно повторяют весь цикл измерений, суммируя неравновесные сигналыпарамагнитной восприимчивости, соответствующие одинаковым временам задержек.1124208 1Изобретение относится к радио- спектроскопии, конкретнее к измерению времен релаксации парамагнитных центров вещества и может быть применеко в научно-исследовательских ин ститутах и лабораториях занимающихся вопросами твердого тела, лазерных материалов, белка и рядом вопросов физической химии, т.е. проблемами, требующими высокой точности измерения времен релаксации.Известен способ измерения времен релаксации парамагнитных центров вещества, заключающийся в том, что на парамагнитные центры вещества периодически подают возмущающее воздействие, представляющее собой насьпцающий микроволновый импульс, одновременно с которым осуществляют скачок поляризующего магнитного поля (ПМП) со значения, находящегося вне неоднородно уширенной линии электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), до значения, соответствующего выбранному для насьпцения между на неоднород но уширенной линии ЭПР. Одновременно с окончанием действия насьпцающего микроволнового импульса ПИП возвращают к первоначальному значению. Период повторения насьпцающих импульсов выбирают достаточным для возвращения парамагнитной системы к состоянию равновесия. Через некоторое регулируемого время задержки после насьнцающего импульса осуществляют быстрое прохождение ПМП через всю неоднород 35 но уширенную линию ЭПР и с помощью контрольного микроволнового поля той же частоты, что и насьпцающее, регистрируют неравновесные сигналы пара 40 магнитной восприимчивости, Для повышения чувствительности осуществляют накопление сигнала, повторяя при том же времени задержки быстрое прохождение необходимое число раз. Потом изменяют время задержки и регистри 45 руют сигнал в следующей временной точке, Таким образом проходят весь диапазон времен задержки и получают экспериментальную кривую 13. Прибор для осуществления способа позволяет исследовать парамагнитные образцы с временами спин-решетчатой релаксации и спектральной диффузии в пределах 300 мкс - 1 с, а также регистрировать сигнал, пропорциональный разности между насыщенным н ненасьпценным спектрами,1Педостатками данного способа явля.ются невозможность прямого измерения времен спин-решетчатой релаксациинизкая точность вследствиетемпературного дрейфа образца иэлектронного дрейфа устройства, невозможность проведения экспериментовпри плавном изменении внешних условий, воздействующих на образец,Наиболее близок к предлагаемомуспособ измерения времени релаксациипарамагнитных центров вещества,заключающийся в периодическом выведении парамагнитной системы из равновесия возмущающим воздействием, представляющим микроволновый импульс,синхронно с которым изменяют значение напряженности поляризующего магнитного поля с нерезонансного на резонансное и осуществляют модуляциюрезонансного поляризующего магнитного поля по закону случайно флюктуирующей во времени функции, выбранной так, что ее среднее значениеравно нулю, а среанеквапратичноеотклонение превышает глубину кроссрелаксации, и с окончанием насыщающего микроволнового импульса возвращают значение напряженности поляризующего магнитного поля к первоначальному значению, и регистрациинеравновесных сигналов парамагнитнойвосприимчивости2 1,Недостатками известного способаявляются низкая точность измерениявремени релаксации, обусловленнаядрейфом температуры образца и параметров релаксометра, и связанныес этим большие ошибки в разделениикривой спада на отдельные экспоненты,что вызывает большие трудности вопределении механизмов релаксации,Цель способа - повышение точностиизмерений.Поставленная цель достигаетсятем, что с оглас но с пос обу измерениявремен релаксации парамагнитных центров вещества, заключающемуся в периодическом выведении парамагнитнойсистемы иэ равновесия возмущающимвоздействием, представляющим собойнасьпцающий микроволновый импульс,синхронно с которым изменяют значение напряженности попяризующегомагнитного поля с нерезонансного нарезонансное, осуществляют модуляциюрезонансного поляризующего магнитного полн по закону случайно флюктуируюшей во времени функции, выбранСоставитель В.КрутскихТехред Л. Коцюбняк Корректор С. Шекмар щРедактор Л.Пчелинская Заказ 8271/33 Тираж 822 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ной так, что ее срепнее значение равно нулю, а среднеквадратичное отклонение превышает глубину кросс- релаксации, и с окончанием насыщаю- щего микроволнового импульса возвращают значение напряженности поляриэующего магнитного поля к первоначальному значению и регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости, последовательно изменяют после каждого возмущающего воздействия время задержки начала регистрации неравновесных сигналов парамагнитной восприимчивости,осуществляя ее при всех временах задержки, затеи многократно повторяют весь цикл измерений, суммируя неравновесные сигналы парамагнитной восприимчивости, соответствующие одинаковым временам задержек.Применение предлагаемого способа позволяет компенсировать дрейф релаксометра и температуры и, следовательно, уменьшить ошибку в определении времени релаксации в 2-3 раза, измерить с большой точностью времена релаксации на образцах с низкой концентрацией парамагнитных центров, накапливая сигналы до получения необходимой точности, увеличить количество полезной информации, получаемой эа время работы прибора за счет сокращения времени прогрева аппаратуры, а кроме того, получить зависимость релаксационных характеристик от внешних параметров, например температуры, при плавном их изменении,П р и м е р. Измеряют время спин- решетчатой релаксации (СРР) Т -анион радикала нафтазарина при 5 К. Точность измерений должна бь 1 ть не 24208 4ниже 17. Отношение сигнал/шум навыходе приемника - 1, 5. Возмущающеевоздействие представляет собой импульс микроволнового магнитного поля, 5подаваемый на образец при одновременной пилообразной модуляции ПМПс длительностью переднего фронта200 мкс. Мощность насыщающего импульса Н 1 = 50 мВт, его длительность 10= 200 мкс, Период повторения возмущающего воздействия Т = 3 с, Заодин период повторения возмущающеговоздействия с помощью контрольногомикроволнового магнитного поля Н.- 7,.1 мВт во время быстрбй разверткиПМП длительностью= 500 мкс иамплитудой 4 Э осуществляют однурегистрацию неравновесного сигнала,Выбирают число задержек М = 20, знащ чение постоянного ПМП Н = 3700 Э,амплитуда модуляции Н = 0,5 Э;частота модуляции ю= 500 кГц. Измерения начинают через 10 мин послевключения аппаратуры, в то время как 25 по способу-прототипу измерения начи"нают только после не менее 2-часового прогрева. Проводят три измерениявремАн СРР с разным числом накоплений эИзобретение позволяет повыситьточность измерений, а также получитьзависимость релаксационных параметров от внешних параметров.Так как время непрерывной работы 35спектрометра-релаксометра "Импульс"составляет 8 ч, то, следовательно,сокрашение воемени прогрева 10 минза один рабочий день почти на 253сокращает непроизводительные потери 40электроэнергии хладагента аморти 1 Эзации аппаратуры.