Спектрометр двойного эпр-гамма-резонанса

(71) Научно-исследовательский институт ядерной Физики при Томском политехническом институте им. С.М.Кирова (72) Н.П.Федоров и В.Й.Фальконич (53) 538.69.083.2.539,122 (088,8) (56) Ьос 1 с 1.А., КеъсЬегг. Б.Г. ИоззЬааег-Е 1 есйгоп ПоЫе Везопапсе 1.п БН (ТРе, АХ)(804)т 12 Н,ОИаръ. Кез 1972 ь 7 в 74 81Авторское свидетельство СССР У 1332206, кл. С 01 Б 24,10; 1985, (54) СПЕКТРОИЕТР ДВОЙНОГО ЗПР-ГАИМА. РЕЗОНАНСА Изобретение относится к резонансной спектроскопии и может быть использовано в спектроскопии гамма- магнитного резонанса.Целью. изобретения является уменьшение времени регистрации спектра за счет увеличения количетва исследуемого вещества.На фиг.1 изображена Функциональная схема спектрометра двойного электронного парамагнитного резонанса ЭПР-гамма-резонаноа; на фиг. 2 - конструкция измерительной ячейки спектрометра.Спектрометр (Фиг,1) содержит источник 1 постоянного магнитного поля (сверхпроводящий соленоид), размещенный на допплеровском приводе 2,месс,бауэровский источник 3 гамма-излучения, детектор 4 гамма-излучения.Секционированная кювета помещена в 2(57) Изобретение относится к резонансной спектроскопии и может, быть использовано в спектроскопии гамма- магнитного резонанса. Целью изобретения является уменьшение времени регистрации спектра за счет увеличения количества исследуемого вещества Цель достигается за счет того, что в качестве ячейки используется сборка из п(п 1) волноводов, в которой располагается кювета, состоящая из п секций, в каждой из которых находится исследуемое вещество. С увеличением числа п увеличивается количество вещества до необходимого.2.иле(фиг.2) измерительную ячейку 5,которая соединена с сверхвысокочастотным СВЧ-делителем 6 (кольцевым, например при числе каналов и2, или тройнико при и = 2), а с другой стороны соеди иена с СВЧ-сумматором 7 (конструкция та же, что и у СВЧ-делителя). СВЧ- делитель 6 соединен с СВЧ-генераторо 8, а СВЧ-сумматор 7 соединен с СВЧ- детектором 9.Измерительная ячейка срованной кюветой (Фиг.2) сволновод 10, фланец 11, крстенку 13, обьем 14.Кювета состоит из и секций (в данном случае а = 2). Каждая секция кюветы состоит.из крьппек 12 и стенок 13, образующихобъем 14 для размещения исследуемого образца. Толщина крьппек 12 секции, выполненных из материала, прозрачного для месс 16 Б.9400бяуэровского гамма-излучения, делает-ся как можно меньшей, такой, врикоторой сохраняется ее механическаяпрочность. Стенки кюветы. приклеиваются клеем к крышкам 12, Форма объема14 кюветы должна быть такой, чтобыполностью перекрывать образцом сечение прямоугольного волновода 1 О (требование корректного измерения поглощенной образцом СВЧ-мощности), а также "пропускать" максимум гамма-излучения. Исходя иэ этих условий, онаможет быть цилиндрической (наиболеепроста в изготовлении) или прямоугольной. Форма крышек 12 и посадочные места в прямоугольных волноводах 10, оканчивающихся Фланцамикак видно на фиг.2, выполнены таким.образом, чтобы кювета вставлялась 20в волноводную сборку по плотной посадке, причем так, .чтобы поверхнос ти крышек кюветы и внутренние поверхности широких стенок волноводов 10совпадали, тем самым не образуя неоднородиостей в волноводах,приводящих к переотражениям.Снектроиетр работает следующимобразом.Вначале регистрируется эпектронный парамагнитный резонанс, т.е. произвЬдится выбор величины напряженности магнитного поля, соответствующейвелйчине частоты СВЧ-генератора 8,при которой СВЧ-детектором 9 детек 35тируется пик поглощения СВЧ-излучения. Затем регистрируется мессбауэровский спектр поглощения, представляющий собой зависимость интенсивности прошедших через образец гаммаквантов и зарегистрированных детекторои гамма-излучения 4 от скоростидопплеровского привода 2. При этом.исследуемый образец находится в магнитном поле определенной величины,создаваемом источником 1 магнитногополя, и одновременно облучается СВЧ-,излучением Фиксированной частоты,т.е. находится в условиях ЭПР,50Необходимое число секций и и, соответственно, число волноводов (и) определяется следующим образом,Для длины волны СБЧ-излучения ЭПР-части спектрометра, равной 8 мм, размер сечения прямоугольного волновода будет а х Ь = 7,2 х 3,4 мм . Объем секйа йции кюветы равен п(- в ) Ъ2=3,14 (-"-) . 3,4 мм 120 мм . Для7 2 Е 9 3 мессбаузровских измерений необходимо иметь200 мг гемоглобина,имеющих примерный объем 200 мм, следовательно число секций п = 2,200120Для оптимальной регистрации спектра ЭПР по известному способу требует" ся 25 мг гемоглобина. Следовательно изобретение позволяет увеличить количество исследуемого вещества 200 мг--= 8 раз. Достигнуто уменьше-.ние времени получения спектра в 2,5раза, т.еменьше расчетного, равного181 что связано с поглощением гаммаизлучепия в крышках кюветы. Крометого, возникает возможность точно измерять, поглощенную в образце СВЧмощность, которая в зависимости отцели эксперимента может варьировать,ся в большом диапазоне от 10" до де 1сятков ватт, что, в свою очередь,позволяет точно измерять параметрыфизических процессов по спектрамдвойного резонанса, а также их дифференцировать,формула изобретенияСпектрометр двойного ЭПР-гамма- резонанса, содержащий источник постоянного магнитного поля, мессбауэ" ровский источник гамма-излучения, подсоединенный к допплеровскому приводу, детектор гамма-излучений, СВЧ- генератор, СВЧ-детектор и измерительную ячейку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения времени регистрации спектра за счет увеличения количества исследуемого вещества, спектрометр снабжен делителем СВЧ-мощности, сумматором СВЧ-мощности, имеющих п каналов, а измеритель- .ная ячейка выполнена в виде сборки из п(п1) волноводов, плотно соединенных широкими стенками, выполненными со сквозными сооснымн отверстиями, соосно которым в волноводе размещены секционированные кюветы, состоящие из п(п1) секций, причем один конец волноводной сборки со стороны СВЧ-генератора подключен к дели-.телю СВЧ-мощности, а другой конец волноводной сборки со стороны СВЧ- детектора подключен к сумматору СВЧ- мощности.