Супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса

О П И С А Н И Е ц 744310ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических РеспубликК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ополнительно к авт. свид-ву -8 (21) 2579925/18(51) М. Кл.-" б 01 Х 27/78 влен присоединением з ки Государственныи комитет СССР(23) Приоритет делам изобретений и открытий(45) Дата опубликования описания 30.06.80 620.183 (088,8)(72) Авторы изобретени ович и В. ф В. В, Гусаков, В. А. Ж ельмах Белорусский ордена Тр государствендового Краси ый университ(54) СУП ЕР ГЕТЕР ОДЭЛЕКТРОННОГО ПАР ННЫЙ СПЕКТРОМЕТР АГНИТНОГО РЕЗОНАН Настоящее изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано в радиотехнической и других отраслях промышленности при изготовлении спектрометров ЭПР.Известны супергетеродинные спектрометры ЭПР, включающие блок получения магнитного поля, стабилизированные сигнальный,и гетеродинный генераторы СВЧ измерительный резонатор, смеситель СВЧ и блок регистрации сигнала ЭПР 111. Общим недостатком этих устройств является невысокая стабильность работы спектрометра, связанная с низкой абсолютной стабиль. постыл промежуточной частоты вследствие того, что схемы стабилизации сигнального и гетеродинного генераторов СВЧ автономны.Из известных спектрометров ЭПР наиболее близким по технической сущности является супергетеродинный спектрометр 21.Этот спектрометр включает блок получения магнитного поля, сигнальный генера. тор СВЧ, гетеродинный генератор СВЧ, узел стабилизации частот, измерительный резонатор, смеситель СВЧ, один из входов которого подключен к гетеродинному генератору, а другой через измерительный резонатор к сигнальному генератору, а выход - к блоку регистрации сигнала ЭПР.Стабилизация частоты сигнального генератора осуществляется относительно измерительного резонатора сигналом ошибки, 5 вырабатываемым специальной цепью автоматической подстройки частоты (АПЧ).В то же время гетеродинный генератор стабилизируется цепью АПЧ относительно сигнального генератора так, чтобы промежу О точная частота, равная разности частот гетеродннного и сигнального генераторов, оставалась постоянной. Такая схема стабилизации позволяет получать высокую абсолютную стабильность промежуточной частоты. Недостатком данного устроиства является невысокая стабильность работы, связанная с применением в качестве узла стабилизации частот сложной цепи АПЧ, в которой используются радиотехнические элементы ц следящие системы, цзмсцяющи. свою работу при воздействии внешних фак",оров (модуляторы СВЧ, усилители частот модуляции, фазовые детекторы и др.), В процессе работы приборов вибрации, вариации питающего напряжения, воздействие модуляторов приводят к нарушениям в работе элементов схемы АПЧ, результатом чего является нестабильная ,работа всего спектрометра ЭПР.торов 2 и д, С помощью органов коррекции 9 ц 10 устанавливается абсолютное значение промежуточной частоты. Внешние воздействия (изменения температуры блока резонаторов из-за разогрева, вибрации и т. п.) приводят к согласованному,и одинаковому измецецшо частот сигнального и гстеродинцого генераторов, так что разность между цимп (т, е. промежуточная частота) в про" цессе работы. остается постоянной. Такимобразом, с помощью простой конструкции узла стабилизации достигается высокая стабильность как сверхвысоких, так,и промежуточной частот без использования сложных и нестабильных по отношеншо к внешним воздействиям элементов и следящих систем, что повышает стабильность работы спектрометра в целом. Кроме того, использование простой схемы узла стабилизации 20 существенно упрощает конструкцию прибора. Целью изобретения является повышение стабильности работы супергетероди нного спектрометра ЗПР, Указанная цель достигается тем, что в супергетеродинном спектрометре ЭПР узел стабилизации частоты выполнен в виде блока из двух высокодобротцых резонаторов, имеющих одинаковую форму и размеры, изготовленных из одного материала и снабженных органами коррекции частоты, причем один из резонаторов соединен с сигнальным генератором, а другой - с гетеродинным генератором,На чертеже представлена блок-схема супергетеродинного спектрометра ЭПР.Супсргетеродинный спектрометр ЭПР зк,почает в себя блок получения магнитного поля (экетромагнит) 1, сигнальный полупроводниковый генератор СВЧ 2, гетеродицный полупроводниковый генератор СВЧ 3, измерительный резонатор 4, смеситель СВЧ 5, блок регистрации сигнала ЭПР б, узел стабилизации частот генераторов СВЧ, зыполненный в виде блока из двух идентичных высокодобротных цилиндрических резонаторов 7 и 8, имеющих одинаковую форму, размеры и подключенных соответственно к генераторам СВЧ 2 и 3. Резонаторы изготовлены из одного материала (например, инвара) и снабжены органами коррекции частоты 9, 10.Мощность генератора СВЧ 2 подводится к образцу, расположенному в измерительном резонаторе 4, где прп изменении магнитного поля электромагнита 1 наблюдается явление ЭПР, Сигнал ЭПР поступает на один вход смесителя СВЧ б, на второй вход которого поступает мощность гетеродинного генератора 3. На выходе смесителя 5 формируется сигнал промежуточной частоты, равной разности частот сигнального и гетеродинного генераторов. Стабилизация генераторов 2 и 3 осуществляется высокодобротными резонаторами 7, 8, связанными с генераторами.Стабилизация генераторов СВЧ при помощи высокодобротных резонаторов обеспечивает высокую абсолютную стабильность сверхвысокой частоты, Высокая стабильность промежуточной частоты ооеспечивается выполнением стабилизирующего узла в виде единого блока одинаковых резонаторов 7 и В, размеры которых и органы коррекции 9,и 10 определяют частоты генераФормула изобретения Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Роо 1 е Р, Е 1 есгоп зр 1 п гезопапсе ЬусогпргеЬепзке геа 1 зе оп ехрег 1 гпеп 1 а 1 есЙ пщпез пегзс 1 епсе рцЬ.зЬегз. Меи Ъог 1,.опдоп, Ыс 1 пеу, 1967, р. 500 в 5, 508 5 1,5.2. Там же, стр. 491 - 492 (прототип),Супергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содеркащий блок получения магнитного поля, сигнальный генератор СВЧ, гетеродинный генератор СВЧ, узел стабилизации частот,ЗО измерительный резонатор, смесптель СВЧ,один из входов которого подключен к гетеродинному генератору, а другой через измерительный резонатор к сигнальному генератору, а выход к блоку регистрации сигЗ 5 нала ЭЛР, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения стабильности работы спектрометра, узел стабилизации частоты выполнен в виде блока из двух высокодобротцых резонаторов, имеющих одинаковую4 о форму и размеры, изготовленных из одногоматериала и снабженных органами коррекции частоты, причем один из резонаторов соединен с сигнальным генератором, а другой - с гетеродинным генератором.45744310 Составитель В. ПокатиловТехред А, Камышникова Корректор И. Осиновская Редактор В. Левятов Тип Харьк. фил. пред. Патент Заказ 677/952 Изд. Мз 329 Тираж 1033 ПодписноеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4 ф