Калибровочный образец для эпр-спектроскопии

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2212,78 (21) 2700257/18-25с присоединением заявки йо -(51)М, Кл, 6 01 й 24/10 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий(54) КАЛИБРОВОЧНЫЙ ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ЭПР-СПЕКТРОСКОПИИ Изобретение относится к области исследования физических и химическими свойств веществ с помощью метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР).В практике ЭПР-спектроскопии получение необходимой точности при анализе спектров ЭПР исследуемых объектов требует применения калибровочных образцов (мер). При этом регистрация спектров ЭПР исследуемых объектов и калибровочных образцов может проводиться как раздельно, так и совместно, Совместная регистрация спектров ЭПР является сегодня обще принятой, так как использование калибровочных образцов в качестве внутренних стандартов (размещение в одном измерительном объеме вместе с исследуемым объектом нли в опре деленном положении измерительной ячейки - резонаторе (Ц позволяет учитывать возможные изменения параметров электронной схемы радиоспектрометров ЭПР в процессе измере ний. Вместе с тем применение улибровочных образцов в качестве внутренних стандартов накладывает опре-. деленные ограничения а их характеристики, основные из которых могут 30 быть сформулированы следующим образом: стабильность во времени, термостабильность (воспроизводимость после воздействия температуры), характер изменения температурной зависимости основных параметров спектров ЭПР (например, интегральной интенсивности), возможность приготовления образцов с широким интервалом значений концентраций парамагнитных центров (ПМЦ) и т.д.Известны калибровочные образцы для ЭПР-спектроскопии на основе дифенилпикрилгидразила (ДФПГ), утвержденные Госстандартом СССР (21.К основным недостаткам этих образцов следует отнести нестабильность во времени, невоспроизводимость после воздействия температуры (при изменении температуры на несколько десятков градусов выше комнатной), трудности приготовления с малым содержанием ПМЦ.Наиболее близким по ряду признаков к предлагаемым являются образцы на основе моноокиси кремния (МК) 13 . Образцы из МК стабильны во времени, воспроизводимы после воздействия температуры и могут быть приготовлены с различным содержанием ПМЦ. Ос792122 Углеситалл с бором не зависитот 1,5-2,0 1,0-1,5 0,5-1,0 темпера- туры Пиролитический графит с бором не зависитот 2,0-2,5 1,5-2,0 1,0-1,5 темпера- туры 5-10 Закон Кюри 15-20 10-15 МК 3) ионным недостатком образцов из МКявляется изменение интегральной ин -тенсивности их спектров ЭПР с тем 1пературои (эакон Кюри: Х- ), чтотребует измерения температуры образцов иэ МК, а, следовательно, приводит к появлению ошибки, связанной сточностью определения температуры.Кроме того, измерение температурыкалибровочного образца при его размещении в измерительной ячейке (резонаторе) вынуждает вводить датчик температуры (например, термопару) в тотэлемент объема резонатора, в которомрасположен калибровочный образец.Последнее вызывает определенные трудности как при установке самого датчика, так и при учете возмущения распределения СВЧ-полей внутри резонатора радиоспектрометра.Цель изобретения - повышение точности измерения сигнала ЭПР исследуемых объектов в диапазоне температур4-1100 К,Цель достигается применением углеродного материала (УМ), содержащегорастворенные в кристаллической решетке графита бор корцентрацией 0,11,0 ат,В в качестве калибровочногообразца для ЭПР-спектроскопии. Приэтом возможно применение любых из-вестных марок УМ, пиролитическогографита (УПВ, УПВТ), углеситалла(УСБ), стеклоуглерода (СУ,СУ), углеродных волокон и тканей (УТМ), ТГНМ) и др,Введение бора в УМ существенноизменяет .электронные свойства, чтосвязано с его акцепторным свойством.Трехвалентный бор, замещая атом углерода в кристаллической решетке,освобаждает в валентной зоне УМ дырочные носители заряда, Последние,в основном, ответственны за сигналЭПР в УМ с бором. Легирование боромУМ приводит к смещению уровня Фермив валентную зону, появлению вырожденных состояний, а следовательно,к температурнонезависимой интегральной интенсивности сигнала ЭПР (парамагнетизм Паули). Выбор концентрациибора в УМ обусловлен началом появления температурнонезависимой интегральной интенсивности сигнала ЭПР (нижнийпредел 0,1 ат.%) и максимально возможной растворимостью бора в решетке(верхний предел 1,0 ат,Ъ),Калибровочные образцы иэ УМ с бором, стабильным во времени,воспроизводимы после воздействия температури могут быть приготовлены с различным содержанием ПМЦ. 3 ф Преимуществом калибровочных образцов иэ УМ с бором по сравнению с образцами из МК Г 33 является воэможность исключения определения их температуры при использовании в качестр ве внутренних стандартов, а следовательно, повышение точности при расчете интегральной интенсивностиспектров ЭПР анализируемых объектов.Исследовали температурные зависимости интегральной интенсивностиобъектов с иэвестнйм законом изменения парамагнетизма с температуройф 1ф(Х- в , )(,-Т), а также УМ с бором (,не зависит от температуры)- пироли- ЗО тического графита и углеситалла - ссодержанием растворенного бора в количестве 0,2 ат,% и 0,65 ат.% соответственно. При этом УМ с бором использовали в качестве калибровочных 35 образцов - внутренних стандартов.При расчете интегральной интенсивности анализируемых объектов определяли ошибку ( Л,Ъ), возникающую засчет характера изменения темпера О турной зависимости внутреннего стандарта, Измерения проводили на радиоспектрометре типа РЭи Е(ВАРИАН) в диапазоне 4-1100 К, Результаты эксперимента, включая данные дляобразцов МК ГЗ, сведены в таблицу.792122 Формула изобретения Составитель В. ПокатиловРедактор Н. Коляда Техред Е,Гаврилешко Корректор О.Билак Заказ 9431/42 Тираж 1019 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород , ул. Проектная, 4 Из приведенной таблицы видно, что применение УМ с бором в качестве внутренних стандартов существенно увеличивает точность измерения основного параметра спектров ЭПР исследованных образцов - интегральной нтенсивности - по сравнению с калибровочными образцами на основе моноокиси кремния, Данные результаты являются .следствием отсутствия температурной зависимости парамагнетизма предлагаемых калибровочных образцов, изготовленных иэ УМ с бором. Указанное преимущество позволяет проводить исследования в области ЭПР, требующие высокой точности,Калибровочный образец для ЭПР спектроскопии, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения сигнала ЭПР исследуемых объектов в диапазоне температур 4-1100 К, в качестве материала образца использован углеродныйматериал, содержащий растворенныйв кристаллической решетке графита бор концентрацией 0,1-1,0 ат,%,Источники информации,о принятые во внимание при экспертизе1. Пул. Ч. Техника ЭПР-спектроскопии, М., Мир, 1970.2Лесков А.С., Винченко В.Н.и др.-Измерительная техника, 197 б,С 3, с. 48-49. 3, Мартыненко А.П., Лесков А.Си др. Труды ВНИИФТРИ 1973, вып.12(42),с, 22-26(прототип).