Спектрометр электронного парамагнитногорезонанса

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Сфез Советских Сециаеистических Ресаублик(61) Дополнительное к авт, с (22) Заявлено 20,05.7 б (21 ву 1561/18-25 (51) М. КЛ. С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ За ЯВКИ йо 00 0 дарствеиный коитетСССРделам зобретеийи открытий) Приоритет - Опубликовано 30,07.81, Б ллетень ЙЯ ия 30.0 7,8 53) УДК 539.143.433 538 113(088 8 Дата опубликования описа(72) Авторы изобретени вич, В.Н. Линев, И, 3 Рутковси 3 В Ф - .бчелгмеи-, и С,С. Шушкевич 1 о Знамени,.Ленина и Нау ых фйзически В.И П.енин а,. чйох, проблем Белорусский ордена труд государственный универс исследов ательский инсти при Белорусском госунив ого К асног В.И ладн им ет 1 Заявител сит СПЕКТРОИЕТР ЭЛЕКТРОННОГ РЕЗОНАНСААМАГНИ ТНОГО спектрои дисперкте. Оди ьнИзобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть исцользовано в приборостроительной проьеааленности при изготовлении спектрометра ЭПР,Известен спектрометр, содержащий сигнальный,и гетеродинный СВЧ-генераторы, циркулятор, рабочий резонатор, размещенный между полюсами электромагнита, смесители с усилителями промежуточной частоты сигнального и опорного канала и фазовый детектор промежуточной частоты. В этом спектрометре при перестройке СВЯ-фазовращателя, который включен между гетеро динным СВЧ"генератором и смесителем опорного канала, можно регистрировать либо сигнал поглощения, либо сигнал дисперсии. Регистрация сигналов поглощения и дисперсии осуществляется 20 фазовым детектором промежуточной частотте, опорное напряжение промежуточной частоты для которого формируется смесителем опорного канала 1.Таким образом, данный спектрометр 25 позволяет регистрировать в разные моменты времени либо сигнал поглощения, либо сигнал дисперсии и требует настройки СВЧ-фазовращателя перед каждым измерением,.что увеличивает вре мя н усложняет процесс измерений, Кроме того, этот спектрометр не поэ" воляет одновременно исследовать сиг"налы поглощения и дисперсии образцов, изменяющих свои характеристики во времени.Наиболее близким к предлагаемому является спектрометр электронного парамагнитного резонанса для одновременной регистрации сигналов поглощения и дисперсии, включающий сигнальный СВЧ-генератор и рабочий резонатор, размещекный между полюсами электромагнита, Кроме того, спектрометр содержит разветвитель СВЧ-мощности на два канала, СВЧ-фазовращатель в одном из каналов, бимодальный рабочий резонатор, размещенный между по" люсами электромагнита, усилитель СВЧ и смесители 2).Разделение сигнала ЭПР в метре на сигналы поглощения сии осуществляется в СВЧ-тра новременность регистрации сигналов поглощения и дисперсии достигается за счет усложнения СВЧ-тракта спектрометра и уменьшения чувствительнос" ти последнего.Цель эобретения - повышение чувствител ости.Поставленная цель достигается тем,что в спектрометр введены гетеродинный СВЧ-генератор, смесители с усилителями-промежуточной частоты сигналь-ного и опорного каналов, схема разветвления сигналов ЭПР на промежуточной частоте на два канала, фазоразносная схема для Формирования двухопорных напряжений промежуточной частоты, сдвинутых по фазе на 90 Фазовый и синхронный детекторы промежуточной астоты, причем с одной сторо- Оны первыевходы Фазового и синхронного детектора промежуточной частотысоединены со схемой разветвления,вход которой через усилитель промежуточной частоты сигнального канала 15соединен с выходом смесителя сигнального канала, в свою очередь, одинвход этого смесителя соединен с гетеродинным СВЧ-.генератором, а другойвход с помощью циркуляторасвязан с ;щрабочим резонатором и сигнальным генератором СВЧ; с другой стороны, вто"рые входы фазового и синхронного детекторов промежуточной частоты соеди.нены с фазоразностной схемой, вход которой через усилитель промежуточнойчастоты опорного канала соединен свыходом смесителя опорного канала, всвою очередь, один вход смесителя соединен с гетеродинным СВЧ-генератором,а второй - с сигнальным СВЧ-генератором.На чертеже представлена блок-схе,ма спектрометра электронного парамагнитного резонанса,135Спектрометр включает сигнальныйСВЧ-генератор 1, гетеродинный СВЧ-генератор 2, циркулятор 3, рабочий ре"зонатор 4, электромагнит 5, смесительб сигнального канала, смеситель 7опорного канала, усилитель 8 сигнала ЭПР, усилитель 9 промежуточнойчастоты опорного канала, схему 10 разветвления сигнала ЭПР промежуточнойчастоты на два канала, фазораэностную схему 11 для формирования двух 45опорных напряжений промежуточной частоты, сдвинутых по фазе друг относительно друга на 90, Фазовый детектор 12 промежуточной частоты и синхронный детектор 13 промежуточнойчастоты. Выход Фазового детектора 12является выходом сигнала дисперсии,а выход синхронного детектора 13 яв"ляется выходом сигнала поглощения,Мощность СВЧ-генератора 1 черезциркулятор 3 подводится к образцу,размещенному в рабочем резонаторе 4.При изменении магнитного поля электромагнита 5, между полюсами которого расположен рабочий резонатор 4, висследуемом образце наблюдается явление ЭПР. Сигнал ЭПР через циркулятор 3 поступает на один вход смесителя б, на другой вход которого пос, тупает мощность СВЧ-генератора 2, Навыходе смесителя б сигнального канала 65 формируется напряжение сигнала ЭПРпромежуточной частотыЮя. Чх"О -.чм +ч, мас+ ею сми ),СЯгде Ч - амплитуда сигнала дисперсии,"Хпропорциональная мнимойчасти хф магнитной восприимчивости вещества х;Ч- амплитуда сигнала поглощения,пропорциональная действительной части хмагнитной восприимчивости х;- разность Фаэ между сигналами СВЧ-генераторов 1 и2 на входе смесителя б;а - промежуточная частота, равная разности частот СВЧ-генераторов 1 .и 2 на входесмесителя б.Сигнал ЭПР ОС усиливается усилителем 8 и подается на вход схемы 10,которая разветвляет сигнал ЭПР на два канала УС, и с+огсчи )ч" +ч Х где 9 Фазовый сдвиг, вносимый усилителем 8;9 " Фазовый сдвиг, вносимый схемой 10,Сигнал Ц-подается на вход Фазового детектора 12, а сигнал 0 с - на вход2синхронного детектора 13.Смеситель 7 Формирует опорное напряжение промежуточной частоты иэ сигналов СВЧ-генераторов 1 и 2, которое усиливается усилителем 9 и поступает на вход Фаэоразностной схемы, 11О -Ч сова,Ф,+94%э),о огде Мо " амплитуда опорного напряжения промежуточной частоты;9 - разность фаэ между сигнала 4ми СВЧ-генераторов 1 и 2 навхсще смесителя 7;9" фазбЬый сдвиг, вносимый усилителем 9,Фаэораэностная схема 11 компенсирует разность Фаэ между напряжениями промежуточной частоты сигнального и опорного каналовЧ=У+9+9 з-ф 44и Формирует два опорных напряженияЦ иОпромежуточной частоты, сдвинутых по фазе друг.относительйо другана 90 О соответственно, для Фазовогодетектора 12 и синхронного детектора 13О - о 8 цЪ+Ю 4+Ч+Е)О, О0 -ч Ми(а+Ю 4+,+йо оВ этом случае при выполнении условияЧФЧ 9-94-9 э=2 ий; где И - целое851215 Формула изобретения Составитель В. ФилТех РеД А, Бабинец пов Кор С Корниенко Редактор хеева .,б 341/б 0 Тираж 907 ПВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и,открытий113035, Москва, Ж-ЗЬ, РаУшская наб д. 4/5 одписное ака Филиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна число, фазовый детектор 12 выделяет сигнал дисперсниЧи иэ сигнала ЭПРОс, а синхронный детектор 13 выделяет сигнал поглощенняЧ иэ сигнала ЭПРОН. Таким образом, осуществляется одновременная регистрация сигналов поглощения и дисперсии по двум раздельным каналам,Предлагаемюй спектрометр ЭПР может использоваться для исследования неравновесных парамагнитных состояний и конструктивно более прост чем известный,Спектрометр электронного парамагнитного резонанса для одновременной регистрации сигналов поглощения и дисперсии, включающий сигнальный СВЧ- генератор и рабочии резонатор, размещенный между полюсами электромагнита, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, в него введены гетеродиниый СВЧ"генератор, смесители с усилителями промежуточной частоты сигнального и опорного каналов,скема разветвления сигналов ЭПР на промежуточной частоте на два канала, фазоразностная схема для формирования двух опорных напряжений промежуточ.Иой частоты, сдвинутых по фазе иа90 д,Фазовйй и синхронный детекторыпромежуточной частоты, причем первыевходы фазового и синхронного детекторов промежуточной частоты соединенысо схемой разветвления, вход которой .через усилитель промежуточной частотысигнального каналасоединен с выходом смесителя сигнального канала,один из входов которого соединен сгетеродиниым СВЧ-генератором, а другой с помащью циркулятора связан срабочим резонатором и сигнальным генератором СВЧ, вторые входы фазовогои синхронного детекторов промежуточ 15 ной частоты соединены с фазоразностной схемой, вход которой через усилитель промежуточной частоты опорного канала соединен с выхсФом смесителя опорного канала, один из входов