Супергетеродинный спектрометр элект-ронного парамагнитного резонанса

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(53) УДК 5 З 8 11 .3 (088,8) ло делам изобретений и открытийДата опубликования описания 09.08.81 В.Н. Линев, Е.Я. Фурса и С.С. Шушкевич(72) Авторы изобретения Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет имени В.И. Ленина(54) СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСАИзобретение относится к области технической физики и может быть использовано при изготовлении спектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР),5Известен супергетеродинный спектрометр ЭПРГ 11 содержащий систему регистрации тракт СВЧ с измерительнымрезонатором, электромагнит, схему автоматической подстройки частоты (АПЧ) сигю нального генератора СВЧ по измерительному резонатору, Стабилизация частоты гетеродинного генератора СВЧ осуществляется путем стабилизации напряжения питания. Отсутствие взаимной привязки частот сигнального и гетеродинного генераторов СВЧ требует применения широкополосной системы регистрации (в известном спектрометре ЭПР полоса пропускания УПЧ составляет 10 МГц), что пропорционально увеличивает уровень напряжения шумов на выходе УПЧ,уменьшает стабильность и чувствительность спектрометра.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является супергетеродинный спектрайетр ЭПР 21, содержащий электромагнит, тракт СВЧ, соединенный с измерительным резонатором, блоком регистрации, сигнальным и гетеродинным генераторами, схемой АПЧ, связанной с узлом электронной перестройки частоты. В этом спектрометре схема АПЧ гетеродинного генератора осуществляется по частоте сигнального генератора.Дпя устойчивой работы устройства с двумя схемами АПЧ постоянная временирегулирования сигнального генератора выбирается много больше, чем постоянная времени регулирования гетеродинного генератора. Это приводит к возникновению дополнительных шумов, связанных с работой двух зависимых схем АПЧ и снижает стабильность спектрометра ЭПР.3 8535 ОЦелью изобретения является повы 1шение стабильности работы и упрощение устройства путем выполнения единой схеьп 4 АПЧ и,сигнальной и промежуточной частот.Указанная цель достигается тем,что в супергетеродинный спектрометрЭПР, содержащий электромагнит, трактСВЧ, соединенный с измерительнымрезонатором, блокам регистрации, 0сигиальным и гетеродинным генераторами, схемой АПЧ, связанной с узломэлектронной перестройки частоты, дополнительно введен бимодальный резонатор, Сигнальный генератор по стабилизирующему входу связан с однойрезонансной полостью бимодальногорезонатора, а гетеродинный генераторпо стабилизирующему входу - с другойрезонансной полостью бимодального ре,зонатора, который связан с узломэлектронной перестройки.На чертеже представлена структурная схема супергетеродинного спектрометра ЭПР. 25Спектрометр содержит систему регистрации 1, электромагнит 2, трактСВЧ 3 с измерительнымрезонатором 4,сигнальный 5 и гетеродинный генераторы 6, узел электронной перестройки 30частоты 7, схему АПЧ 8 по измерительному резонатору 4, бимодальный резонатор 9, СВЧ-колебания сигнального генератора 5 по стабилизирующему входусвязан с оДним типом колебаний бимодального резонатора 9, а СВЧ-колебания гетеродинного генератора 6 постабилизирующему входу - с другимортогональным, типом колебаний, Час.тоты колебаний многомодового резонатора отличаются на величину промежуточной частоты и синхронно управляются одним узлом электронной перестройки 7, взаимодействующим с двумя типами колебаний .и подключенным к схемам АПЧ 8 па измерительному резонатору 4,1Спектрометр ЭПР работает следующим образом.Частоты 01 и Ш сигнального 5 игетеродинного генераторов 6 СВЧ стабилизированы по частотам резонатора 9,в котором. возбуждается два взаимноо тогональных частотно-независимыхто55типа колебаний с частотами СО 4 Л.Шд,Каждьй генератор связан по стабилизирующему входу через отверстие связитолько с одним типом колебаний. Узел 3 ф.электрсинОЙ пе 1 тестрОЙкп часГатт 3 7резонатора 9 обеспечивает привязкучастоты М,1 генератора СЫЧ 5 к собственной частоте резонатора 4 ц синхронную перестройку частоты Ш генс. -ратора 6. При этом ,ттромежутсчяаячастота (ПЧ), равная разности частотЮ 1 - Ю, поддерживается постоянной,Привязка частоты генератора СВЧ 5к частоте резонатора 4 осуществляется схемой АПЧ 8, которая управляетузлом электронной перестройки 7 припоявлении сигнала рассогласованияна выходе тракта СВЧ 3. Синхроннаяперестройка частот Ю 4 и (О осуществляется благодаря индуктивной илиемкостной связи узла электронной перестройки 7, например варактора,взаимодействующего одновременно сдвумя Типами колебаний бимодальногорезонатора 9. Рабочими входами генераторы 5,6 подключены к тракту СВЧ 3,связанному с резонатором 4, расположенным в зазоре электромагнита 2.. 11 ри выполнении условий наблюдениясигнХла ЭПР на выходе тракта 3 формируется сигнац ЭПР на ПЧ, дальнейшая обработка которого ведется системой регистрации 7,Таким образом, наличие в предлагаемом устройстве одной схемы АПЧ, которая обеспечивает одновременную автоматическую подстройку частот сигнального и гетеродинного генераторов СВЧ по частоте измерительного резонатора с более высоким быстродействием при сохранении постоянной промежуточной частотыснижает уровень шумов на выходе устройства и за счет этого повьппает стабильность резонансных условий спектрометра ЭПР,Формула изобретенияСупергетеродинный спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий электромагнит, тракт СВЧ соединенный с измерительным резонатором, блоком регистрации, сигнальным и гетеродинным генераторами, схемой автоматической подстройки частоты, связанной с узлом электронной перестройки частоты, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения стабильности работы и упрощения устройства путем выполнения еди,ной схемы автоматической подстройки ,сигнальной и промежуточной частот,85350 дополнительно введен бимодальный резонатор, причем сигнальный генератор по стабилизирующему входу связан с одной резонансной полостью бимодального резонатора, а гетеродинный генератор по стабилизирующему входу - с другой резонансной полостью бимодального резонатора, который связан с узлом электронной перестройки,% 3 6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Р.С. Марон и др. Аппаратурадля исследования электронного парамагнитного резонанса. Л.,Энергия", 1968,с.46-48.2, Т,Н, И 11 щзЬцгзй, Е 1 есйгоп Ьр 1 пйезопапсе ЬресСговесегз, опдоп,1967Составитель В, ПокатиловРедактор Л. утехина ТехредЖ.Кастелевич Корректор.В. СиницкаяЗаказ 5641 8Тираж 907 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент , г, Ужгород, ул. Проектная, 4