Спектрометр электронного парамагнитного резонанса

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СееетскниСоцналнстютескнкРесеубанх р 1949443(61)Дополнительное к авт. свид-ву Р 750353 (22) Заявлено 05.02,81 (21) 3269268/18-25 с присоединением заявки Мо(23) ПриоритетОпубликовано 070882. Бюллетень МО 29 Дата опубликования описания 07.08.82(51) М. Кл.з 0 01 М 24/10 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийБелорусский ордена Трудового Красного Знаменигосударственный университет им.В,И,Ленинаисследовательский институт прикладных Физипроблем им. А,Н.Сенченко при Белорусском оТрудового Красного Знамени государственномуниверситете им. В,И.Ленина Научно-;: .саихЖ " ."ка.(71) Заявител СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГОРЕЗОНАНСА 10 ра цо ши ма рокомгнитноОднакт макси обеспеч льности Изобретение относится к областиэлектронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использованов радиопромышленности при изготовлении спектрометров ЭПР.По основному авт.св, 9750353 известен спектрометр ЭПР, содержащийустройство для получения магнитногополя, источник переменного тока модуляции магнитного поля с согласующим трансформатором тока, генератори приемник мощности СВЧ, измерительный резонатор с внутренним элементом модуляции в виде металлическихстержней, образующих контур с выводами для подключения через согласующий трансформатор к источнику токамодуляции, причем стержни имеют вцентральных частях утолщения и закрелены на расстоянии четверти длинырезонатора по обе стороны от его центра,Такавышениепри я конструкция обеспечивает почувствительности спектрометисследовании объемных образ- диэлектрическими потерями вдиапазоне частот модуляцииго поля 1) .о спектрометр не ив амальной чувствите при исследовании образцов с широкимиспектральными линиями вследствиеневозможности получения амплитуд модуляции магнитного поля, необходимых для оптимальной регистрации широких линий. Это связано с тем, чтопри увеличении амплитуды модуляцииснижается эффективность модулятораиз-за возрастания ограничивающихчувствительность паразитных излучений от его элементов (выходных каскадов, согласующего трансформаторатока, линии связи с внутренним элементом модуляции) и из-за увеличенияпотерь энергии в указанных элементах,приводящих к уменьшению КПД модулятора и возникновению искажений формысигнала модуляции в месте расположения исследуемого образца, Кроме того, перечисленные ограничения препятствуют проведению измерений релаксационных характеристик и парамагнитных образцов.Цель изобретения - обеспечение 25 максимальной чувствительности спектрометра при исследовании образцовс широкими спектральными линиями.Поставленная цель достигаетсятем, что в спектрометре ЭПР, содержащем устройство для получения магнит 949443ного поля, источник переменноготока модуляции магнитного поля с согласующим трансформатором тока, генератор и приемник мощности СВЧ, измерительный резонатор с внутреннимэлементом модуляции в виде металлических стержней, образующих, контурс выводами для подключения черезсогласующий трансформатор к источнику тока модуляции, причем стержниимеют в центральных частях утолщенияи закреплены на расстоянии четвертидлины резонатора по обе стороны от 10 его центра, согласующий трансформатор источника тока модуляции содержит.два тораидальных сердечника, распо.ложенные напротив друг друга на одном конце немагнитных металлическихполос, изолированных друг от другатонким диэлектрическим слоем, причем 15 сердечники замкнуты внутри металлических чашек, электрически соединенных с полосами по периметру и между 20 собой с помощью металлического стержня, пронизывающего сердечника и металлические полосы через диэлектрическую втулку, а модулирующие стенки электрически соединены с полосами на другом их конце,На чертеже схематически показан вариант выполнения элементов спектрометра.30Спектрометр содержит тороидальные сердечники 1 согласующего трансформатора тока с многовитковыми первичными обмотками, немагнитные мерическую втулку б, модулирующиестержни 7, электрические соединения 8 стержней с металлическими полосами,49 измерительный резонатор 9, выводы 10 многовитковых обмоток согласующего трансформатора для подключения к источнику тока модуляции.При этом тороидальные сердечники 1 расположены внутри металлических чашек 4 напротив друг друга, на одном конце изолированных слоем диэлектрика 3 металлических полос 2. С помощью металлического стержня 5 сгайками чашки жестко скреплены с полосами 2 и имеют в месте скрепленияс ними электрический контакт, Крометого стержень 5 пронизывает отверстия тороидальных сердечников 1 и через диэлектрическую втулку б метал 50 55 лические полосы 2. Таким образом чашки 4 с помощью стержня 5 электрически соединены друг с другом, Выводами 10 первичные обмотки сердечников1 соединяются с источником токамодуляции спектрометра, Модулирующиестержни 7 измерительного резонатора9 соединены с металлическими полосами на другом их конце в точках соединения 8,60 б 5 таллические полосы 2, слой диэлектри ка 3, металлические чашки 4, металлический стержень 5 с гайками, диэлектПри таком расположении элементовчашки 4 совместно со стержнем 5 ирасположенной подими частью полос2 образуют вторичную обмотку трансформатора тока, к которой присоединена с помощью линии низкого,сопротивления, образованной изолированными друг от друга полосами 2, нагрузка низкого сопротивления, образованная модулирующими стержнями 7 резонатора 9,Так как обмотка согласующеготрансформатора симметоична по отношению к тороидальным сердечникам, приобразовании токов больших амплитуднасыщение сердечников (и потери вних) равномерно распределяются пообъему тороидальных сердечников и,следовательно, проявляются при больших значениях тока, чем это имеетместо в известном устройствеКрометого, уменьшение локального насыщения сердечников уменьшает индуктивность рассеяния многовитковых первичных обмоток, не нарушает их симметрии и оптимального согласования нагрузки с источником тока в процессерегулирования амплитуды модуляциимагнитного поля,.Получению больших значений токав модулирующем элементе резонатораи снижению паразитных излучений впредлагаемом устройстве способствуеттакже предельное уменьшение сопротивления (в том числе индуктивного)мест соединения одновитковой обмоткис линией и сопротивления самой линии связи с нагрузкой.Таким образом, предложенная электрически единая конструкция узла:согласующий трансформатор токалиния связи - модулирующий элементобеспечивает получение больших амплитуд тока модуляции в широком диапазоне частот в месте расположенияисследуемого образца в резонаторепри минимуме паразитных излученийна частоте модуляции, что, в своюочередь, обеспечивает увеличениечувствительности спектрометра прирегистрации широких линий ЭПР.Формула изобретенияСпектрометр электронного парамагнитного резонанса по авт. св,Р 75035 3, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью обеспечения максимальной чувствительности спектрометрапри исследовании образцов с широкимиспектральными линиями, согласующийтрансформатор источника тока модуляции содержит два тороидальных сердечника, расположенные напротив другдруга на одном конце немагнитныхметаллических полос, изолированныхдруг от друга тонким диэлектрическим949443 Л 1 айока оставитель ехред Т.Ма н орректор В.Бутя Н дак а Заказ 887 Подписноего комитета СССРй и открытийушская наб., д. 4/5 иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. П ктна слоем, причем сердечники замкнутывнутри металлических чашек, электрически соединенных с полосами по периметру и между собой с помощью металлического стержня, пронизывающегосердечники и металлические полосы через диэлектрическую втулку, а моду 734/29 Тираж ВНИИПИ Государственно по делам изобретени 13035, Москва, Ж, Ралирующие стержни электрически соеди=ф,иены с полосами на другом их конце.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР9750353, кл. С 01 Х 24/00, 1977 (прототип) .