Измерительный прямоугольный резонатор для электронного парамагнитного резонанса

О П И С А Н И Е (и 1968717ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциапистическиаРеспублик(61 Дополнительное к авт. 4.81 (2 8 У 18-2 22 Заявлено 1 й 24/04 прксоелиненнем заввк23) Йркорктет дарстмнаьа каивтет СССР 53) УДК 538, 113. .001.5(088.8) изобретеииюрытнв Опублкковано 23 Дата опублкков,82. 6 тень М 3923 е 1082 опкааннв Авторы зобрете В,А,Муравский,и С. С.й 1 ушкевич.Н.Лии расного 3 В.И.Лен елорусский орд осударственный рудовогоерситет ит 54) ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРЯИОУГОЛЬНЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАИАГНИТНОГ ЕЗОНАТОРЕЗОНАНСА ссл ду г Наиболее бли нием к изобрете тельный прямоуг ЭПР, работающий го Н-плоскости кот ной из стенок р емым и калибров мя петлями моду ля при этом исским техническим решеию является измерильный резонатор для на волне типа Н ,оа 1 рой параллельны од" зонатора, с исследу" чным образцами и двуяции магнитного по" едуемый и калибровоч Изобретение относится к радиоспектроскопии и может быть использо.вано при разработке аппаратуры электронного парамагнитного резонанса(ЭПР) для количественных измерений,основанных на сравнении спектров ис"следуемого и калибровочного образцов,Известен измерительный прямоуголь"ный резонатор, работающий на волнетипа Н , снабженный отверстием дляввода ампулы с образцом в область максииуиа Н - компоненты СВЧ-поля и петли модуляции магнитного поля 1,Данный резонатор в качестве рабочего резонатора спектрометра ЭПР позволяет путем поочередной регистрации спектров на частоте модуляции отисследуемого и калибровочного образ"цов и последующей математической обработки получить сведения об относительном содержании парамагнитных ча"стиц в исследуемом образце. Однако точность измерения данногоустройства ограничена погрешностью, обусловленной изменением параметров рабочего резонатора при поочередной .смене образцов и временной нестабиль" ностью коэффициента передачи системы регистрации, Общее время измерения включает время на раздельную регистра цию сигналов от исследуемого и калиб" ровочного образца и .время на матемаотическую обработку результатов. Устройство не позволяет осуществлять непрерывный контроль концентрации . и е емо о объекта.35 3 96871ный образцы размещены в резонаторев максимуме СВЧ-поля на расстоянии,равном целому числу полуволн основ ного типа колебаний 2.В аппаратуре электронного парамагнитного резонанса такие резонаторы применяются для выполнения относительных количественных измерений,базирующихся на сравнении сигналовЗПР от исследуемого и калибровочно вго образцов. Регистрация сигналов отдвух образ;ов ведется одновременнона одной или двух независимых частотах модуляции магнитного поля.Однако размещение, исследуемого 15и калибровочного образцоВ"по длинерезонатора, в котором возбужденытри или более полуволн колебаний рабочего типа волны, ведет к увеличению размера резонатора и уменьшениюкоэффициента. заполнения. Недостаткомизвестного резонатора является такженевысокая точность измерений. ограниченная пространственной неодйородностью магнитного поля в местах расположения исследуемого и калибровочного образцов.Цель иэобретенив - повышение точности относительных измерений,Поставленная цель достигается тем,что в измерительном прямоугольномрезонаторе для электронного парамаг"нитного резонанса, работающем иа вол"не типа Н , Н-плоскости которой па"оптраллельны одной из стенок резонатора, с исследуемым и калибровочнымобразцами и двумя петлями модуляциимагнитного поля, в полость резонатора параллельно Н-плоскостям введенплоский проводящий экран, прикрепленный к стенкам резонатора в верхней 4 фи нижней Е-плоскостях с обеспечением электрического. контакта со стенками, причем с передней и задней стенками резонатора экран образует зазор,исследуемый и калибровочный образцы 45с соответствующими им петлями модуляции расположены в плоскостях, параллельных плоскости экрана.На чертеже представлен измерительный резонатор для ЭПР. 5 вИзмерительный резонатор являетсяпрямоугольным объемным резонатором,работающим на волне типа Но, в котором, размещены исследуемый 1 и калибровочный 2 образцы в ампулах, две 55петли 3 и 4 модуляции магнитного поля, плоский проводящий экран 5.рас"положенный параллельно Н-плоскостям 7 4резонатора и.прикрепленный к стенкам резонатора в Е-плоскостях с обес- печением электрического контакта со стенками резонатора по линиям сопряжения. Экран 5 образует зазоры 6 и 7 между передней и задней стенками резонатора, а ампулы 1 и 2 с.петлями 3 и 4 модуляции расположены симметрично по обе стороны экрана 5.Измерительный резонатор спектро" метра электронного парамагнитного резонанса работает следующим образом.Для наблюдения сигнала ЭПР измерительный резонатор с исследуемым и калиЬровочным образцами возбуждают на основном колебании Н и помеЮ 2 щают в поляризующее магнитйое поле, перпендикулярное плоскости экрана 5 и плоскостям петель 3. и 4 модуляции магнитного поля. Исследуемый 1 и калибровочный 2 образцы располага" ют симметрично по обе стороны экрана 5, в результате чего они лрониэываются одними и теми же силовыми. линиями поляризующего магнитного поля. С помощью петли 3 на образце 1 и с помощью петли 4. на образце 2, подключенных к источникам модулирующего напряжения, осуществляется модуляция поляризующего магнитного поля.При выполнении условий наблюдения сигнала ЭПР устройство позВоляет ре.- гистрировать сигналы от исследуемого и калибровочного образцов либо раздельно на разных частотах модуляции, либо раэностный сигнал при противофазной модуляции магнитного поля на одной частоте. Проводящий экран 5, толщина которого выбирается исходя" из глубины скин-слоя для данной частоты модуляции, обеспечивает развязку сигналов модуляции на исследуемом и калибровочном образцах. Вслед" ствие того, что плоскость экрана 5 во всех точках параллельна магнит. ным силовым линиям СВЧ-поля в полости резонатора и перпендикулярна, электрическим силовым линиям, поле основного типа колебаний Н возмущено не будет. Экран 5 оказывает фильтрующее действие для других неосновных типов колебаний, в частности колеЬаний Никоторые могут возбуждаться в случае, когда ширина резонатора равна его высоте.Предлагаемый измерительный резонатор позволяет разместить исследуФормула изобретения ИИПИ Заказ 81 Я ираж 887 Подписное филиал ППП "Пате.Проектная,1 г.ужгор 5 , 9687 емый и калиЬровочный образцы, вдоль одних и тех же силовых линий поляризующего магнитного поля, что обеспечивает. более высокую точность относительных измерений или при одинаковой точности измерений с известным резонатором позволяет существенно снизить требования к однородности магнитного поля и габаритам источника поляризующего магнитного поля. 10 Уменьшение длины резонатора за счет уменьшения числа вариаций СВЧ"поля .по длине резонатора позволяет улучшить параметр 11, где ( - добротность резонатора, а- коэффициент запол-нения, .и связанную с ним чувствительность устройства. Измерительный прямоугольный резонатор для электронного парамагнитного резонанса, работающий на волне Нд, Н-плоскости которой параллель17 вны одной из стенок резонатора, с ис"следуемым и калибровочным образцамии двумя петлями модуляции магнитногополя, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения точности относительных измерений, в полость резонатора параллельно Н-плоскостям введен плоский проводящий экран, прикре-пленный к стенкам резонатора в верхней и нижней Е-плоскостях с обеспечением электрического контакта со стенками, причем с передней и задней стенками резонатора экран образует зазор",исследуемый и калибровочный образцыс соответствующими им петлями модуля-.ции расположены симметрично.по разныестороны от экрана, а петли модуляциирасположены в плоскостях, параллельных плоскости экрана.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Пул Ч. Техника ЭПР-спектроско"пии, И., "Мир", 1970, с. 141"142.2, Патент СЮ Н 3348136,кл. 324-05, опуЬлик. 1967 (прототип).