Спектрометр электронного парамагнитного резонанса

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИД 1":ТИЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликГесуаэрстлвиай кекитет лв аллам изевретлиий и етхрытий(72) Авторы изобретения 71) Заявите Белорусский ордена Трудово государственный университе расного Знам ни В. И. Лени а(5) СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА к технике ого резонанпольэовано в угих отраслях овлении спектжет быть и ельной и д и при изго Изобретение относитсяэлектронного парамагнитнса (ЭПР) и мосприборостроит рпромышленност трометров ЭПР.Известны спектрометры ЭПР, включающие блок получения магнитного поля, генератор сверхвысоких частот (СВЧ), измерительный резонатор, детектор СВ 4 1 О и блок регистрации. сигнала ЭПР Г 1 .1.,Недостатком таких спектрометров является невысокая стабильность их работы, связанная с нестабильностью частоты генератора СВЧ.15Наиболее близким техническим решением к изобретению яв;.яется спектрометр ЭПР, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, измерительный резонатор и блок регистрации го с детектором СВЧ, синхронным детектором и индикатором, а также блок автоподстройки частоты (АПЧ), подключенный к генератору СВЧ, блок по 2лучения и модуляции магнитного поля с элементами модуляции и схемой фор" мирования меток поля, подключенный к измерительному резонатору,: генератор частоты модуляции поля, подключен. ный первым выходом к опорному входу синхронного детектора.В указанном спектрометре ЭПР блок АПЧ содержит усилитель, фазовый детектор, генератор частоты АПЧ, фазовращатель и сумматор сигналов авто- подстройки и модуляции поля СВЧ Г 2 .Недостатком известного устройства является то, что в процессе регистра" ции спектров ЭПР на генератор СВЧ постоянно подается модулирующее его частоту напряжение от генератора автоподстройки, Модуляция частоты ге" нератора СВЧ приводит к искажениям формы сигнала ЭПР при регистрации узких спектральных линий.Цель изобретения - повышение точности регистрации узких спектральных линий ЭПР,10008 3 Поставленная цель достигается. тем, что в спектрометр ЭПР, содержа ратор СВЧ, измерительный резонатори блок регистрации с детектором СВЧ,синхронным детектором и индикатором,а также блок АПЧ, подключенный к генератору СВЧ, блок получения и модуляции магнитного поля с элементамимодуляции и схемой формирования ме"ток поля, подключенный к измерительному резонатору, генератор частотымодуляции поля, подключенный первым выходом к опорному входу синхронного детектора, дополнительно введены запоминающий блок и двухканальныйкоммутатор, причем вход управлениякоммутатора подключен к выходу схемы формирования меток полл, первый канал коммутатора подключен входом к выходу генератора частоты модуляции поля, первым выходом - к элементам модуляции, а вторым выходоц - к первому входу блока АПЧ, второй канал коммутатора подключен входом к выходу синхронного детектора, первым выходом - к индикатору, а вторым выходом - к входу блока, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора, а выход указанного блока подключен к второму входу блока АПЧ,На фиг. 1 представлена блок-схема спектрометра ЭПР; на Фиг. 2 и 3- временные диаграммы его работы.Спектрометр ЭПР содержит последовательно соединенные управляющий по частоте генератор 1 СВЧ, измерительный резонатор 2 и блок регистрации, состоящий из детектора 3 СВЧ, синхронного детектора 4 и индикатора 5, а также блок 6 АПЧ, блок 7 получения и модуляции магнитного поля с элементами 8 модуляции и схемой9 Формирования меток поля, генера,тор 10 частоты модуляции поля,блок 11, запоминающий выходное напряжение синхронного детектора, двухканальный коммутатор 12 с входом 13управления, с входом 14, первым15 и вторым 16 выходами первого ка.нала и входом 17 и первым 18 и вторым 19 выхсдами второго канала. Приэтом вход 13 управления коммутатора12 соединен с выходом схемы 9 формирования меток поля, первый 15 и второй 16 выходы первого канала коммутатора 12 соединены с элементами 8модуляции и первым входом 20 блокаб АПЧ, второй вход 21 которого соещий последовательно соединенные генединен с выходом 22 блока 11, запоми" нающего выходное напряжение синхронного детектора, первый выход 23 генератора 10 частоты модуляции поля соединен с опорным входом 24 синхрон" ного детектора 4, выход 25 которого соединен с входом 17 второго канала коммутатора 12, второй выход 26 генератора 0 частоты модуляции поля соединен с входом 14 первого канала коммутатора 12, выход 18 второго канала которого соединен с входом 27 индикатора 5, а выход 19 - с входом 28 блока 11, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора, выход 29 блока 6 АПЧ соединен с входом 30 генератора 1 СВЧ, а выход 31 детектора 3 СВЧ соединен с входом 32 синхронного детектораНа фиг, 2 схематически показаны импульсы напряжения меток поля длительности й, формируемые схемой 9 формирования меток поля, на фиг, 3 регистрируемый спектрометром в промежуткахР между метками поля сиг" нал ЭПР.Спектрометр ЭПР работает следую- щим образом.В момент формирования с схемой 9 Формирования меток поля на вход 13 управления коммутатора 12 поступают в соответствии с Фиг. 2 импульсы напряжения, обеспечивающие под 3 слючение выхода 26 генератора 10 частоты модуляции через вход 14 и выход 16 коммутатора 12 к входу 20 блока 6 АПЧ. В течение этого же времени с выход 25 синхронного детектора 4 через вход 17 и выход 19 коммутатора 12 подключен к входу 28 блока 11, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора. Сигнал авто - подстройки с выхода 22 блока 1 1 поступает через блок 6 АПЧ на электро- управляемый вход генератора 1 СВЧ и приводит его частоту е соответствие с частотой резонатора 2. В результате в промежутке времени формирования с метки магнитного поля в спектрометре одновременно реализуетвя известная операция автоматической подстройки частоты генератора 1 СВЧ к частоте измерительного резонатора 2. Однако, в отличие от прототипа, для целей автоподстройки используются блок регистрации сигнала ЭПР с усилителем (не показан) и синх. ронным детектором 4 (вместо специального усилителя автоподстройки с5 10008 Фаэовым детектором) и генератор 10 частоты модуляции поля. (вместо отдельного генератора частоты автоподстройки). Необходимый.для автоподстройки режим фазового детектирования сигнала осуществляется синхронным детектором 4 благодаря установке с помощью фаэовращателя в блоке6 АПЧ сдвига фазы в 90 о между опорным сигналом и сигналом подстройки10 на входах синхронного .детектора 4 .После прекращения формирования метки поля коммутатор 12 переключается на время с,(фиг. 2 и 3) в режим регистрации сигнала ЭПР, при И этом входы 14 и 17 коммутатора 12 переключаются на выходы 15 и 18 соответственно. Процесс регистрации сигнала осуществляется известным спо собом при малой вы"окочастотной мо дуляции и медленной развертке магнитного поля с помощью блока 7, генератора 10 частоты модуляции поля и элементов 8. Однако при этом существенно, что на выходе 22 блока 11, за поминающего выходное напряжение синхронного детектора, соответственно на входе блока б и генератора 1 в течение времени С Р хранится напряжение, необходимое для поддержания частоты зф генератора 1, равной частоте резонатора 2, а на вход 20 блока б не поступает переменное напряжение, вызывающее частотную модуляцию частоты генератора 1 СВЧ, благодаря чему создаются условия для неискаженной регистрации узких спектральных линий. В результате в течение времениР (до момента формирования следующей метки поля) спектрометр регистрирует участок спектра, как и известное устройство, но беэ модуляционного уширения.8 момент Формирования следующей метки поля, т.е. в момент обычного прерывания регистрации сигнала ЭПР, характерного и для прототипа, вновь повтоояется режим автоподстройки частоты генератора 1. Существенно, что повышение точности регистрации узких спектральных линий благодаря введению в спектрометр двух дополнительных элементовкоммутатора и блока, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора - не приводит к заметному ус,"55 ложнению конструкции, так как при этом отпадает надобность в трех сложных узлах: генераторе, усилителе 73 4и фазовом детекторе в блоке автоподстройки.Вместе с тем, в предлагаемом устройстве появляется дополнительная воэ можность оптимизировать не толька конструкцию, но и режим работы бло" ка автоподстройки, например, с помощью увеличения амплитуды частотной модуляции генератора СВЧ, что невозможно в известных устройствах, пос кольку приведет к недопустимому. ис-. кажению формы регистрируемого сигнала.Таким образом, в предлагаемом спектрометре ЭПР благодаря примене" нию дополнительных элементов и новых связей между блоками достигнуто повышение точности регистрации узких спектральных линий при упрощении конструкции блока автоподстройки и оптимизации режима его работы,Формула изобретенияСпектрометр электронного парамаг" нитного резонанса, содержащий последовательно соединенные генератор сверхвысоких частот (СВЧ), измерительный резонатор и блок регистрации с детектором СВЧ, синхронным детектором и индикатором, а также блок автоподстройки частоты (АПЧ),подключенный к генератору СВЧ, блок получения и модуляции магнитного поля с элементами модуляции и схемой формирования меток поля, подключенный к измерительному резонатору, генератор частоты модуляции поля, подкпючен- . ный первым выходом к опорному входу синхронного детектора, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения точности регистрации узких спектральных линий, в него дополнительно введены запоминающий блок и двухканальный коммутатор, причем вход управления коммутатора подключен к выходу схемы формирования меток поля, первый канал коммутатора подключен входом к выходу .генератора частоты модуляции поля, первым выходомк элементам модуляции, а вторым выходом - к первому входу блока (АПЧ). второй канал коммутатора подключен входом к выходу синхронного детектора; первым выходом - к индикатору, а вторым выходом - к входу блока, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора,а выход ука,1 1000873 8 занного блока подключен к второиу магнитного резонанса. Л , "Энергия"входу блока АОЧ. 1968, с. 125-132. Источники инфориации,принятые во внииание при экспертизе 1, Иарон Р. С и др, Аппаратура для исследования электронного пара