Способ определения концентрации парамагнитных частиц и устройство для его осуществления

СООЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 51)4 С 01 И 241 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ с 1(ьц -,АВТОРСКОМУ СВИ Кату- Ромдукц 1 ил ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Специальное конструкторско-технологическое бюро с опытным производством при Белорусском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. В. И. Ленина и Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В. И. Ленина(56) Блюменфельд Л. А. и др, Применение электронного парамагнитного резонанса в химии, Новосибирск, Изво Сибирского отделения АН СССР, 1962, с. 88.А 3.ег В. Я, Е 1 есСгоп Рагашаяпе 1 хс Вевопапсе.-ТесЬпрез аль Арр 1 саСопз Беч - Гога 1968, р. 212.Пул Ч. Техника ЭПР-спектроскопии, - М.: Мир, 1970, с. 235-238.Описание и инструкция по эксплуатации радиоспектрометра ЭПР Ефирмы "Вариан", США, 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ, ПАРАМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса. Цель изобретения - сокращение времени измерения концентрации пара- магнитных частиц при увеличении точности измерения. Предлагаемый способ основан на регистрации сигналов резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов соответственно на участках развертки с нарастающей и спадающей индукцией магнитного поля при его различных начальных значениях, при этом амплитуду участков развертки магнитного поля выбираютд Н,дН.,из условия- ", где дН и АН1 и Р,н рс амплитуда участков развертки с нарастающейи спадающей индукцией магнитного поля соответственно; У и Ук . - ширина линий резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов. Устройство для осуществления способа содержит электромагнит, рабочий резонатор, расположенный между полюсными наконечниками электромагнита и соединенный волноводным трактом с блоком СВЧ и последовательно включенными детектором СВЧ, приемным устройством и вычислителем интегральной интенсивности, а также блок модуляции магнитного поля, соединенный первым выходом с приемным устройством, а вторым с модуляционными катушками, и блок задания и развертки магнитного поля. Кроме того, в устройство 1введен вычислитель концентрации парамагнитных частиц, выход которого подключен к выходу вычислителя интег ральной интенсивности. Блок задания и развертки магнитного поля выполнен состоящим из устройства развертки, задатчика амплитуды развертки и задатчика начального значения ингнитного поля. 2 с.п. ф-лы, 1242788Изобретение относится к техникеэлектронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использованопри конструировании радиоспектрометров ЭПР и при автоматическом контролевеществ для определения концентрациипарамагнитных частиц.Цель изобретения - сокращение времени измерения концентрации парамаг"нитных частиц при увеличении точности измерения.На чертеже представлена блок"схемаустройства, реализующего способ определения концентрации парамагнитных частиц,П р и м е р , Согласно предлагаемому способу измерения концентрации парамагнитных частиц, включаю- "щему поочередную регистрацию в процессе развертки магнитного поля неперекрывающихся сигналов ЭПР, помещенных в один и тот же объем рабочего резонатора исследуемого и калибровочного. образцов, и сравнение ихинтегральных интенсивностей в соответствии с соотношениемАИ =И -и цАгде Б и И - концентрация парамагнитных частиц в исследуемом и калибровочной образцах,Ап и А - интегральная интенсивность линий резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов,регистрацию сигналов ЭПР исследуемого и калибровочного образцов осуществляют соответственно на участкахразвертки с нарастающей и спадающейиидукцией магнитного поля при егоразличных начальных значениях, аамплитуду участков развертки магнитного поля выбирают иэ условияьН, пН с(2)1 и 1 кгде ьН и аНро - амплитуда участков развертки снарастающей и спадающей индукциеймагнитного полясоответственно;У и У - ширина линий резонансного поглощения исследуемого икалибровочного образцов,Время определения концентрации оп,ределяется временем регистрации спектров резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов, которое зависит от амплитуды разверткина участках с нарастающей и спадающей индукцией магнитного поля.При регистрации на различных участках развертки неперекрывающихся 1 О линий .ЭПР одинаковой формы отношениерасчетных значений их интегральныхинтенсивностей определяется выражениемАп .АцАн. Ангде Аи А - номинальные (истинные) значения интег- Оральных интенсивностей.линий ЭПР исследуемого и калибровочногообразцов соответственно, при любых значениях амплитуд развертки на участках с нарастающей и спадающейиндукцией магнитногополя, если выполняет"ся условие (2).Таким образом, выполнение условия(2) позволяет определить интеграль-.ные интенсивности регистрируемых сигналов ЭПР исследуемого и калибровочного образцов путем их численного 35 интегрирования при изменении магнитного поля в значительно меньших пределах, чем это необходимо для нахождения их номинальных (истинных) значений. При этом регистрация этих сигналов соответственно на участках снарастающей и спадающей напряженностью магнитного поля обеспечиваетсокращение времени регистрации иследовательно сокращение времени иэмерения концентрации парамагнитныхчастиц в исследуемом веществе, а исключение (за счет уменьшения пределов интегрирования) участков кривыхрезонансного поглощения, на которых 5 ц значения регистрируемых сигналовсравнимы с амплитудой шума, обеспе"чивают повьппение точности определения концентрации в исследуемом веществе, В случае - :. - "-=-=10, времяУ,Уизмерения сокращается более чем напорядок, а погрешность измеренияконцентрации не превьппает 1-27.124 Устроиство для определения концентрации парамагнитных частиц состоит из рабочего резонатора 1, расположенного между полюсными наконечниками электромагнита 2 и соединенного волноводным трактом с блоком3 СВЧ и последовательно включенными,детектором 4 СВЧ, приемным устройством 5 и вычислителем б интегральной,интенсивности, блока 7 модуляции магВнитного поля, соединенного первымвыходом с приемным устройством 5,а вторым - с модуляционными катушками 8, блока 9,задания и разверткимагнитного поля, состоящего из устройства 1 О развертки, задатчика 11амплитуды развертки, соединенного выходом с первым входом устройства 1 Оразвертки, и задатчика 12 начального значения индукции магнитного поля, соединенного выходом с вторымвходом устройства 1 О развертки, выход которого подключен к управляющимвходам задатчика 11 амплитуды развертки, задатчика 12 начального25значения индукции магнитного поля ик катушкам электромагнита 2, и вычислителя 3 концентрации парамагнитных частиц, вход которого подключенк выходу вычислителя 6 интегральной 30интенсивности,В рабочий резонатор 1 помещаютисследуемый и калибровочный образцы,причем в качестве последнего выбирают парамагнитное вещество с 8-фактором, отличным от я-Фактора исследуемого образца. После настройкиустройства, заключающейся в заданиив задатчике 12 начальных значений.магнитного поля на участках разверт.ки с нарастающей и спадающей индукцией магнитного поля и задании в задатчике 11 значений амплитуд (ьН ии ьН ) развертки на этих участках,удовлетворяющих условиям независимой 45регистрации спектров ЗПР исследуемого и калибровочного образцов и усло- .вию (2), включает блок 9 задания.иразвертки магнитного поля.Блок 9 с помощью электромагнита 2 50формирует участок развертки с нарастающей индукцией магнитного поля. Врезультате этого при прохождении резонансных условий первая производная сигнала резонансного поглощения 55исследуемого образца на частоте модуляции Формируется на выходе детектора 4, усиливается, регистрируется 2788 4на частоте модуляции и преобразуетсяв цифровую форму в приемном устройстве 5 и поступает на вход вычислителя 6 интегральной интенсивности.После окончания участка развертки снарастающей индукцией магнитного поля вычисленное в вичислителе б путемдвойного вычисленного интегрированиязначение интегральной интенсивностилинии ЭПР исследуемого вещества запоминается в вычислителе 13 концент- .рации парамагнитных частиц, а выходной сигнал устройства 10 разверткиблока 9 задания и развертки магнитного поля переключает задатчик 11амплитуды и задатчик 12 начальногозначения индукции магнитного поля в состояние, обеспечивающееформирование участка развертки соспадающей индукцией магнитногополя в соответствии с ранее заданными в блоке 9 параметрами.В процессе формирования участка развертки со спадающей индукцией магнитного поля осуществляется регистрация первой производной сигнала резонансного поглощения калибровочного образца и после его окончания в вычислителе 13 концентрации запоминается вычисленное в вычислителе 6 интегральной интенсивности значение интегральной интенсивности калибровочного образца и в соответствии с выражением (1) рассчитывается концентрация парамагнитных частиц в исследуемом образце. формула изобретения 1, Способ определения концентрации парамагнитных частиц; включающий поочередную регистрацию в процессе развертки магнитного поля неперекрывающихся сигналов резонансного поглощения помещенных в один и тот же объем рабочего резонатора исследуемого и калибровочного образцов и 1 сравнение их интегральных интенсивностей в соответствии с соотношениемАИ ;-Игде И и И - концентрация и к А ф и кКпарамагнитных частиц в исследуемом и калибровочном образцах; А и А - интегральнаяинтенсивность линий резонансного поглощения исследуемого и калибр о вочно го о бр азцов, о т л ич а ю ш и й с я. тем, что, с целью сокращения времени измерения кон1242788 Составитель А. ФедороРедактор Н. Рогулич Техрец Н,Бонкало орректорВ Синицкая 695/40 ВНИИПИ Госу по делам 13035, МосквЗаказ иражрствезобреЖдписное та СССРытийаб., д. ного коми ений и от Раушская 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород,Проектная центрации парамагнитных частиц при увеличении точности измерения, регистрацию сигналов резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов осуществляют соответственно на участках развертки с нарас" тающей и спадающей индукцией магнитного поля при его различных начальных значениях, а амплитуду участков развертки магнитного поля выбираютв На аНиз условия = - -, где дН, ир.нд НР - амплитуда участков развертки с нарастающей и спадающей индукцией 15 магнитного поля; Ю и М - ширина линий резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов,2. Устройство для определения кон центрации парамагнитных частиц, содержащее электромагнит, рабочий резонатор, расположенный между полюсными наконечниками электромагнита и соеди-ненный волноводным трактом с блоком 25 СВЧ и последовательно включеннымидетектором СВЧ, приемным устройствоми вычислителем интегральной интенсивности, блок модуляции магнитного поля, соединенный первым выходом с прйемным устройством, а вторым - с моду"ляционными катушками, блок задания иразвертки магнитного поля, соединенный с электромагнитом, о т л и ч а ю -щ е е с я тем, что блок задания иразвертки магнитного поля выполненсостоящим из устройства развертки,эадатчика амплитуды развертки, соединенного выходом с первым входом устройства. развертки, и задатчика начального значения индукции магнитного поля, соединенного выходом с вторым входом устройства развертки, вьгход которого подключен к управляющимвходам задатчика амплитуды разверткии задатчик:а начального значения ин"дукции магнитного поля, и в устройство введен вычислитель концентрациипарамагнитньгх.частиц, вход которогоподключен к выходу вычислителя интег"ральной интенсивности.