Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса

СОЮЗ СОВЕТСКИСОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК 09) (11 4 С 01 Я 24/10 Е ИЭОБРЕТЕНИ ОПИСАН АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТырев Б.М,езонанс.,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. В.И, Ленина(56) Альтшуллер С.А., и КозЭлектронный парамагнитный рМ.: Наука, 1975, с. 47.Описание и инструкция по эксплуатации радиоспектрометра ЭПР Ефирмы "Вариан", США, 1979.(54) РАДИОСПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА .(57) Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса относится к технике радиоспектроскопии. Цель изобретения - повышение точности регистрации слабых сигналов эа счет уменьшения низкочастотных регистрационных шумов. Это достигается тем, что преобразование сигнала электрон ного парамагнитного резонанса в цифровую форму для последующей обработки происходит непосредственно на частоте модуляции, что исключает необходимость его предварительного преобразования в низкочастотный сигнал, а следовательно, и использо вание в блоке регистрации цепей поо стоянного тока. 2 ил.12Изобретение относится к радио- спектроскопии и может быть использовано при создании радиоспектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР),Цель изобретения - повышение точности регистрации слабых сигналов ЭПР за счет уменьшения низкочастотных регистрационных шумов.На фиг. 1 приведена блок-схема предлагаемого радиоспектрометра; на фиг, 2 - временные диаграммы его работы.Спектрометр содержит рабочий резонатор 1, расположенный между полюсными наконечниками электромагнита 2 и соединенный волноводным трактом с последовательно включенным блоком 3 СВЧ и блоком 4 регистрации, блок 5 модуляции, первый выход которого подключен к расположенным между полюсными наконечниками электромагнита 2 катушкам 6 модуляции, а второй - к управляющему входу блока 4 регистрации, а также последовательно соединенные задатчик 1 времени развертки, блок 8 цифровой развертки, блок 9 управления и стабилиэации магнитного поля.и си- ловой блок 10, выход которого подключен к обмоткам электромагнита 2. Блок 4 регистрации выполнен в виде последовательно включенных аналогоцифрового преобразователя 11, усредняющего устройства 12 и выходного регистра 13, причем управляющий вход усредняющего устройства 12 подключен к выходу задатчика 7 времени развертки, стробирующий вход выходного регистра 13 и установочный вход усредняющего устройства 12 подключены к дополнительному выходу блока 8 цифровой развертки, а стробирующий вход аналого-циФрового преобразователя 11 подключен к управляющему входу блока 4 регистрации через формирователь 14.Для наблюдения спектра ЭПР исследуемый парамагнитный образец помещается в электромагнитное СВЧ-поле, возбуждаемое блоком 3 СВЧ в рабочем резонаторе 1, и поляризующее магнитное поле, создаваемое электромагнитом 2, подключенным к силовому блоку 10. При выполнении резонансных условий сигнал Э 11 Р в виде отраженной от рабочего резбнатора 1 электромагнитной волны поступает в блок 360787 СВЧ. Регистрация сигнала ЭПР ведетсяна частоте модуляции. Для этого по-ляризующее магнитное поле в образцемодулируется по синусоидальному закону с частотой 1, сигналом, поступающим с первого выхода блока 5модуляции на модуляционные катушки 6,В процессе цифровой развертки поляриэующего магнитного поля при прохождении резонансных условий на выходе блока 3 СВЧ на чгстоте модуляции формируется сигнал, ЭПР. Цифровая развертка осуществляется электромагнитом 2 с последовательно соединенными силовым блоком 10 и блоком9 управления и стабилизации магнитного поля под управлением ступенчатого пилообразного напряжения,формируемого на выходе блока 8 цифровой развертки (эпюра 15). Длитель 1 О 15 20 ность Тр развертки и, следовательно, время 6 , в течение которого осуществляется регистрация сигнала ЭПР в каждом канале (при каждом фик.25 сированном значении модуляции магнитного поля), устанавливается задатчиком 7 времени развертки. Сигнал ЭПР на входе аналого-цифрового преобразователя 11 представляет собой гармонический сигнал с частотой зе амплитуда которого для каждоГгс дискретного значения индукциимагнитного поля пропорциональназначению первой производной линииспектра электронного парамагнитногорезонанса (эпюра 16), В результатестробирования аналого-цифрового преобразователя 11 выходными импульсами (эпюра 17) формирователя 14 ана-4 О лого-цифровой преобразователь 11осуществляет последовательное преобразование входного сигнала с пе 1риодом дискретизации 1 = - Такимобразом, для каждого дискретного 45значения поляризующего магнитногополя на выходе аналого-цифровогопреобразователя 11 формируетсяпоследовательных цифровыхйэквивалентов мгновенных значенийпервой производной сигнала ЭПР.Здесь Ь - целое положительное число. Получение среднего за время Ысйгнала ЭПР для каждого фиксирован. ного значения индукции поляризующего магнитного поля при максимизации, отношения сигнал/шум осуществляетсяв усредняющем устройстве 12. Оно0787фовых регистрапионных шумов и повышается точность регистрации слабыхсигналов ЭПР. 3 126 представляет собой простое цифровое устройство, осуществляющее арифметическое усреднение в цифровых отсчетов, которые поступают на его вход за время усреднения О , что соответствует вычислению нормированного интеграла в пределах времени усреднения низкочастотного сигнала ЭПР. Здесь в - целое положительное число. Интервал усреднения д из О меняется в больших пределах при изменении длительности Тр развертки и задается выходным сигналом задатчика 7 времени развертки. Среднее за время Й значение сигнала ЭПР 15 записывается в выходной регистр 13 импульсом, поступающим в блок 4 регистрации с дополнительного выхода блока 8 цифровой регистрации во время переключения каналов разверт ки поляриэующего магнитного поля (эпюра 18). Этот же импульс поступает на установочный вход усредняющего устройства 12 и возвращает его в исходное (нулевое) состояние, под готавливая его тем самым к вычислению.среднего за время Й значения сигнала ЭПР в очередном канале развертки. 30Таким образом, в процессе цифровой развертки поляризующего магнитного поля в выходном регистре 13 блока 4 регистрации формируется последовательность цифровых отсчетов,35 эквивалентных. средним за время д 1 значениям сигнала Э 11 Р в каждом канале развертки, При этом, преобразование в цифровую форму сигнала ЭПР .осущест вляется непосредственно на частоте 40 модуляции, что исключает необходимость его предварительного преобразования в низкочастотный сигнал, ,а, следовательно, и использование в блоке 4 регистрации цепей постоян 45 ного тока. Благодаря этому уменьшается влияние низкочастотных и дрейФормула изобретения Радиоспектрометр электронного . парамагнитного резонанса, содержащий рабочий резонатор, расположенный между полюсными наконечниками электромагнита и соединенный волноводным трактом с последовательно включенными блоком СВЧ и блоком регистрации, блок модуляции, первый выход которого подключен к расположенным между полюсными наконечниками электромагнита катушкам модуляции, а второй выход - к управляющему входу блока регистрации, а также последовательно соединенные задатчик времени развертки, блок цифровой развертки, блок управления и стабилизации магнитного поля и силовой блок, выход которого подключен к обмоткам электромагнита, о тл и ч а ю.щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регистрации слабых сигналов электронного парамагнитного резонанса за счет уменьшения низкочастотных регистрационных шумов, блок регистрации выполнен в виде последовательно включенных аналого-цифрового преобразователя, усредняющего устройства и выходного регистра, причем управляющий вход усредняющего устройства подключен к выходу задатчика времени развертки, стробирующий вход выходного регистра и установочный вход усредняющего устройства подключены к дополнительному выходу блока цифровой развертки, а стробирующий вход аналого-цифрового преобразователя через формирователь подключен к управляющему входу блока регистрации.1260787 оставитель А.федоров ехред М.Ходанич Редактор И.Сегляни Корректор В.Бутяг Заказ 5220/41 ВНИИПИ 5 оизводственно-.полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул.Проектна Р О Тираж 778 ПодписноГосударственного комитета СССРделам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/