Радиоспектрометр

. -ед ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оЬяег 1 айейМе 575 ва 1 Ся ю т о п ение ные ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Ч 8 оцгоих В. ег а 11. СЕБЯчаГдоп пя 1 пя ап ашр 1 дпде - шопеш 1 сгоюаче Где 1 Й. - Л. Раув. Г.га 1 Раув, 1976, ч. 6, Р 8, р. 11581.АЫагг С., Ревса 1. МадпегЕе 1 й с 1 ерепоепсе оГ ярхпагсге 1 ахаГхоп хп гЬгее 1 гоп ягопрРаув Кеч., В , 1980, ч. 22, й":рр1150-11 б 2,(57) Предложенный радиоспектромотносится к области электроннограмагнитного резонанса. Изобретпозволяет расширить функциональ возможности радиоспектрометров ЭПРза счет обеспечения когерентной обработки сигнала магнитного резонансобусловленного вариациями намагниченности радиочастотного поля приизменении частоты модуляции амплитуды радиочастотного поля в необходимых пределах и регистрации спектровЭПР с учетом фазовых соотношений.Устройство содержит приемное устройство, двухкоординатный самописец,источник модулирующих колебаний игенератор развертки магнитного поляа также два синхронных детектора,регулируемый и квадратурный фазовращатели и коммутатор. Сохранность фазовых соотношений позволяет регистрировать синфазный, квадратурный икомплексный спектры магнитного резонанса.2 ил.Изобретение относится к экспериментальной физике, в частности ктехнике экспериментального исследования веществ методами магнитного резонанса, и может быть использованодля регистрации и анализа спектровмагнитного резонанса, а также дляопределения времени релаксации исследуемых веществ при модуляции амплитуды радиочастотного поля и наблюдении сигнала на частоте модуляции.Цель изобретения - расширениефункциональных возможностей радиоспектрометра.На фиг,1 приведена блок-схемапредлагаемого устройства, на фиг.2блок-схема экспериментального макета радиоспектрометра,Устройство (фиг.1) содержит последовательно соединенные радиочастотный тракт 1, приемное устройство2, двухкоординатный самописец З,источник модулирующих колебаний и генератор 5 развертки магнитного поля,причем приемное устройство радиоспектрометра выполнено в виде последовательно соединенных преобразователя б частоты и двух параллельновключенных синхронных детекторов 7.1и 7,2, а источник 4 модулирующих колебаний, имеющий выход на радиочастотный тракт 1, выполнен в виде перестраиваемого генератора 8 и последовательно соединенных опорного генератора 9 колебаний фиксированной частоты и преобразователя 10 частоты,второй вход которого соединен с выходом перестраиваемого генератора,выход перестраиваемого генератора 8соединен с преобразователем 6 частоты приемного устройства 2, вход регулируемого фазовращателя 11 соединен с выходом опорного генератора 9,вход квадратурного Фазовращателя 12соединен с выходом регулируемого Фазовращателя 1.1, опорный вход синхронного детектора 7.2 соединен с выходом регулируемого, а синхронногодетектора 7.1 - с выходом квадратурного Фазовращателя, а выход генератора 5 развертки соединен с одним извходов коммутатора 13, с двумя другими входами которого соединены выходы синхронных детекторов 7,1 и7.2.Модулированное по амплитуде радиочастотное поле при выполнении условий магнитного резонанса создаетв радиочастотном тракте 1 сигнал магнитного резонанса на частоте модуляции, поступающий на вход приемного 5 устройства 2, где он преобразуетсяна частоту опорного генератора 9 ипоступает на входы синхронных детекторов 7.1 и 7.2, на вторые (опорные) входы которых поступают сдвину тые по фазе на 90 " колебания от опорного генератора, Таким образом, происхоцит синхронная демодуляция сигнала магнитного резонанса, причем спомощью регулируемого фазовращателя 511 может быть подобран необходимыйФазовый сдвиг опорных колебаний относительно модулирующихДля обеспечения когерентности модулирующие колебания и сигнал магнитного резонанса формируются с помощью одного перестраиваемого генератора 8.Сигналы с выхода синхронных детекторов 7.1 и 7.2 поступают на входы коммутатора 13, с помощью которого выбирается вид регистрируемыхсамописцем 3 спектров; соответствующими синфазной (по отношению к модулирующему сигналу) составляющей намагниченности исследуемого вещества;квадратурный; комплексный;спектр спроизвольным фазовым сдвигом.В качестве примера конкретноговыполнения рассмотрим детальную блоксхему экспериментального макетапредлагаемого радиоспектрометра.Непрерывные СВЧ-колебания с частотой 1 = 2 Р 9,4 10 , вырабатываемыезадающим генератором СВЧ 14, стабилизированным высокодобротным резонатором, через развязывающий Ферритовый вентиль 15 (фиг.2) и направленный ответвитель 16, к которому подключен частотомер 17, поступают намодулятор 18, где их амплитуда модулируется сигналом, поступающим с широкополосного усилителя 19. Модулированные колебания из модулятора 18 50через направленный ответвитель 20,к которому подключены анализатор 21спектра и измеритель 22 проходящеймощности и аттенюатор 23, поступаютна усилитель 24 мощности, где усиливаются до необходимой величины.55Усиленные амплитудно-модулированные колебания из усилителя 24 мощности через развязывающий циркулятор25, согласующее устройство 26 и нд 1283635правленный ответвитель 27, к которому подключена контрольная детекторная секция 28, проходят в измерительный резонатор 29, где располагаются приемная катушка и образец исследуемо го вещества. Измерительный резонатор располагается между полюсами электромагнита с катушками развертки и модуляции постоянного поля НСигнал, наводимый в приемной катушке продольн й составляющей намагниченности исследуемого вещества,через согласующее входное устройство 30 поступает на вход малошумящего усилителя 31, к выходу которого под 15 ключен смеситель 32.приемного тракта. Преобразованный сигнал из смесителя 32 поступает в усилитель 33 первой промежуточной частоты, где отфильтровывается и усиливается, затем поступает на вход второго смесителя 34. где переносится на вторую промежуточную частоту. Со второго смесителя сигнал проходит на усилитель 35 второй промежуточной частоты, где происходит основная фильтрация и усиление сигнала и с выхода которого сигнал поступает на синхронные детекторы 36 и 37. С выходов синхрон 30 ных детекторов сигналы, усиленные в усилителях 38 и 39 постоянного тока, поступают через коммутатор 40 на устройства регистрации - осциллограф 41 и двухкоординатный самописец 42.35На вторые (опорные) входы синхронных детекторов поступают колебания от опорного генератора 43: на один - через регулируемый фазовращатель 44 и через квадрупольный фазовращатель 45, сдвигающий фазу колебаний нао90 относительно второго детектора, на второй - только через регулируемый фазовращатель 44, к которому подключен фазометр 46Для обеспечения когерентностиопорного и модулирующего сигналов впроизвольно широком диапазоне частотмодуляции модулирующий сигнал формируется из опорного и гетеродинных,вырабатываемых кварцевым 47 и перестраиваемым 48 гетеродинами.Кварцевый гетеродин 47 подключенк второму входу смесителя 34, перестраиваемый гетеродин 48 - к второмувходу смесителя 32,Сигнал опорного генератора 43 одновременно с сигналом кварцевого генератора поступает на вход смесителя 49, выход которого подключен к усилителю 50 промежуточной частоты. Усилитель 50 подключен к .смесителю 51, на второй вход которого подаются колебания перестраиваемого гетеродина 48. Со смесителя 51 через фильтр 52 низкой частоты модулирующий сигнал поступает на вход широкополосного усилителя 19.Для развертки магнитного поля в режиме прохождения линии магнитного резонанса служит генератор 53 развертки поля, лйнейно изменяющееся выхоДное напряжение которого подается на соответствующие обмотки электромагнита и коммутатор 40.Для наблюдения производной линии магнитного резонанса имеется отдельный тракт, состоящий из последовательно соединенных детекторной секции 54, резонансного усилителя 55 синхронного детектора 56, к второму входу которого через фазовращатель 57 подключен генератор 58 высокочастотной модуляции магнитного поля, и усилителя постоянного тока 59, с выхода которого сигнал магнитного резонанса поступает на коммутатор 40 регистрирующего устройства.Вход детекторной секции подключен " к измерительному резонатору.Для настройки и калибровки прибора служат селективный микрозольтметр 60, подключенный ключом 61 к детекторной секции 28 или к согласующему входному устройству 30, а также измерительный прибор 62, подключенный к детекторной секции 54.Формула изобретенияРадиоспектрометр, содержащий последовательно соединенные радиочастотный тракт и приемное устройство, двух- координатный самописец, источник модулирующих колебаний и генератор развертки магнитного поля, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей радиоспектрометра, его приемное устройство выполнено в виде последовательно соединенных преобразователячастоты и двух параллельно включенных синхронных детекторов,а источник модулирующих колебаний выполнен в виде перестраиваемого генератора и последовательно соединенных опорного83635 Составитель А. ФедоровТехред И,Попович Корректор А. Обруча едактор М. Келем аказ 7431/41 6 Подписноемитета СССРоткрытийая наб., д, 4/ Тираж ИИПИ Госуда по делам и 35, Москва, го ий ствен обрет Ж,1130 уш о-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная оизводст 5 12 генератора колебаний фиксированной частоты и преобразователя частоты, выход которого соединен с радиочастотным трактом, а второй вход соединен с выходом перестраиваемого генератора, соединенного также с преобразователем частоты приемного устройства, кроме того, в радиосректрометр введены коммутатор, с двух вы" ходов которого сигналы поступают на двухкоординатный самописец и последовательно соединенные регулируемый и квадратурный фазовращатели, причемвход регулируемого фазовращателя соединен с выходом опорного генератора,опорный вход первого из синхронных 5 детекторов соединен с выходом регулируемого, а второго - с выходомквадратурного фазовращателя, а выходгенератора развертки соединен с одним из входов коммутатора, сдвумя другими входами которогосоединены выходы синхронных детекторов.