Устройство для определения концентрации парамагнитных частиц

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1656422 6 01 К 24/10 ИЗОБ О А Т К АВТО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Научно-исследовательский институтядерных проблем при белорусскомгосударственном университете им. В, И, Ленина(56) Авторское свидетельство СССРМ 1242788, кл. 6 01 М 24/10, 1986.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯКОНЦЕНТРАЦИИ ПАРАМАГНИТНЫХ ЧАСТИЦ(57) Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса, Цельизобретения - увеличение точности измереИзобретение относится к технике электрон ного п арам агнитного резонанса (Э П Р)и может быть использовано в приборостроительной промышленности при изготовлении радиоспектрометров ЭПР,Цель изобретения - увеличение точности измерения концентрации парамагнитных частиц в исследуемом образце прирегистрации линий резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образ, цов с различной СВЧ-мощностьюнасыщения.На фиг. 1 изображена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - функциональная схема одного из возможныхвариантов задатчика СВЧ-мощности,Устройство содержит рабочий резонатор 1, расположенный между полюсныминаконечниками электромагнита 2 и соединия концентрации парамагнитных частиц в исследуемом образце при регистрации линий резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов с различной СВЧ-мощностью насыщения. Устройство содержит электромагнит, рабочий резонатор, расположенный между полюсными наконечниками электромагнита, детектор СВЧ, приемное устройство, вычислитель интегральной интенсивности, вычислитель концентрации парамагнитных частиц, блок модуляции магнитного поля, блок задания и развертки магнитного поля, состоящий из устоойства развертки, задатчика амплитуды развертки, задатчика значения индукции магнитного поля, и блок СВЧ, содержащий генератор СВЧ, управляемый аттенюатор мощности СВЧ и задатчик мощности СВЧ, 2 ненный волноводным трактом с блоком 3 СВЧ и последовательно включенными детектором 4 СВЧ, приемным устройством 5, вычислителем 6 интегральной интенсивности и вычислителем 7 концентрации пара- магнитных частиц, блок 8 модуляции магнитного поля, соединенный первым выходом с приемным устройством 5, а вторым - с модуляционными катушками 9, блок 10 задания и развертки магнитного поля, соединенный с электромагнитом 2 и состоящий из устройства 11 развертки, задатчика 12 амплитуды развертки, соединенного выходом с первым входом устройства 11 развертки, и задатчика 13 начального значения индукции магнитного поля, соединенного выходом со вторым входом устройства 11 развертки, выход которого подключен к управляющим входам задатчика 12 амплитудыразвертки и задатчика 13 начального значения индукции магнитного поля и является выходом блока 10 задания и развертки магнитного поля, причем блок 3 СВЧ выполнен содержащим СВЧ-генератор 14, управляе мый аттенюатор 15 СВЧ-мощности и задатчик 16 СВЧ-мощности. Сигнальный и управляющий входы управляемого аттенюатора 15 СВЧ-мощности подключены соответственно к выходу СВЧ-генератора 14 и к 10 выходу эадатчика 16 СВЧ-мощностивход которого соединен с выходом блока 10 задания и развертки магнитного поля, а выход аттенюатора 15 СВЧ-мощности является выходом блока 3 СВЧ. 15Конкретная реализация задатчикэ 16 СВЧ-мощности определяется типом управляемого аттенюэтора 15 СВЧ-мощности.Один из возможных вариантов задатчика 16 СВЧ-мощности в случае использования уп равляемого аттенюатора 15 на основе р - 1- и - диода) содержи формирователь 17 управляющего напряжения, первый 18 и второй 19 генераторы тока и сумматор 20 токов (фиг. 2). 25Устройство работает следующим образом.В рабочий резонатор 1 помещают исследуемый и калибровочный образць 1, причем в качестве последнего выбирают 30 парамагнитное вещество с д-фактором, отличным от д-фактора исследуемого образца.После настройки устройства, заключающейся в задании в задэтчике 12 значений амплитуд развертки магнитного поля на 35 участках развертки с нарастающей и спадающей индукцией магнитного поля в соответствии с выражениемЬН р. н, Мн= Л Н р.с. /Юк,где ЬНр.о и Ь Нр. с, - амплитуда участков 40 развертки с нарастающей и спадающей индукцией магнитного поля соответственно;В/ц и ЧЧ - ширина линий резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов, 45в задании на участках развертки с нарастающей и спадающей индукцией магнитного поля в задатчике 13 начальных значений индукции Но и Но магнитного поля соответственно, а также в установке в 50 первом 18 и во втором 19 генераторах тока задатчика 16 СВЧ-мощности значений токов, соответствующих мощности Рн насыщения исследуемого и мощности Р насыщения калибровочного образцов соот ветственно, включают блок 10 задания и развертки магнитного поля.Блок 10 вырабатывает сигнал, под воздействием которого электромагнит 2 вначале формирует участок развертки с нарастающей индукцией магнитного поля, а формирователь 17 управляющего напряжения - сигнал, обеспечивающий включение первого 18 и отключение второго 19 генератора тока. Заданный первым генератором 18 тока ток через сумматор 20 поступает на управляемый аттенюатор 15 СВЧ-мощности в результате чего в рабочий резонатор 1 поступает мощность Р, соответствующая мощности насыщения исследуемого образца, и при прохождении резонансных условий первая производная сигнала резонансного поглощения исследуемого образца на частоте модуляции магнитного поля формируется нэ выходе детектора 4 СВЧ при максимально возможном отношении сигнал/шум (при заданном искажении формы регистрируемой линии резонансного поглощения за счет насыщения СВЧ-мощностью, усиливается, регистрируется нэ частоте модуляции магнитного поля и преобразуется в цифровую форму в приемном устройстве 5 и поступает на вход вычислителя б интегральной интенсивности. После окончания участка развертки с нарастающей индукцией магнитного поля вычисленное в вычислителе б интегральной интенсивности путем двойного численного интегрирования значение интегральной интенсивности линии резонансного поглощения исследуемого образца запоминается в вычислителе 7 концентрации пара- магнитных частиц, а выходной сигнал устройства 11 развертки блока 10 задания и развертки магнитного поля переключает зэдатчик 12 амплитуды развертки магнитного поля и зэдатчик 13 начального значения индукции магнитного полл в состояние, обеспечивающее формирование участка развертки со спадающей индукцией магнитного поля,. Кроме того, под воздействием этого сигнала формирователь 17 управляющего напряжения вырабатывает сигнал, обеспечивающий отклонение первого 18 и выключение второго 19 генераторов тока, Заданный вторым генератором 19 тока ток через сумматор 20 поступает на управляемый аттенюатор 15 СВЧ-мощности, В результате в рабочий резонатор 1 поступает мощность Р, соответствующая мощности насыщения калибровочного образца, и при прохождении резонансных условий первал производная сигнала резонансного поглощения калибровочного образца на частоте модуляции магнитного поля формируется на выходе детектора 4 СВЧ при максимально возможном отношении сигнал/шум (при заданном искажении формы регистрируемой линии резонансного поглощения за счет насыщения СВЧ-мощности, усиливается, ре 1656422гистрируется на частоте модуляции магнитного поля и преобразуется в цифровую форму в приемном устройстве 5 и поступает на вход вычислителя 6 интегральной интенсивности. После окончания участка развертки со спадающей индукцией магнитного поля вычисленное в вычислителе 6 интегральной интенсивности путем двойного численного интегрирования значение интегральной интенсивности линии резонансного поглощения калибровочного образца запоминается в вычислителе 7 концентрации парамагнитных частиц и рассчитывается концентрация парамагнитных частиц в исследуемом образце,Таким образом, регистрацию первых производных сигналов резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов осуществляют на различных участках треугольной развертки магнитного поля при различных (оптимальных) уровнях СВЧ-мощности в рабочем резонаторе, В качестве оптимального значения СВЧ-мощности Рсвч, выбирают такой максимально возможный уровень, при котором насыщение отсутствует, т. е. сохраняется линейная зависимость интегральной интенсивности линии резонансного поглощения от ГР, . Выбранные таким образом уровни СВЧмощности исключают насыщение и в то же время обеспечивают регистрацию сигналов ЭПР как исследуемого образца, так и калибровочного образца, при оптимальных для 5 них уровнях СВЧ-мощности, что приводит кувеличению сигнала по отношению к уровню шумов при регистрации сигнала ЭПР образца с большим оптимальным уровнем СВЧ-мощности и. следовательно, к увеличе нию точности определения концентрациипарамагнитных частиц в исследуемом образце, причем выигрыш возрастает с увеличением разницы СВЧ-мощностей насыщения .исследуемого и калибровочного образцов.15 Формула изобретенияУстройство для определения концентрации парамагнитных частиц по авт. св.%1242788,отл ичающеесятем,что, с целью увеличения точности измерения 20 концентрации парамагнитных частиц в исследуемом образце при регистрации линий резонансного поглощения исследуемого и калибровочного образцов с различной СВЧ- мощностью насыщения, в блок СВЧ допол нительно введен задатчик СВЧ-мощности,вход которого соединен с выходом блока задания и развертки магнитного поля, а выход подключен к управляющему входу аттенюатора СВЧ-мощности.ЗОГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101 ое зюга Г йЬау и р 3 ерлки РЮБЮФЮЫ 8 Тираж 389 ПодписноеИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Йююю нюото. кщнрй