Радиоспектрометр электронногопарамагнитного резонанса

и 823994 ОП И(,:АНИЕИЗОВРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВФ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(22)Заявлено 05.04,79 (2 ) 2747549/18-25 6 01 й 24/1 О 9 фударстнюнай квинтет СССР вв делан нзейретеннй е втнрмтнйДата опубликования описания 25.04 . 81 В. Н, Линев, Н. Л. Лисовский, В. Б. Мочали В. П. Яновский(72) Авторы изобретения 1) Заявител 4) РАДИОСПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГ ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСАПР заниехникерезонанпричем регистрация сигнала Эмает много времени.Наиболее близким техническим реще-, нием является радиоспектрометр ЭПР, содержащий электромагнит с источником питания и генератором развертки, между полюсными наконечниками которого помещен измерительный резонатор, соединенный через делитель частоты с генератором ВЧ колебаний и со входом блока СВЧ, выход которого через усилитель соединен со схемой регистрации первой производной, состоящей из последовательно соединенных первого" синхронного детектора, опорное напря" жение на который подается с выхода делителя частоты, и первого фильтра нижних частот, и со схемой регистрации второй производной, состоящей из последовательно соединенных второго синхронного детектора, опорное напряжение на который подается с вьмода генератора ВЧ колебаний и второго фильтра нижних частотовано ими с присоединением заявки М елорусскии ордена Трудовог государственный университ Изобретение относится кэлектронного парамагнитного.са (ЭПР) и может быть исполдля проведения исследованийбиологии и физике. Известен радиоспектрометрЭПР, содержащий блок СВЧ с последовательно соединенными усилителем, синхронным детектором и фильтром нижних частот генератор ВЧ колебаний и измерительный резонатор, который расположен между полюсными наконечниками. электро магнита, подключенного к последовательно соединенным источнику питания и генератору развертки. Радиоспектрометр ЭПР осуществляет регистрацию пер вой производной сигнала ЭПР при ли- нейной развертке магнитного поля 111 .Недостатком известногорадиоспектрометра ЭПР является сложность процесса его настройки,цля регистрации первой производной сигнала ЭПР с малыми иска жениями н высокой чувствительностью,Красного Зна етй ",.ъ",.;-;., -.п;т ь : Й :";" им. В. И. Л нина Б 1 1,;ф;823994 4 Радиоспектрометр ЭПР осуществляет регистрацию первой или второй производной сигнала ЭПР. при линейной раэ- . . верткеф магнитного поля путем подключения генератора ВЧ колебаний к резо-, натору прямо или через делитель час" тоты.,2.Недостатком известного радиоспектрометра ЭПР является сложность процесса его настройки для регистрации сигнала ЭПР с малыми искажениями и максимальной чувствительностью. В процессе настройки осуществляют предварительную запись спектрапьной линии ЭПР и оценивают ее параметры для выбора условий регистрации амплитуды.и времени развертки, постоян- ной времени и др.), что занимает мно" го времени.Цель изобретения - упрощение настройки радиоспектрометра и сокращение времени регистрации. синхронным детектором 3 и вторым1 фильтром 4 нижних частот, а с другой стороны - с измерительным резонатором 5, который расположен междуполюсными наконечниками злектромаг 1 нита 6. Генератор 7 ВЧ колебаний через делитель 8 частоты соединен с измерительным резонатором 5. К выходуусилителя 2 подключены последователь но соединенные первый синхронный детектор 9, первый фильтр 1 О нижнихчастот; двухполупериодный выпрямитель 11 и схема. 12 деления, причемвторой вход схемы 12 деления соединен с генератором 13 порогового сиг.:нала. Опорные входы первого и второгосинхронных детекторов, 3 и 9 соединенысоответственно с выходом делителя 8частоты и генератором 7 ВЧ колебаний.Выход схемы 12 деления подключен куправляющему входу генератора 14 развертки, который связан с источником 15питания, соединенным с электромагни. 1 том 6.Радиоспектрометр работает следую"щим образом. В блоке 1 СВЧ формируется мощность СВЧ и подводится к исследуемому образцу, помещенному в измерительный резонатор 5, который расположен между полюсными наконечникамиэлектромагнита 6. Электромагнит 6 создает в .резонаторе 5 стабильное поляризующее магнитное поле с помощью источника 15 питания, Высокочастотнаямодуляция магнитного поля на образце 5осуществляется с помощью сигнала,сформированного генератором 7 ВЧ колебаний и делителем 8 частоты на два.В результате развертки магнитного поля генератором 14 развертки, при прохождении резонансного значения магнитного поля на выходе блока 1 СВЧ,формируется сигнал ЭПР на частоте модуляции магнитного поляПосле усиления сигнала ЭПР на частоте модуляции магнитного поля усилителем 2 осуществляется синхронное детектирование одновременно на удвоеннойчастоте модуляции и на частоте модуляции соответственно первым и вторым Укаэанная цель достигается тем, что в известный радиоспектрометр ЭПР, содержащий электромагнит с источником 2 иитаиия и генератором развертки, между полюсными наконечниками которого помещен.измерительный резонатор, соединенвюй через делитель частоты с генератором ВЧ колебаний и со входом блока СВЧ, выход которого через усилитель соединен со схемой регистрации первой производной,"состоящей из .последовательно соединенных первого синхронного детектора, опориое напряжение иа который подается с выхода делителя частоты, и первого фильтра нижних частот, и со схемой регистрации второй производной, состоящей из по" следовательно соединенных второго синхронного детектора, опорное напряжение на который подается с выхода генератора ВЧ колебаний, и второго фильтра нижних частот, в него допол. нительно введены схема деления, генератор порогового сигнала и двухполупериодный выпрямитель, подключенный входом к выходу второго фильтра нижних частот, а выходом к первому входу схемы деления, выход которой соединен с управляющим входом генератора развертки, причем выход генератора порогового сигнала подключен ко второму входу схемы деления сигнала.На чертеже представлена блок-схема радиоспектрометра ЭПР.Она содержит блок 1 СВЧ, соединенный с одной стороны с последовательно, включенными усилителем 2, вторым 50 синхронными детекторами 9 и 3. Дляулучшения отношения сигнал/шум осуществляют низкочастотную фильтрациюсигналов с выходов первого и второгосинхронных детекторов .9 и 3 с помощью Ы соответственно первого и второгофильтров 1 О и 4 нижних частот, на выходах которых формируются производныесигнала поглощения ЭПР - вторая 3 У(дН2 2(выход первого фильтра нижних частот) и перваядфН(выход второго фиды". ра нижних частот), Амплитудные искаже" ния первой производной сигнала поглощения ЭПРЗУЯНэа счет рильтрации .определяются выражением 94 6мя развертки в известном устройстве. Максимальные амплитудные искажения Аупнаблюдаотся вблизи резонансного значения магнитного поля, где скорость изменения сигнала д( аЧ ) максидн мальная,ангде ф - постоянная времени интегрирования второго фильтра нижних частот;скорость развертки магнитного поля.Из полученного сигналадН 3 двухполуперибдный. выпрямительГ формирует его модульдфУЯН . Схема 3 деления вырабатывает сигнал А/-уз где А " сигнал, сформированный генератором 13 порогового сигнала. Этот сигнал поступает на управляющий вход генератора 14 развертки, при этом скорость развертки магнитного поля задается равной дН АЯф ф 2 у1 ан(2) Величина сигнала А для заданнойпостоянной времени интегрирования ьи максимальных амплитудных искаженийпроизводной сигнала поглощения ЭПР;аЧд определяется из выражений (1) и(2) АЯщ сй Чю Таким образом, в предлагаемом устройстве автоматически задается максимально возможная скорость развертки магнитного поля в каждой точке магнитного поля с точки зрения регистрации сигналов ЭПР с максимальной чувствительностью и заданными искажениями; При этом упрощается процесс нас 1 ройки радиоспектрометра, так как ие требуется предварительная оценка параметров регистрируемых сигналов.Сравниваем времена развертки магнитного поля, осуществляемой в известном и предлагаемом устройстве при одинаковых максимальных амплитудных искажениях первой производной сигнала поглощения ЭПР - д уя, Рассчитаем вре где уп, - амплитуда сигнала о Н,сЛ .аНрр- ширина спектральной ли 1 Э резонанса.Тогда время развертки йр магнитногоколя для регистрации сигнала резонанса в известном устройствеДНпри постоянной скорости развертки щ магнитного поля с учетом выражения (1)составляет ДН айра 1 2 ьйрф Цщ Р Чп амрр(5) где Нр - амплитуда развертки магнит- ЗОного поля,которая обычно выбирается для регистрации одиночной спектральной линии из условия АНЮай ,. С учетом выражения (3) время развертки магнитного поля в предлагаемом устройстве при регистрации сигнала резонанса, например для лоренцевой формы линии производной сигнала поглощения ЭПРн-"о РР где Но " резонансное значение напряженности магнитного поля; Н -,текущее значение напряженности магнитного поля В результате интегрирования00 33 3 В таблице приведены для сравнения, 1 рассчитанные но формулам (5) и (7) времена развертки магнитного поля в известном (число в чисяителе) ипредлагаемом (число в знаменателе) устройствах для различных амплитуд разверток ЬНР и относи 1 ельных амплитуднык искажеийй Е =100 Ж, составленнойщдля случая регистрации одиночной резонансной линии шириной Н,= 1 Гс, постоянной времени регистрирующей .системы1 с и максимальной скорости развертки магнитного поля 2000 Гс/мин (паспортное значение для . радиоспектрометра ЭПР ВК),Таким образом, предлагаемое устройство позволяет сократить время регистрации, причем выигрыш по времени значительно возрастает при регистрации спектров, состоящих из набора далеко отстоящих спектральных линий. Радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса ЭПР, содержащий.электромагнит с источником питанияи генератором развертки, между полюсными наконечниками которого помещенизмерительный резонатор, соединенныйчерез делитель частоты с генератором1 р высокочастотных ВЧ колебаний и совходом блока сверхвысоких частот СВЧ,причем выход блока СВЧ через усилитель соединен со схемой регистрациипервой производной, состоящей из по 1 следовательно соединенных первогосинхронного детектора, опорное напряжение на который подается с выходаделителя частоты, и первого фильтранижних частот,и со схемой регистрацииВ,второй производной, состоящей из по-следовательно соединенных второгосинхронного детектора, опорное напряжение на который подается с выхода генератора ВЧ колебаний, и второгорЗ )фильтра нижних частот, о т л и ч а ю-,щ и й с я тем, что, с целью упрощения. настройки радиоспектрометра исокращения времени регистрации спект.ров ЭПР, в него дополнительно введенысхема деления, генератор пороговогосигнала и двухполупериодный выпрямитель, подключенный входом к выходувторого фильтра нижних частот, а выходом к первому входу схемы деления,выход которого соединен с управляющимвходом генератора развертки, причемвыход генератора порогового сигналаподключен ко второму входу схемы деления.Источники информации,40принятые во внимание при экспертизе,1. Горди В. и др. Радиоспектроскопия, М., Государственное издательство технически-теоретической литературы, 1955, с. 15-29,2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации радиоспектрэметра ЗПР ЕК. "Вгикер" (ФРГ) (прототип).823994 Составитель .В. Покатилоедактор. Н, Рогулич Тех ед И.Голинкааказ Корректор С. ШекмаПЬдписное ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проек-.на 2096 б 1 ВНИИПИ Гпо дел 3035 Иос Тираж 907сударственного ки иэобретений ива, Ж, Раушск тета СССРрытийнаб., д. 4/ раюйд- ВИВЮМР