Радиоспектрометр

Союз Советск ихСоциалистическнкреспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУц 832431(23) Приоритет Опубликовано 23.05.81, Бюллетень,рй 19Лата опубликования описания 30.05,81 по делам изобретений и открытий(72) Авторы . изобретения В,В.Еременко, А.В.Клочко и В,М.Науменко Физико-технический институт низкихтемператур АН Украинской ССР(54) РАДИОСПЕКТРОМЕТР Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться для исследования спектров резонансного поглощения твердых тел в импульсных магнитных полях.Известен радиоспектрометр, содержащий источник излучения, вол. - номер, рабочую ячейку, размещенную в магнитном поле соленоида и установленную в криостате, выход которой соединен с приемником, охлаждаемым жидким гелием 1,11.Оданако известный радиоспектрометр имеет узкий частотный диапазон и низкую чувствительность.Цель изобретения - расширение частотного диапазона и повьппение чувствительности.Эта цель достигается тем, что в радиоспектрометр, содержащий источник излучения, волномер, рабочую ячейку, размещенную в магнитном поле соленоида и установленную в криостате, выход которой соединен с приемником, охлаждаемым жидким гелием, введены делитель луча, содержащий в первом плече первый вращатель плоскости поляризации, оптически соединенный с первой систе- .5мой линз, во втором плече - второй вращатель плоскости поляризации, в третьем плече - оптикоакустический приемник, а четвертоеплечо оптически соединено со второй системой линз, последовательносоединенные блок автокалибровки,блок питания, блок задержки и двухлучевой запоминающий осциллограф,механический прерыватель, последовательно соединенные видеоусительи контрольный осциллограф, а такжеблок компенсации и интегратор, включенные между соответствующими выходами криостата и первым и вторымвходами двухлучевого запоминающего осциллографа; к третьему входу которого подключен выход видеоусилителя, а к четвертому входу вы 832431ход блока антокалибровки, выход приемника охлаждаемого жидким гелием, соединен со входом видеоусилителя, мех цгический прерыватель включен между другим выходом блока автокалибровгси и второй системой линз, вы-. ход которой оптически соединен со входом рабочей ячейки, другой выход блока питания подключен ко входукриостата, ко второму вращателюЪплоскости поляризации подключен волкомер, источник излучения оптически соединен со входом первой системы линз, а рабочая ячейка выполнена в виде двух канусных циэлектрических зпцгсз, переходящих в диэлектрические волцоводы, при этом исследуемый образец установлен между торцами диэлектрцчес;ких вопцоводов.Ероме того, по оси конусных диэлектрических линз выполнен канал.1 а фцг. 1 представлена структурная электрическая схема предлагамсгсз радиоспектрометра; ца фиг, 2- его конструкция. О152025 Радиоспектрометр содержит источник излучения 1, первую систему лицз 2, отрезок лучевода 3, первый вращатель 4 плоскости поляризации, делитель 5 луча, имеющий первое 6, второе 7, третье 8 и четвертое 9 плечи соотнетствеццо, криостат 10, приемник 11, охлаждаемый жидким гелием, видеусцспитель 12, двухлучевой запоминающий осциллограф 13, контрольный осциллограф 14, блок 15 компенсации, интегратор. 1 б, блок 17 за-, держки, блок 18 автокалибровки, механический прерыватель 19, блок 20 питания, оптикоакустический приемник 21, второй вращатель 22 плоскости поляризации, волномер 23, вторую систему линз 24. В криостате с окнами 25 и 26 (фиг. 2) размещен соленоид 27, в магнитном поле которого находится рабочая ячейка, выполненная в виде двух коцусных диэлектрических линз 28, переходящих в диэлектрические вочноводы 29, между. торцами которых установлен исследуемьгй образец 30, для увеличения однородности магнитцого поля имеется текстолитовая вставка 31, конусные диэлектрические линзы зажаты в оправки 32, а концы диэлектрическихволноводов вставлены в диэлектрическую втулку 33,а поверхности которой намотаны катушки 34-3 б, а по оси конусных диэлектрических линз выполнен канал 37.Радиоспектрометр работает следующим образом,Излучение, генерируемое источником излучения, например лампой обратной волны, пройдя первую систему линз2, необходимую для согласования выхода источника излучения с отрезкомлучевода 3, через первый вращательи плоскости поляризации попадаетна делитель 5 луча. Часть излученияответвляется и, пройдя второе плечо7 и второй вращатель плоскости поляризации 22, в нужной поляризациипоступает на вход волномера 23, Отраженная от него часть энергии попадает на оптикоакустический приемник(ОЛП) 21, где преобразуется в электрический сигнал. В момент настройки волномера на частоту генерацииисточника излучения 2 волномер поглощает максимальную часть энергииСВЧ-излучения и, следовательно, сигнал, снимаемый с ОЛЧ 21 минимален.Часть энергии СВЧ, прошедшая делитель 5 луча, прерывается механическим1прерывателем 19 и через окна 25 и26, криостата 10 (фиг. 2) заводитсяна рабочую ячейку с исследуемым образцом 30. Пройдя конусные линзы 28и исследуемый образец, находящийсямежду ними, излучение выходит изкриостата 1 О и направляется в приемник 11. Электрический сигнал с частотой модуляции, появляющийся наприемнике под действием СВЧ излучения, усиливается видеоусилителем12 и подается на вход контрольногоосциллографа 14 и на вход двухлучевого запоминающего осциллографа 13,Развертка спектра осуществляется магнитным полем соленоида 27 при фиксированной частоте СВЧ источника 1 излучения. Частота прерывания СВЧ излучения механическим прерывателем 19 должна быть немного меньше, чем 1/2 С, где- длительность импульса магнитного поля, что необходимо для регистрации спектра в течение всей длительности импульсного поля. Для записи спектра поглощения исследуемого образца 30 необходимо включить запуск блока 18 автокалибровки работающего в режиме однократного запуска), после чего он синфазно с модуляцией излучения вырабатывает последовательно три управляющих имформула изобретения пульса. Первые два импульса соответствуют моментам открывания и перекрытия пучка излучения сектором механического прерывателя 19 и производят последовательно двукратныйзапуск развертки двухлучевого запоминающего осциллографа 13, на экране которого записывается уровень сигнала, соответствующий интенсивностиизлучения, попавшего на приемник вотсутствие магнитного поля на образце 30, и два нулевых уровня, т.е.сигнала с рабочей ячейки (находящейся в криостате 10 ) при перекрытомпучке СВЧ излучения и сигнала поля,поступающего с интегратора 16, гдеинтегрируется сигнал, снимаемый скатушки 35. При последующем открывании пучка СВЧ сектором механического прерывателя 19, блок 18 автокалибровки выдает третий импульс в блок20 питания и батарея конденсаторовразряжается через обмотку соленоида27. В момент начала разряда батареиконденсаторов из блока питания 20подается импульс в блок 17 задержкии после него - на двухлучевой запоминающий осциллограф 13 для запускаего развертки в третий раз. Происходит запись спектра поглощения исследуемого образца 30 и сигнала величины поля, поступающего на интегратор 16, в выбранном масштабе. Результирующая запись на экране двухлучевого запоминающего осциллографа 13 включает следующие осциллограммы: нулевые уровни сигнала и поля, сигнал,соответствующий интенсивности излучения СВЧ, попавшего на приемникв отсутствие поля на образце 30 испектр поглощения образца 30 с сигналом величины поля. Таким образом, предлагаемый радиоспектрометрпозволяет исследовать резонансное поглощение твердых тел в диапазоне длин волн 0,3-6 мм в импульсных магнитных полях до 300 кЭ без переустановки образца и наблюдать на изменением намагниченности образца,Наличие автокалибровки существенно повышает точность измерения параметров резонансных линий (особенно в случае использования широкодиапазонных генераторов, имеющих, как правило, сильно изрезанную амплитудную характеристику).Образец в магнитном поле импульсного соленоида можно устанавливать 15 20 25 30 35 40 45 50 55 в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью 0,5, причемон крепится без применения клея, чтоулучшает форму линий резонансногопоглощения исследуемых образцов.Наводка не превышает уровня шумовприемника, что увеличивает чувствительность радиоспектрометра. Радиоспектрометр, содержащий источник излучения, волномер, рабочую ячейку, размещенную в магнитном поле соленоида и установленную в криостате, выход которой соединен с приемником, охлажденным жидким гелием, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения частотного диапазона и повышения чувствительности, введены делитель луча, содержаций в первом плече первый вращатель плоскости поляризации, оптически соединенный с первой системой линз, во втором плече - второй вращатель плоскости поляризации, в третьем плече - оптикоакустический приемник, а четвертое плечо оптически соединено со второй системой линз, последовательно соединенные блок автокалибронки, блок питания, блок задержки и двухлучевой запоминающий осциллограф, механический прерыватель, последовательно соединенные видеоусилитель и контрольный осциллограф, а также блок компенсации и интегратор, включенные между соответствующими выходами криостата и первым и вторым входами двухлучевого запоминающего осциллографа, к третьему входу которого подключен выход видеоусилителя, а к четвертому входу выход блока автокалибровки, выход приемника,охлаждаемого жидким гелием,соединен со входом видеоусилителя, механический прерыватель включен между другим выходом блока автокалибровки и второй системой линз, выход которой оптически соединен со входом рабочей ячейки, другой выход блока питания подключен ко входу криостата, ко второму вращателю плоскости поляризации подключен волномер, источник излучения оптически соединен со входом первой системы линз, а рабочая ячейка выполнена в виде двух конусных диэлектрических линз, переходящих в диэлектрические волноводы, при этом исследуемый образецустановлен между торцами диэлектрических волноводов.2. Радиоспектрометр по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что по оси конусных диэлектрических линз выполнен канал. 832431Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРФ 337707, кл. 6 О 1 И 27/78, 1967832431 фиг. Я Составитель Е.Голуберниченко Техред Е. Гаврилешко дакт Подписи о комитета СССР и открытий Раушская наб., д.