Малогабаритный радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса

Союз СоветскихСоциалистическихРеспубики Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5)М. Кл, О 01 Й 24/1 О 9 кудерстеенный квинтет СССР йо делаи нзебретеннй н отерытнй(72) Авторы изобретения кий ордена Трудовоготвенный университет ел сногоВ. И. Лейй"а И" Х 11 ЩфЦЦ 1 тсЗаявит госуд(54) МАЛОГАБАРИТНЫИ РАДИОСПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА15 Изобретение относится к технической физике и может быть использованопри изготовлении малогабаритных радиоспектрометров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для экспресс - анализа в геологии, металлур 5гии, медицине и т.,п,Известен радиоспектрометр ЭПР, содержащий активный магнитный элемент,в частности постоянный магнит магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, блок развертки магнитногополя с катушками развертки и блокрегистрации 1 1.В данном радиоспектрометре изменение величины поляризующего магнитного поля на образце достигается изменением величины рабочего зазорав магнитной цепи постоянного магнита. При этом рабочая точка постоянного магнита не должна выходить запределы линии возврата, посколькуэто вызывает размагничивание постоянного магнита. Поэтому диапазон перестройки магнитного поля определяется положением граничных точек линии возврата на кривой размагничивания постоянного магнита. Для известных магнитных материалов диапазон перестройки обычно не превышает 150 мТл.Недостатком данного устройства, таким образом, является узкий диапазон перестройки магнитного поля, а также нарушение пространственной однородности магнитного поля в рабочем зазоре в процессе его перестройки.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является малогабаритный радиоспектрометр ЭПР, содержащий активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измеритель ный резонатор, и вспомогательным зазором, снабженным механизмом для из,- менения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистрации.причем активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный зазор включены в магнитную цепь последовательно. Изменение величины магнитного поля в рабочем зазоре осуществляется за счет изменения величины магнитного сопротивления вспомогательного зазора, которое регулируется с помощью механизма изменения магнитного сопротивления 2 1.Диапазон перестройки индукции магнитного поля в рабочем зазоре известного радиоспектрометра составляет В Макс В минР где В ,В- максимальное и мини- макс мин мальное значения магнитного поля соответственно; Е - фиктивная намагничивающаясила постоянного магнита; 5 - площадь сечения полюсных наконечников; К - магнитное сопротивление ра- Рбочего зазора; В - внутреннее магнитное сопро и 36тивление постоянного маг. нита; К - магнитное сопротивление магмнитопровода; В - максимальное магнитное сопро- В тивление вспомогательного зазора.В процессе регулировки магнитного поля сохраняется его пространственная однородность в рабочем зазоре, поскольку величина рабочего зазора неЪ изменяется. Тем не менее диапазон регулировки индукции магнитного поля в этом случае также не превышает 150 мТл. Это обусловлено положением граничных точек линии возврата на 4 кривой размагничивания, за пределы которых не должна выходить рабочая точка постоянного магнита. Недостатком известного устройства, таким образом, является узкий диапазон пере стройки магнитного поля в рабочем зазоре.Цель изобретения - расширение диапазона перестройки магнитного поля в рабочем зазоре. 35Указанная цель достигается тем, что в малогабаритном радиоспектрометре электронного парамагнитного резонанса, содержащем активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, и вспомогательным зазором, снабженным механизмом для изменения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистрации, активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный зазор включе" ны в магнитопровод параллельно.На чертеже представлена блок-схема предлагаемого малогабаритного радиоспектрометра электронного парамагнитного резонанса.1Радиоспектрометр ЭПР содержит активный магнитный элемент 1, магнитопровод 2 с рабочим зазором 3, в котором расположен измерительный резонатор 4, и вспомогательным зазором 5,снабженным механизмом 6 дляизменениямагнитного сопротивления, блок развертки 7 магнитного поля с катушками8 развертки, блок 9 регистрации,причем активный магнитный элемент 1,рабочий зазор 3 и вспомогательныйзазор 5 включены в магнитопровод 2параллельно,Радиоспектрометр ЭПР работаетследующим образом.Исследуемый образец помещается визмерительный резонатор 4, которыйрасполагается в поляриэующем магнитном поле, создаваемом в рабочем зазоре 3 активным магнитным элементом 1.Для прохождения области резонансаблок развертки 7 с помощью катушек 8развертки создает изменяющееся магнитное поле. Одновременно в блоке 9 регистрации создаются необходимые резонансные условия для наблюдения резонанса. При выполнении условия резонанса на выходе блока 9 регистрирует-.ся сигнал ЭПР.Установка необходимой величины индукции В магнитного поля в рабочемзазоре 3 осуществляется путем перераспределения магнитного потока, создаваемого активным магнитным элементом 1, между участком цепи магнитопровода с рабочим зазором 3 и участком цепи со вспомогательным зазором5. Это достигается изменением магнитного сопротивления вспомогательного зазора 5 с помощью механизма 6изменения магнитного сопротивления.Максимальное значение индукции магнитного поля В,в рабочем зазоре5 8983 3 достигается тогда, когда магнитный поток активного магнитного элемента 1 полностью направлен в участок цепи с рабочим зазором 3, В этом случае длина вспомогательного зазора 5 мак симальна (ВВ Р) и Ви иТщ;и,+йТВ свор очередь, минимальное зна о ение индукции Вщ в рабочем зазореустанавливается при зашунтированом вспомогательном зазоре 5 (К= 0), огда магнитный поток активного магитного элемента 1 полностью направен в участок цепи магнитопровода со спомогательным зазором 5.С ТогдаЕ м В уир В05 В таблице представлены регулировки магнитного по спектрометрах, построенны ной и предлагаемой схемам ты приводятся для радиосп у которых магнит имеет дл го зазора 1 р = 15 мм, дли го магнит 2 в = 100 мм и= 2 Й см для различных магнитных материалов. диапазоны я в радио- по извест- Результактрометров, ну рабочеу постояниоечение ктивных Таким образом, в рабочем зазоре 3 можно получить практически нулевое значение индукции магнитного поля, что расширяет диапазон регулировки магнитного поля.При этом рабочая точка активного магнитного элемента не выходит за пределы линии возврата, так как при уменьшении величины индукции магнитного поля в рабочем зазоре общее маг нитное сопротиаоание цепи уменьшается1 1 1 1 1 1 1 ,11 ш е х л оХ1Л: 1 1 1 1 1 1 11 1 1 Л 1 1 1 1 Ъ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 Э БОХлд М щчо ХХС 2 2 о о М Э Щ ХО ЕХХ 1Э Х 1О кХ Щд ЭХЩ Х ЕХ 6 ЕХ Г "ТХ ЩК Х1 О Ч ЩЩ ход с о уой К П 3 Щ Я Э йхо эо Щ.1-, 1 ф Л С 1-Э о о 1 Щ С С 1 ооо ч 81-) С оОЦ 1- Ощ оК Хай кЭ К1- 1-Щ У ЩЩ Е о 1- о Х л 1 ль к о 1 Э601 О й Х 1- )Б й Щ-ОО 1- к оао 898305 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 11 1 1 1 Щ 1- Х Х Щ о о К о 1- о о С Щ 1- Щ О. Я о й л 1 о щ о Э й Щ о Х о Х о о С Х Э ЩК Щ898305 10 формула изобретения Составитель В.Покатилова Редактор М.Циткина Техред Т. Маточка Корректор М.КостаЗаказ 11938/59 Тираж 882 Подписное ВНИИПИ.Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП Патент"; г. Ужгород, ул. Проектная МалогаЬаритный радиоспектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий активный магнитный элемент, магнитопровод с рабочим зазором, в котором расположен измерительный резонатор, и вспомогательным зазором, в котором размещен механизм для изменения магнитного сопротивления, блок развертки магнитного поля с катушками развертки, блок регистра ции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона перестройки магнитного поля в рабочем зазоре, активный магнитный элемент, рабочий зазор и вспомогательный зазор включены в магнитопровод парал лельно. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Н 4048555,16 кл. 324-05, опублик. 19772. Авторское свидетельство СССРпо заявке 1 2793987/18-25,кл. С 01 М 27/78 15.01.80 (прототип).