Безмодуляционный эпр спектрометр

1(ЕчГкиЭЦЯ ф.т 7 - ЛРИ)"К РЯ" рзБез . уллционный .",111) сп =кт,)омето содержит электромаГнит 1 с попюскыми наконечниками 2 и блоком ли",ания 2,5 блок 4 быстрой развертки магпитного поля с системой стабилизации амплитуды и формы мяГкитного поля рязверте(и катуцщу э развертки магнитного поля, ДЯТ 4 Щб(996 темы стабилизации амлли:- зфць),жфорйы магцитного гол:. раэверт: ки, блок СВЧ 7 балансный бнмодальньЙ резонатор 8 с е(олебаниями типа Н, устройство для балаисной настрой ки )еэонатора 9 и выоождения по чяс готе 10 кюветное отделение 11, лре: - емкую коаксиялькую линию 12) детектор (.ВЧ 13, приемник 14 прямого уси" лекнл сигналов 311 Р и систему 15 цифро Ы вой регистрации й накопления сигналов ЭПР.11 овьшеенне чувствительности спектрс " метра и точности регистрации йормы л.ни,эя стет увеличения еасготы намплитуды развертки мягцитцого поля возможно лри нейтрализации токов Фуко, возни)(ающих в м(тялличесе(сй конструкции резонатора и его узлов Токи Фуко, взаимодействуя с поляризующим м Я г ни ны) ( пол ем и о и в 0 д я т )ф д е б ал а . (еу реэОБятОра с часто еОЙ развертки ма-, нитного геолл, который п 1)олвгелгтся"кнхроцной наводке л перегру-;".яет Бриеп(ый тэа)(ч; спект 11)ометра ЧтобыВ С нейтоалиэовять эф(РРекте 7 От тое(ов (Р(0 при пооьппеееии частоты и амллитуцы 1)азвертки мяГлитного поля, реэокят 01) 8 .вместе с устройством 9 для его балансиров(и выполцлют тоикостенкым в оответствии с 1 еслозиемО, "з,5 Р р .) Е ) е 0 Ь;гдетолщина ПГОБОдлщего слоипокрытия," 450 сь(- толщина скин-слоя на рабочейчастоте резонатора;1), - толщина скин-.слоя на частоте развертки,и для геридяния всеи (Онст 1)укции жест кости закрепляют в диэлектрическом ка.касе 10, Кюоетное Отделение е 1 подоеЯ.Кей поршень 1 7 , Цее(трапьный провод 13 коаксиалькой ликии 12 выполняю из диэлектрика и покрывают металлом с толщицой, удовлеп)орлющей ВЬШЕЕПРИВЕДЕНКОМУ УСГЕОИЮ, а УСТРОЙСТ- во 10 вырождения резонатора по часто" ТЕ ВЫПОЛНЯЮТ ПОЛНОСТЬЮ ИЭ ДИЭЛЕКТРИкао 1(ро.е ",ГО, эксп" )л,.".Нтальл Опр(делеьочто для миеимиэацли т)ков Фуко ва;(ка геометрия размещения э эя"зоре эл,"=ктромягееита оеэолаторя и кгту)к развертки маГккткОГО поля ПО этому диэлектрический каокас 10 вьео)етнроваккым реэокатооом с,. устройствами его беьпаксировки 9 и вырождения ло частоте 10) а такжэ лриемлой коаксиалькоЙ линией жестко мсктирютзазоре злее(тромаг)еита 1) на Одном иэ егО полюсееых иакоеееч(иков 2 таким Образом, чтобы оси циликд;)ической сие;- метрии резонатора 9, полюскых кякоБечкиков 2 и (ату.Яки развертки э жестко заоепл еккОЙэ азора электромагнита на в тооом л олюско; ; како кечпкке сопл адали,Для увекченкл амплитуды разверт-.ки магнитного поля катуще(я,рязвертки 5 размешана 1 зазоре электромагнита 7 со сторо,п:.".кюветчеого отделения11 ка минимальном расстоякии, 1(рнэтом катушка жестко закреплена в диэлектрическом каркасе 20. Б приведенной конструкции эта расстояние составляет 1 мм. Я чтОбы можно было вынуть кюветк)е Отделение 1 реэолато)алри смене образца катупл(у можно поворачивать относительно оси 19 о плоскости перпендикулярной плоскостичертежаДля повышения точности регистрацииформы ликии катуеека " быстрой развертки выполнена диаметром равным тремдиаметрам образца в кюветном отделении, Уменьгелие диаметоа ведет к(УХУДШЕНЕЮ ОДЛОООДЛОСТК МЯГНИТКОГОполя развертки и ке позволяет повысить точность регистрации йормы линии. Увеличение диаметра в принципе возм 0 е(к О к 0 . е б у еб Ол ьш 0 Й е 0 ше( 0 (1 т и усилителя питающего катушку и соэдает трудности в увеличении амплитуды развертки,Длл точной регистрации формы линии важна стабилизация амплитуды и формы магнитного поля развертки, поэтому Датчик Ь стабилизации амплитуды и (е)ормье;,ягнитного поля развертки размещен на. Оси цилиндрической симметрии катушки 5 развертки ня микимальном расстоянии от кюветкого отделения путем жесткого закрепления в диэлектрическом каокасе 20. В противном случае фазовые искажекия в тракте стабилизации амплитуды и формы Развертки маГББТБОГО пбли не лоэволяют Добитьимеющий мехап,;(ческую н зле(тоонняд пе рестройку частоты СВЧ-тракт предусматривает воэможность регистрации либо линии поглощения, лнба дисперсии без потери чувстзнтельнос ги. Схе, ма А 11 Ч клистрона-традиционная для чПР спектрометров с модуляцией напра женил отражателя клнстрана.БЙОк 4 быстрой развертки маГнитного паля с системой стабилизации амп литуды и Формы магнитного поля раэ"зергки 4 представляет собой мощныйдифференциальный усилитель, который15питает катуаку 5 развертки магнитного поля, юМющую индуктчвность 40 ИГци ьс(тизио сопротивление 3 0 ма, Вкаестзг цатчика 6 стабилизации амплИтуды и Формы магчитного поля разверт 20 кп испольэОБапы четыре кристаллаХолла включение последовательнодля увеличения отношения сигнал+"шумсигнал с которых через операционныйУснс(ЕЛЬ Па.п-;ЕТ,Я ЧБ Б"ОД МОЩНОГОусняителя з качестве сигнала Отрицательной обратной связиВ качестве сигнального детектора,ВЧ 13 з -пектрометре использованыСпоцЕсЛЬНО ОТОбоаИНЫЕ ТуННЕЛЬНЫЕщ об:аащен 1 аье диоды Я .01 Д с Основнымд стоинстзОм этих диОДОБ являетсят. тса, заае иэбыточцьса шумов сГлазное отличие приемника 14 оттрзпиционных спектоометроз с модуляаиай 1 с+ГПатНОГО ПОЛЯ - ШИРОКОПОЛОСНОСТЬ с ДЕТЕКТОР 13 ГИЛЬзс.НИЧЕСКИ Подключен к входному предварительномул;чпителю им ющему коэффициент усил ния по напряжению 00, входноесопротивление 5 Ком и шум-Фактор 2,Д-: ее след 1 ют пять каскадоз усиления с коэФ(1 жцнентом усиления 10 каждый, Каскады выполнены на полевыхтранзисторах и имеют входное сопротивление на низкой частоте, превыша 5ющее 100 .1 ом. Иежцу вторым и третьим каскадами усиления имеется активный Фильтр нижних частот второго порядка, позволяющий регулировать поло- .50су пропускания приемника октавиьпчиступенями Б диапазоне от 30 Гц до20 КГцсСистема 15 цифровой регистрациии накопления сигналов включает Б.се бя цифроаналоговый преобразователь:10 разрядный ЦАП является задатчикойразвертки маГнитноГО поля работает 5. 154230ся повышения точности регистрацииФормы линии.Безмодуляционный 311 =пектрометрработает следующим образом.Включают блок 3 питаннп электромагнита и поляризующее магнитноеполе устанавливают такой величины,чтобы наблюдать предполагаемый спектрЗПР исследуемого вещества. Диэлектрический каркас 20 вместе с катушкой 5/развертки н датчиком 6 стабилизацииамплитуды и Формы магнитного поля развертки поворачивают Относительно оси13 таким образом, чтобы можно быловынуть кюзетное отделение 11. Кювет-.ное отделение заполняют образцом между дном кюветного отде;".ения и кварцевым стеклом 21, после чего вставляют в резонатор 8. Каркас 20 возвращают на место и жестко крепят к по .люсному наконечнику 2. СВЧ-мощностьподается иэ блока 7 в резонатор 8,который с помощью подвижного поршня17 и устройства 10 вырождения по час"тоте балансируют на минимум СВЧ-мощности, выходщей из приемной коаксиальной линии 12 и поступающей на детектор 13, Включают блок 4 быстройразвертки магнитного поля и устанавлиБают амплитуду развертки, необходимуюдля наблюдения спектра или его части.При этом за счет эффекта ЭПР происходит дебаланс резонатора ч на детекторе 13 с частотой сканирования магнитного поля появляется неискаженный сигнал ЗПР, Далее он усиливается широкополосным усилителем 14 и поступает нацифровую систему 15 регистрации и наКОПЛЕНИЯсБлок 3 питания электромагнита состоит из трансформатора, выпрямителя,питающего обмотки электромагнита 1,стабилизатора тока с набором талонных резисторов, источника опорногонапряжения и схемы тиристорного регулирования, которая позволяет в широких пределах изменять ток магнита (и,следовательно, поляризующее магнитноеполе) без презьппения предельной мощ"ности, рассеиваемой на регулирующемэлементе стабилизатора тока,Блок СВЧ включает з себя собственно СВЧ-тракт и систему автоматическойподстройки частоты (АПЧ) клистрона,в качестве которого используетсяклистрон.220 БВ 52 (производства ЧССР)генерирующий колебания с частотой8100-8800 ИГц, мощностью 800-1000 и142"30 7в режиме последовательного рев. рсивно О счета и вырабатывает на .чиходе линейно изменяющееся напряжениетреугольной Формы без постоянной состазляющей,которое подается на мощнь)йусилитель блока 4 быстрой разверткимагнитного поля, Автономный накопитель реализован на памяти многоканального анализатора АИ-ЬО 96.и имееткроме того, дисплей с возможностьюнаблюдения различных учясткОВ памятив разнык масштабах, устройство вь)вода на плоттер, счетчик циклов накоппения,с возможностью остановки на-копления по заранее установленномузначению,.В данном безмодуляционном ЭБРспектрометре повышаются частота иамплитуда развертки магнигного полячто приводит к повышению чувствительности прибора и точности регистрациифорМы спектральной линии,коллен).я игпелО 3 .111, сзГЯ я 1 иой сблоком быс гпой ра.-.е;.тки Р)агпитного1"Х:) О т П И Ч - 13 1 Г 31 ЕМЧТО С ЦЕЛЬЮ 1 ОЕЬП) ЕП)(Я ЧУЯ СТВИТ Е 11 Ь НОС"ти спектрометря и точ"Ость( зегистряции формы спек 1 р" пьнсй л)л 1) и ятГ 11системы стабилизации Ямплитудь) и формы мягнитнОГО поля развертки рязмещенНЯ ДИПИНДРИЧЕСКОИ ОСИ СИММЕТРИИ КЯтушки развертки магнитного поля,. к;то".рая изготовлена диаметром не менеет)ех диаметров Образца, и помещенаВ ЗЯЗСРЕ ЗЛЕКТВОМЯГ 1.ИТЯ ГО СТОз 1 Ь 1кюветного Отделения резонатора ВблизиОт него таким ОбрЯзом) что Оси ци"линдрическои симметрии кятущки рл.,Вертки мяГБитноо ";Оля и по:пэс .Ьх иа -КОНЕЧ НИКОВ ЗЛ ЕКТРОМЯ1 11 БП .Д.".о с цБлт 1 ндрической Осью с)ьметрии ба- лансного ре: Онатора, которьй Вместе с устройстэом Для балансиой Бастго": ки выполнен то)1 костен)1 ым.,естка зак Формула изобретения КезмодуляционньпЪ,ЭПР спектрометр, содержащий электромагнит, соединеннъ)й с блоком .питания, блок быстрей развертки .Магнитного поля, соединенный с катушкой развертки магнитного поля, датчик системы стабилизации амплитуды и формы магнитного поля развертки р соединенныи с блокОМ бь 1 ст р., развертки магнитного поля, и блок СВЧ подключенный к цилиндричес- "5 кому бапансному бимодальчому резонатору С устройствами для балансной наст-ройки и вырождения резонатора ПО частоте, кюветным отделением с образцбм и приемной коаксиапьнои лин:ей с ПО - Дг 10 леловательио Включенныь)и детектором СВЧ, приемником прямого усиления и сис 1 емой цифровой региетрации и на." 7)ЕПЛЕН В ДИЗГЕК Г 1 Ис, ОКО, гаРКЯ( Е УСЗройстВО его Вырожце)1 ия по частоте выпопнеио из дизлектрика) я кюветнОе ОТДЕЛЕ)1 ИЕ РЕЗОНЙТОРЯ) ЦЕНТ)ЯЛЬИЬ)И ПРО= Вов приемной кояксияльной линии и его 1 одвижный 11 Орю ень Выпаля)ены из диэлектрика с металлическим покрытием, ПЙЧ ЕМ ТОЛ ИЧПРОВОДЯЩИХ С. ВЕНОК Р Е зо" вторя и уст ройс Ва для его Япянст розки а также металлического покрытия кюветного отделения центраг 1 ьного прводя кояксиапьиой линии и подвиж ного поршня выбраны из условия;1 з О 31 1где Ь - толщина проводящего слояПОКРЫТР 1 Я )толщина скинслоя ИЯ рабо-.ЧЕЙ ЧЯСТОТЕ 0 ЕЗОРТОР-ТОПЩИНЯ СКИН СЛОЯ 1"Ч, Г ТОТЕ РЯ В 6 СТ)Р542230 д-А Юогг Редактор Б, Федотов Корректор О, Кравцов сно КНТ СССР тет п кв Проиэводственно-издательский комбинат Патент, г, Уж улГагарина, 101 оставител ехред И.Х Зэкаэ 871 Ти ВНИИПИ Государственного к 113035, Федороич по иэобрете -35, Раушск нм и открыти наб., д. 4/