Спектрометр электронного парамагнитного резонанса

О П И С А Н И Е (ц1000873

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 28.05.81 (21) 3297007/18-25 с присоелинением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 28,02.83. Бюллетень М 8

Дата опубликования опнсания28.02.83

1 (51)M. Кл.

G 0 1 и 24/10

Гвсуаэрствеииый кекитет

Ie аевак изебретеиий и етхрытий

{53) УДК538.69:

:539.124.14 (088.8) В.. А. Жидович, В. В. Зеленков, С. В. Поляруш

В. Ф, Стельмах и В. К. Шемякин (72) Авторы изобретения

f, Î("ú „ » „ 3 f: я тс ивой т

Белорусский ордена Трудового Красного Знам ни государственный университет им. В. И. Лени а @ ьАЖ12=".

3 (sI) Заявитель (54) СПЕКТРОМЕТР ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО .

РЕЗОНАНСА

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть использовано в приборостроительной и других отраслях промышленности при изготовлении спектрометров ЭПР.

Известны спектрометры ЭПР, включающие блок получения магнитного поля, генератор сверхвысоких частот (СВЧ), измерительный резонатор, детектор СВ4 0 и блок регистрации. сигнала ЭПР 51 ).

Недостатком таких спектрометров является невысокая стабильность их работы, связанная с нестабильностью частоты генератора СВЧ.

I5

Наиболее близким техническим решением к изобретению яв.-.яется спектрометр ЭПР, содержащий последовательно соединенные генератор СВЧ, измери— тельный резонатор и блок регистрации го с детектором СВЧ, синхронным детектором и индикатором, а также блок автоподстройки частоты (АПЧ), подключенный к генератору СВЧ, блок получения и модуляции магнитного поля с элементами модуляции и схемой формирования меток поля, подключенный к измерительному резонатору,: генератор частоты модуляции поля, подключен. ный первым выходом к опорному входу синхронного детектора.

В указанном спектрометре ЭПР блок АПЧ содержит усилитель, фазовый детектор, генератор частоты АПЧ, фазовращатель и сумматор сигналов автоподстройки и модуляции поля СВЧ C2 ).

Недостатком известного устройства является то, что в процессе регистрации спектров ЭПР на генератор СВЧ постоянно подается модулирующее его частоту напряжение от генератора автоподстройки. Модуляция частоты ге" нератора СВЧ приводит к искажениям формы сигнала ЭПР при регистрации узких спектральных линий.

Цель изобретения - повышение точности регистрации узких спектральных линий ЭПР.

10008

Поставленная цель достигается. тем, что в спектрометр .ЭПР, содержаратор СВЧ, измерительный резонатор и блок регистрации с детектором СВЧ, синхронным детектором и индикатором, а также блок АПЧ, подключенный к генератору СВЧ, блок получения и модуляции магнитного поля с элементами модуляции и схемой формирования меток поля, подключенный к измерительному резонатору, генератор частоты модуляции поля, подключенный первым выходом к опорному входу синхронного детектора, дополнительно введены запоминающий блок и двухканальный коммутатор, при чем вход упра вле ния коммутатора подключен к выходу схемы формирования меток полл, первый канал коммутатора подключен входом к выходу генератора частоты модуляции поля, первым выходом - к элементам модуляции, а вторым выходом - к первому входу блока АПЧ, второй канал коммутатора подключен входом к выходу синхронного детектора, первым выходом - к индикатору, а вторым выходом - к входу блока, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора, а выход указанного блока подключен к второму входу блока АПЧ, На фиг. 1 представлена блок-схема спектрометра ЭПР; на фиг. 2 и 3временные диаграммы его работы.

Спектрометр ЭПР содержит последовательно соединенные управляющий по частоте генератор 1 СВЧ, измерительный резонатор 2 и блок регистрации, состоящий из детектора 3 СВЧ, синхронного детектора 4 и индикатора 5, а также блок 6 АПЧ, блок 7 получения и модуляции магнитного поля с элементами 8 модуляции и схемой

9 формирования меток поля, генера,тор 10 частоты модуляции поля, блок 11, запоминающий выходное напряжение синхронного детектора, двухканальный коммутатор 12 с входом 13 управления, с входом 14, первым

15 и вторым 16 выходами первого канала и входом 17 и первым 18 и вторым 19 выхсдами второго канала. При этом вход 13 управления коммутатора

12 соединен с выходом схемы 9 формирования меток поля, первый 15 и второй 16 выходы первого канала коммутатора 12 соединены с элементами 8 модуляции и первым входом 20 блока б АПЧ, второй вход 21 которого соещий последовательно соединенные генединен с выходом 22 блока 11, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора, первый выход 23 генератора 10 частоты модуляции поля соединен с опорным входом 24 синхрон" ного детектора 4, выход 25 которого соединен с входом 17 второго канала коммутатора 12, второй выход 26 генератора IO частоты модуляции поля соединен с входом 14 первого канала коммутатора 12, выход 18 второго канала которого соединен с входом 27 индикатора 5, а выход 19 - с входом

28 блока Il, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора, выход 29 блока 6 АПЧ соединен с входом

30 генератора 1 СВЧ, а выход 31 детектора 3 СВЧ соединен с входом 32 синхронного детектора 4.

На фиг. 2 схематически показаны импульсы напряжения меток поля длительности t, формируемые схемой формирования меток поля, на фиг, 3 регистрируемый спектрометром в промежутках t < между метками поля сиг" нал ЭПР.

Спектрометр ЭПР работает следую- щим образом.

В момент формирования с„ схемой

9 формирования меток поля на вход

I3 управления коммутатора 12 поступают в соответствии с фиг. 2 импульсы напряжения, обеспечивающие под слючение выхода 26 генератора 10 частоты модуляции через вход 14 и выход 16 коммутатора 12 к входу 20 блока

6 АПЧ. В течение этого же времени с выход 25 синхронного детектора 4 через вход 17 и выход 19 коммутатора

12 подключен к входу 28 блока 11, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора. Сигнал авто— подстройки с выхода 22 блока 1 1 поступает через блок 6 АПЧ на электроуправляемый вход генератора 1 СВЧ и приводит его частоту в соответствие с частотой резонатора 2. В результате в промежутке времени формирования и метки магнитного поля в спектрометре одновременно реализуетвя известная операция автоматической подстройки частоты генератора

1 СВЧ к частоте измерительного резонатора 2. Однако, в отличие от прототипа, для целей автоподстройки используются блок регистрации сигнала

ЭПР с усилителем (не показан) и синхронным детектором 4 (вместо специапьного усилителя автоподстройки с

S 10008 фаэовым детектором) и генератор 10 частоты модуляции поля, (вместо отдельного генератора частоты автоподстройки). Необходимый для автоподстройки режим фазового детектирования сигнала осуществляется синхронным детектором 4 благодаря установке с помощью фаэовращателя в блоке

6 АПЧ сдвига фазы в 90 между опорным сигналом и сигналом подстройки 10 на входах синхронного .детектора 4 .

После прекращения формирования метки поля коммутатор 12 переключается на время с„, {фиг. 2 и 3) в режим регистрации сигнала ЭПР, при И этом входы 14 и 17 коммутатора 12 переключаются на выходы 15 и 18 соответственно. Процесс регистрации сигнала осуществляется известным спо собом при малой вы"окочастотной мо- 20 дуляции и медленной развертке магнитного поля с помощью блока 7, генератора 10 частоты модуляции поля и элементов 8. Однако при этом существенно, что на выходе 22 блока 11, за- 25

1 поминающего выходное напряжение синхронного детектора, соответственно на входе блока б и генератора 1 в течение времени t > хранится напряжение, необходимое для поддержания частоты зв генератора 1, равной частоте резонатора 2, а на вход 20 блока 6 не поступает переменное напряжение, вызывающее частотную модуляцию частоты генератора 1 СВЧ, благодаря чему создают- з ся условия для неискаженной регистрации узких спектральных линий. В результате в течение времени tо {до момента формирования следующей метки поля) cneKTpoMetp регистрирует участок спектра, как и известное устройство, но беэ модуляционного уширения.

8 момент формирования следующей метки поля, т.е. в момент обычного прерывания регистрации сигнала ЭПР, характерного и для прототипа, вновь повтоояется режим автоподстройки частоты генератора 1.

Существенно, что повышение точности реги-..трации узких спектральных линий благодаря введению в спектрометр двух дополнительных элементов коммутатора и блока, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора - не приводит к заметному ус,»

Я ложнению конструкции, так как при этом отпадает надобность в трех сложных узлах: генераторе, усилителе

73 4 и фазовом детекторе в блоке автоподстройки.

Вместе с тем, в предлагаемом устройстве появляется дополнительная воэ. можность оптимизировать не толька конструкцию, но и режим работы бло" ка автоподстройки, например, с помощью увеличения амплитуды частотной модуляции генератора СВЧ, что невозможно в известных устройствах, пос кольку приведет к недопустимому. ис-. кажению формы регистрируемого сигнала.

Таким образом, в предлагаемом спектрометре ЭПР благодаря примене" нию дополнительных элементов и новых связей между блоками достигнуто повышение точности регистрации узких спектральных линий при упрощении конструкции блока автоподстройки и оптимизации режима его работы.

Формула изобретения

Спектрометр электронного парамагнитного резонанса, содержащий последовательно соединенные генератор сверхвысоких частот (СВЧ), измерительный резонатор и блок регистрации с детектором СВЧ, синхронным детектором и индикатором, а также блок автоподстройки частоты (АПЧ),подключенный к генератору СВЧ, блок получения и модуляции магнитного поля с элементами модуляции и схемой формирования меток поля, подключенный к измерительному резонатору, генератор частоты модуляции поля, подкпючен- . ный первым выходом к опорному входу синхронного детектора, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности регистрации узких спектральных линий, в него дополнительно введены запоминающий блок и двухканальный коммутатор, причем вход управления коммутатора подклю- . чен к выходу схемы формирования меток поля, первый канал коммутатора подключен входом к выходу .генератора частоты модуляции поля, первым выходомк элементам модуляции, а вторым выходом - к первому входу блока (АПЧ). второй канал коммутатора подключен входом к выходу синхронного детектора; первым выходом — к индикатору, а вторым выходом - к входу блока, запоминающего выходное напряжение синхронного детектора,а выход ука,7 1000873 8 занного блока подключен к второму магнитного резонанса. Л, "Энергия",,входу блока АЯЧ. 1968, с. 125-132.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Иарон Р. С. и др. Аппаратура для исследования электронного пара-.

ВНИИПИ Заказ 1369/45

Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4