Радиоспектрометр

Союз Советск нн

Соцналнстнческнн

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««832431 (6I ) Лот<олнительное к авт. свил-ву (22)Заявлено 07.05 ° 79 (21) 2765160/18-09 с прнсоелинение<и заявки М (5 t ) М. Кл.

G 01 N 24/00//

G 01 N 22/00

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано .23. 05. 81. Бюллетень,% 19

Лата опубликования описания 30.05.81 по делам изобретений и открытий (53) УДК 621.317. . 39 (088. 8) (72) Авторы . изобретения

В.В.Еременко, А.В.Клочко и В.М.Науменко

< <

r

Физико-технический институт низких температур АН Украинской CCP (71) Заявитель с (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 (11.

Оданако известный радиоспектрометр имеет узкий частотный диапазон и низкую чувствительность.

Цель изобретения — расширение частотного диапазона и повышение чувствительности.

Эта цель достигается тем, что в радиоспектрометр, содержащий источник излучения, волномер, рабочую ячейку, размещенную в магнит< ом 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.5 мой 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 автокалибровки, блок питания, блок задержки и двухлучевой запоминающий осциллограф, механический прерыватель, последовательно соединенные видеоуситель 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 вы832431 ход блока антокалибровки, выход приемника охлаждаемого жидким гелием, соединен со входом видеоусилителя, механический прерыватель включен межд другим выходом блока автокалибровки и второй системой линз, вы-. ход которой оптически соединен со входом рабочей ячейки, другой выход блока питания подключен ко входу криостата, ко второму вращателю плоскости поляризации подключен волномер, и< точник излучения оптически соединен со входом первой системы линз, а рабочая ячейка выполнена в виде двух канусных циэлектрических линз, переходящих в диэлектрические волиоводы, при этом исследуемый образец установлен между торцами диэлектри ;вских волноводов.

Ероме того, по оси конусных диэлектрических линз выполнен канал.

11а фиг. 1 представлена структурная электрическая схема предлага«мого радиоспектрометра; на фиг, 2его конструкция.!

О

Радиоспектрометр содержит источник излучения 1, первую систему линз 2, отрезок лучевода 3, первый вращатель 4 плоскости поляризации, делитель 5 луча, имеющий первое

6, второе 7, третье 8 и четвертое 9 плечи соответственно, криостат 10, приемник 11, охлаждаемый жидким гелием, видеусилитель 12, двухлучевой запоминающий осциллограф 13, контрольный осциллограф 14, блок 15 компенсации, интегратор. 1б, блок 17 за-, держки, блок !8 автокалибровки, механический прерыва-,åëü 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 конусных диэлектрических линз 28, переходящих в диэлектрические вочноводы 29, между. торцами которь1х установлен исследуемый образец 30, для увеличения однородности магнитного поля имеется текстолитовая вставка 31, конусные диэлектрические линзы зажаты в оправки 32, а концы диэлектрических волноводов вставлены в диэлектрическую втулку 33, а поверхности которой намотаны катушки 34-3б, а по оси конусных диэлектрических линз выполнен канал 37.

Радиоспектрометр работает следующим образом.

Излучение, генерируемое источником излучения, например лампой обратной волны, пройдя первую систему линз

2, необходимую для согласования выхода источника излучения с отрезком лучевода 3, через первый вращатель и плоскости поляризации попадает на делитель 5 луча. Часть излучения ответвляется и, пройдя второе плечо

7 и второй вращатель плоскости поляризации 22, в нужной поляризации поступает на вход волномера 23, Отраженная от него часть энергии попадает на оптикоакустический приемник (0A1I) 21, где преобразуется в электрический сигнал. В момент настройки волномера на частоту генерации источника излучения 2 волномер поглощает максимальную часть энергии

СВЧ-излучения и, следовательно, сигнал, снимаемый с ОЛ I 21 минимален.

Часть энергии СВЧ, прошедшая делитель 5 луча, прерывается механическим

I прерывателем 19 и через окна 25 и

26, криостата 10 (фиг. 2) заводится на рабочую ячейку с исследуемым образцом 30. Пройдя конусные линзы 28 и исследуемый образец, находящийся между ними, излучение выходит из криостата 10 и направляется в приемник 11. Электрический сигнал с частотой модуляции, появляющийся на приемнике под действием СВЧ излучения, усиливается видеоусилителем

12 и подается на вход контрольного осциллографа 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

1/2L, 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 им832431

Формула изобретения пульса. Первые два импульса соответствуют моментам открывания и перекрытия пучка излучения сектором механического прерывателя 19 и производят последовательно двукратный запуск развертки двухлучевого запоминающего осциллографа 13, на экране которого записывается уровень сигнала, соответствующий интенсивности излучения, попавшего на приемник в отсутствие магнитного поля на образце 30, и два нулевых уровня, т.е. сигнала с рабочей ячейки (находящейся в криостате 10 ) при перекрытом пучке СВЧ излучения и сигнала поля, поступающего с интегратора 16, где интегрируется сигнал, снимаемый с катушки 35. При последующем открывании пучка СВЧ сектором механического прерывателя 19, блок 18 автокалибровки выдает третий импульс в блок

20 питания и батарея конденсаторов разряжается через обмотку соленоида

27. В момент начала разряда батареи конденсаторов из блока питания 20 подается импульс в блок 17 задержки и после него — на двухлучевой запоминающий осциллограф 13 для запуска его 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 приемник в отсутствие поля на образце 30 и спектр 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

5S в двух взаимно перпендикулярных направлениях с точностью 0,5, причем он крепится без применения клея, что улучшает форму линий резонансного поглощения исследуемых образцов.

Наводка не превышает уровня шумов приемника, 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, отличающийся 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 образец установлен между торцами диэлектрических волноводов.

2. Радиоспектрометр по и. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что по оси .конусных диэлектрических линз выполнен капал.

832431

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство С(:CP

¹ 337707, кл. G 01 N 27/78, 1967 (прототип).

832431 фиг.2

Составитель Е.Голуб

Редактор О. ЧерннченкоТехред E.Ãàâðèëåøêî Корректор Е. Рошко

Заказ 4081 87 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4