ЭПР спектрометр x-диапазона Лабрадор. Техническая информация

СПЕКТРОМЕТР ЭПР «ЛАБРАДОР»

(электронного парамагнитного резонанса)

Labr_3

Что такое спектрометр Лабрадор

Спектрометр ЭПР это современный аналитический прибор, включающий в себя все самые передовые достижения микроэлектроники.

Возможности прибора:

  • Прибор позволяет проводить анализ образцов органических и неорганических веществ, детектировать в этих образцах парамагнитные центры, свободные радикалы, записывать их спектры, а также проводить обработку и интерпретацию полученных спектров
  • Малые габариты позволяют создавать на его базе учебные лаборатории для студентов для изучения метода резонансной спектроскопии и адаптировать его под прикладные задачи.
  • Помимо целей обучения прибор также может использоваться для фундаментальных исследовательских и прикладных задач в различных областях науки и техники.

Принцип когерентной супергетеродинной регистрации сигнала

В основе прибора заложен принцип когерентной супергетеродинной регистрации сигнала.
Суть данного принципа схематично показана на рисунке 1.

Спектрометр ЭПР LABRADOR® содержит три генератора: два генератора СВЧ с частотами генерации и примерно 9,2 и 9,3 ГГц и один эталонный генератор с частотой генерации =100,000 MГц.

I. Принцип организации связи источников СВЧ-излучения (когерентность)

Сигналы с генераторов СВЧ (т.1 и т.2) проходят через смеситель, на выходе которого (т.4) сигнал имеет частоту и начальную фазу,равные разности соответствующих величин входных сигналов. Сигнал со смесителя попадает на фазочастотный дискриминатор ФЧД, который сравнивает его с сигналом от эталонного генератора, корректируя работу генератора СВЧ 2 таким образом, чтобы входные сигналы ФЧД имели одинаковую частоту и начальную фазу.

II. Принцип двойного преобразования частоты (супергетеродинность)

Сигнал от генератора СВЧ (т.1) проходя через резонатор, приобретает две составляющие (т.5), амплитуда одной из которых пропорциональна поглощению среды в резонаторе (Г’ — собственно сигнал ЭПР), а другая — дисперсии (Г»). Сигнал после резонатора проходит через смеситель (т.6) и, благодаря когерентности источников СВЧ, приобретает частоту и начальную фазу эталонного генератора, претерпевая первое превращение частоты. Затем сигнал попадает на синхронный детектор, где происходит второе преобразование частоты с выделением постоянных составляющих (т.8 и т.8′), одна из которых есть сигнал поглощения ЭПР.

Таким образом обеспечивается принцип регистрации сигнала ЭПР без использования модуляции магнитного поля, характерной для классических спектрометров ЭПР, что дает некоторые преимущества и открывает дополнительные возможности в исследовании различных материалов.

Преимущества когерентной супергетеродинной схемы

Когерентная супергетеродинная схема спектрометра LABRADOR ® обеспечивает возможность измерения спектров ЭПР без модуляции магнитного поля (в стационарном режиме), что позволяет:

  • наблюдать сигнал поглощения, а не его первую производную;
  • избежать ограничений на наблюдаемые времена релаксации парамагнитных центров (ПЦ);
  • улучшить спектральное разрешение линий за счет отсутствия их уширения, связанного с модуляцией.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Тип спектрометра Когерентный супергетеродинный Х диапазона
Чувствительность, спин/0,1 мТхГц, не более 1х10^10
Разрешающая способность 5х10^-5
Диапазон изменения СВЧ мощности от 1 нВт-60 мВт
Рабочая частота, МГц 9200
Промежуточная частота, МГц 100
Диапазон изменения магнитного поля, Тл, не менее +/- 0,03
Диапазон изменения частоты модуляции магнитного поля, Гц, не менее 0-12000
Масса, кг, не более 20
Потребляемая мощность, Вт, не более 60
Габаритные размеры (ДхШхВ), мм, не более 330х370х260

Управление спектрометром

Верхний уровень системы реализуется на управляющем компьютере (настольный компьютер, ноутбук, и т.п.), оснащенным интерфейсом Ethernet 10/100 Base-TX по протоколу TCP/IP. На управляющем компьютере установлено специально разработанная программа, обеспечивающая интерфейс пользователя для управления режимами работы, задания изменяемых параметров, контроля состояния. режимов работы и хода измерения, а также для сохранения результата измерений с возможностью последующей обработки. Для сопряжения спектрометра с управляющим компьютером существует модуль модуль обработки сигнала и управления.

Вторым уровнем иерархии является управляющий процессор спектрометра. Этот уровень отвечает за поддержание интерфейса Ethernet 10/100 Base-TX, прием директив вышестоящего логического уровня и отправку ему запрашиваемых результатов, настройку и контроль состояния систем прибора.
Помимо упомянутого,управляющий процессор формирует командные посылки на контролер магнитного поля.

На третьей — низшей ступени иерархии системы управления находится процессор контроллера магнитного поля. Он получает директивы на установку необходимого поля и выполняет их в ходе итерационного процесса, включающего измерение и корректировку значения индукции. Кроме того, на контролер может быть послана директива измерения актуального значения поля без его изменения.

Магнитная система

Компактная магнитная система LABRADOR® обеспечивает работу с g-фактором около 2.

Составляющие магнитной системы:

  • постоянные Sm-Co магниты, обеспечивающие среднее поле;
  • большой электромагнит для протяжки магнитного поля;
  • четыре малых электромагнита для модуляции магнитного поля.

Варианты резонаторов

Спектрометр  LABRADOR® может быть укомплектован двумя взаимозаменяемыми типами резонаторов:

  • прямоугольный TE102 с механической регулировкой частоты и согласования;
  • петлевой резонатор (loop gap) — под заказ.

Совместимость с существующей техникой ЭПР

Программное обеспечение прибора  LABRADOR® позволяет сохранять данные в наиболее распространенных форматах ЭПР-исследований. в том числе в формате компании Bruker.

Аланиновые датчики

Аланиновые датчики и датчики на основе гидроксиаппатита для высокодозной и персональной дозиметрии:

  • диапазон доз от 1 Гр до 100 кГр;
  • погрешность менее 10 %;
  • стабильность дозы (не менее 10 лет).

Вы можете написать нам в форме, расположенной ниже, любой интересующий Вас вопрос  — о приборе, его применении, о дополнительных характеристиках, о том как какие выгоды вы можете получить от его использования. Мы с удовольствием поделимся с Вами этой информацией!