[發明專利]一種電子順磁共振譜儀

在審

• 申請號: 201611259588.8
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106597332A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 杜江峰;任明偉;榮星;石致富;穆世偉
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01R33/36
• 分類號: G01R33/36;G01R33/60
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術領域

本發明涉及電子儀器技術領域，尤其涉及一種電子順磁共振譜儀。

背景技術

EPR(Electron Paramagnetic Resonance，電子順磁共振)技術是一種檢測樣品中未成對電子特性的譜學方法，它在化學、物理、材料、環境、生命科學和醫學等領域的應用十分廣闊。EPR譜儀的工作原理為通過微波發生器來產生微波信號，由探頭通過該微波信號激勵待測試樣品中的未成對電子，從而產生EPR信號，再通過電子學讀出設備進行信號采集。

傳統的EPR譜儀為了保證高探測靈敏度，其探頭主要是通過高品質因子諧振腔來實現的，這就導致傳統EPR譜儀只能工作在單一頻點，或者較窄的帶寬區間內，即其探測范圍窄。

但是隨著現代科學技術的快速發展，需要研究的材料和其性質范圍越來越廣泛，對很多材料而言，單一頻點的譜圖，無法精確的表征被研究對象的層次結構。因此，在保持高靈敏度的基礎上，提高EPR譜儀的帶寬，顯得尤為重要。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種電子順磁共振譜儀，以解決現有技術無法同時保證高靈敏度和高帶寬的問題。

為實現上述目的，本申請提供的技術方案如下：

一種電子順磁共振譜儀，包括：微波橋裝置、調制場裝置、探頭及靜磁場裝置；其中：

所述探頭包括高帶寬的共面波導；

所述微波橋裝置中的電子元件為高帶寬的電子元件，所述微波橋裝置用于產生激勵待測樣品的微波信號，接收與待測樣品相互作用后的激勵信號，接收并從檢測信號中解析得到待測樣品的檢測信息；

所述靜磁場裝置用于在待測樣品上施加靜磁場；

所述調制場裝置用于將所述微波信號和所述激勵信號加載到預設頻率信號上，作為所述檢測信號。

優選的，所述探頭還包括：設置于所述共面波導的上表面的微流道。

優選的，所述靜磁場裝置包括：

設置于所述探頭兩側的兩塊電磁鐵，用于在待測樣品上施加靜磁場；

檢測單元，用于檢測兩塊電磁鐵中間磁場的大小；

控制單元，用于根據兩塊電磁鐵中間磁場的大小，對兩塊電磁鐵中的電流大小進行實時修正。

優選的，所述調制場裝置包括：兩個調制支路，分別設置于所述探頭與兩塊電磁鐵之間；

所述調制支路包括串聯的亥姆霍茲線圈與電容。

優選的，所述微波橋裝置包括：微波波源、前置放大器、第一定向耦合器、第一壓控衰減器、第二壓控衰減器、移相器、隔離器、合路器、第二定向耦合器、檢波二極管、鎖相放大器及模擬數字轉換器；其中：

所述微波波源、所述前置放大器、所述第一定向耦合器依次串聯；

所述第一壓控衰減器的輸入端與所述移相器的輸入端分別與所述第一定向耦合器的兩個輸出端相連；

所述第二壓控衰減器的輸入端與所述移相器的輸出端相連；

所述第一壓控衰減器的輸出端通過所述探頭與所述隔離器的輸入端相連；

所述隔離器的輸出端與所述第二壓控衰減器的輸出端分別與所述合路器的兩個輸入端相連；

所述合路器的輸出端與所述第二定向耦合器的輸入端相連；

所述第二定向耦合器的一個輸出端通過所述檢波二極管與所述鎖相放大器相連；

所述第二定向耦合器的另一個輸出端與所述模擬數字轉換器相連。

優選的，所述微波橋裝置包括：微波波源、定向耦合器、混頻器、任意波形發生器、第一隔離器、第一前置放大器、第二隔離器、開關、高功率放大器、衰減器、第三隔離器、微波限幅器、保護開關、低噪聲放大器、解調器、第四隔離器、第二前置放大器、第一視頻放大器、第二視頻放大器及示波器/數據采集卡；其中：

所述微波波源、所述定向耦合器、所述混頻器、所述第一隔離器、所述前置放大器、所述第二隔離器、所述開關、所述高功率放大器、所述衰減器、所述第三隔離器、所述探頭、所述微波限幅器、所述保護開關及所述低噪聲放大器依次串聯；

所述低噪聲放大器的輸出端與所述解調器的一個輸入端相連；

所述定向耦合器的另一個輸出端依次通過所述第四隔離器及所述第二前置放大器與所述解調器的另一個輸入端相連；

所述解調器的兩個輸出端分別通過所述第一視頻放大器和所述第二視頻放大器與所述示波器/數據采集卡相連；

所述任意波形發生器與所述混頻器相連。