[實用新型]微波電子自旋共振實驗裝置

有效

• 申請號: 201820036793.6
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN208422213U
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 時晨;孫強
• 申請（專利權）人: 上海復旦天欣科教儀器有限公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18;G01N24/10
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本實用新型屬于物理實驗裝置，具體為一種微波電子自旋共振實驗裝置。包括磁鐵、高斯計、線圈、交流電源、微波信號源、隔離器、環形器、晶體檢波器、示波器、微波頻率計、矩形諧振腔和可變短路器；微波信號源、隔離器、環形器、微波頻率計、矩形諧振腔和可變短路器依次連接；晶體檢波器設置于環形器的側面端口，且同示波器連接；所述磁鐵兩磁極間隙的中央與矩形諧振腔內的中心重合，高斯計的探頭設置于矩形諧振腔內的中心位置；線圈纏繞于磁鐵上，并同交流電源連接供電，且設置線圈產生的磁場的方向與磁鐵兩磁極間的磁場一致。本實用新型結構簡單，易于操作，實現效率高。

技術領域

本實用新型屬于物理實驗裝置，具體涉及一種微波電子自旋共振實驗裝置。

背景技術

電子自旋共振是指處于恒定磁場中的電子自旋磁矩在射頻電磁場作用下發生的一種磁能級間的共振躍遷現象，它在化學、物理、生物和醫學等各方面都獲得了極其廣泛的應用，例如發現過渡族元素的離子、研究半導體中的雜質和缺陷、離子晶體的結構、金屬和半導體中電子交換的速度以及導電電子的性質等，是一種重要的近代物理實驗技術。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種以微波作為射頻電磁場的電子自旋共振實驗裝置。

本實用新型提供的微波電子自旋共振實驗裝置，包括：磁鐵2、高斯計3、線圈4、交流電源5、微波信號源6、隔離器7、環形器8、晶體檢波器9、示波器10、微波頻率計11、矩形諧振腔12和可變短路器13；

其中，微波信號源6、隔離器7、環形器8、微波頻率計11、矩形諧振腔12和可變短路器13依次連接；

所述晶體檢波器9設置于環形器8的側面端口，且同示波器10連接；

所述矩形諧振腔12為矩形直波導管，其一端通過設置一片帶有小孔的金屬片封閉，再同微波頻率計11連接，另一端直接與可變短路器13相連接；

所述磁鐵2兩磁極間隙的中央與矩形諧振腔12內的中心重合，高斯計3的探頭設置于矩形諧振腔12內的中心位置，即高斯計3的探頭同時位于磁鐵2兩磁極間隙的中央；線圈4纏繞于磁鐵2上，并同交流電源5連接供電，且設置線圈4產生的磁場的方向與磁鐵兩磁極間的磁場一致。

本實用新型中，實驗樣品為原子固有磁矩不為零的順磁材料，設置于矩形諧振腔內的中心位置；磁鐵用于為實驗樣品提供一個恒定磁場；交流電源為線圈供電，在磁鐵提供的恒定磁場上疊加一交變磁場；微波信號源發射微波，作用于磁場中的實驗樣品，使樣品的電子自旋磁矩發生磁能級間的共振躍遷；隔離器用于隔離微波源與反射波；環形器使微波沿指定方向定向傳輸；晶體檢波器可將微波信號轉變為電信號，用于檢測反射回來的微波強度；示波器與晶體檢波器間通過線纜相連，用于觀察實驗樣品在共振條件下的吸收譜線；微波頻率計用于測量微波頻率；矩形諧振腔為一段矩形直波導管，其一端用中心帶有一小孔的金屬片封閉，另一端與可變短路器相連接，中間放置實驗樣品；可變短路器用于調節短路面的位置，可使矩形微波在諧振腔的金屬片與可變短路器的短路面間形成駐波。

實驗時，微波信號源發射的微波經由隔離器、環形器、微波頻率計進入矩形諧振腔，作用于實驗樣品，微波頻率由微波頻率計測量，調節可變短路器短路面的位置，能使得微波在矩形諧振腔內形成駐波，再往反方向通過矩形諧振腔一端金屬片上的小孔、微波頻率計、環形器進入到晶體檢波器，使微波的強弱信號顯示于示波器上。磁鐵可以是永磁鐵或者電磁鐵，磁感應強度由高斯計測量，為使實驗樣品發生電子自旋共振現象，其產生磁場的磁感應強度與微波信號源發射的微波頻率呈一定關系，交流電源通過線圈產生的磁場疊加于磁鐵產生的磁場上，該疊加磁場的磁感應強度在到達使微波作用下的實驗樣品發生電子自旋共振現象的瞬間，即可在示波器上觀察到實驗樣品的電子自旋磁矩在共振躍遷時吸收微波能量而產生的吸收峰。

本實用新型結構簡單，易于操作，實驗效率高。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構圖示。