[發明專利]一種超低溫電子順磁共振探頭及其調Q機構

在審

• 申請號: 202011129735.6
• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN112147556A
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 石致富;鄭大才;蘇陶;潘杰;賀羽
• 申請（專利權）人: 國儀量子(合肥)技術有限公司
• 主分類號: G01R33/60
• 分類號: G01R33/60;G01N24/10
• 代理公司: 合肥律眾知識產權代理有限公司 34147
• 代理人: 丁孝濤

本發明公開了一種超低溫電子順磁共振探頭及其調Q機構，超低溫電子順磁共振探頭包括通過從杜瓦瓶頂部伸入的中空管件固定在杜瓦瓶內的腔體導向結構、設置于所述腔體導向結構中帶光柵結構的腔體外殼、設置于所述腔體外殼內的環形藍寶石晶體、固定于所述腔體導向結構外殼上的線圈，所述腔體導向結構相對固定于所述中空管件底部，所述腔體外殼背壁固定連接有從杜瓦瓶頂部伸入的微波信號電纜，所述微波信號電纜在設置于杜瓦瓶外的精密升降機構的控制下，帶動所述腔體外殼一起相對于所述腔體導向結構上下移動，實現諧振腔Q值調節。本發明僅需微調諧振腔結構，在杜瓦瓶外部設置精密升降機構即可，不僅易于實現，還易于操作。

技術領域

本發明涉及電子順磁共振技術領域，尤其是一種超低溫電子順磁共振探頭及其調Q機構。

背景技術

電子順磁共振(Electron Paramagnetic Resonance，英文簡稱EPR)是由不配對電子的磁矩發源的一種磁共振技術，可用于從定性和定量方面檢測物質原子或分子中所含的不配對電子，并探索其周圍環境的結構特性。

諧振腔是EPR設備的核心部件。在連續波EPR實驗中，我們希望諧振腔有較高的Q值，這樣系統測試的靈敏度就越高，低信號探測能力就越強；在脈沖式EPR實驗中，我們又希望諧振腔有較低的Q值，因為Q值越高，死區時間越大，回波信號就越容易受到輸入信號的干擾，但是過耦合時Q值低，如果又需要較高的微波磁場來提高信號強度，這就需要諧振腔有較高的填充因子。介質腔是眾多諧振腔中一種，具有填充因子高的特點，如果使用特殊的耦合結構，既可以調諧高Q值，也可以在過耦合狀態下調諧值低Q值，就可以滿足上述要求。

介質諧振腔Q值反映電磁波能量消耗情況，Q值越大，則信號峰值越高。利用電子順磁共振譜儀對樣品進行EPR測試時，應當保證Q值的穩定性，否則不能準確反映樣品中的自由基濃度。常規情況下，調Q可以通過設置調諧螺桿，調節調諧螺桿的插入深度來實現，例如2020年1月7日公開的發明專利申請CN 110658226 A就公開了這樣一種調Q機構。

然而，超低溫電子順磁共振譜儀要求的超低溫環境是通過將介質諧振腔通過長管置入液氮/液氦杜瓦瓶內制造的，這為介質諧振腔Q值調節帶來了不便。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種超低溫電子順磁共振探頭及其調Q機構，能夠方便快捷地實現杜瓦瓶內諧振腔的Q值調節。

本發明保護一種超低溫電子順磁共振探頭，包括通過從杜瓦瓶頂部伸入的中空管件固定在杜瓦瓶內的腔體導向結構、設置于所述腔體導向結構內帶光柵結構的腔體外殼、設置于所述腔體外殼內的環形藍寶石晶體、固定于所述腔體導向結構上的線圈，所述環形藍寶石晶體相對固定于所述中空管件底部，所述腔體外殼背壁固定連接有從杜瓦瓶頂部伸入的微波信號電纜，所述微波信號電纜在設置于杜瓦瓶外的精密升降機構的控制下，帶動所述腔體外殼一起相對于所述環形藍寶石晶體上下移動，實現諧振腔Q值調節。

進一步的，所述腔體外殼底部設有彈性托起件，用于在所述腔體外殼上下移動的過程中，始終保證所述環形藍寶石晶體始終與所述中空管件相抵。

進一步的，所述彈性托起件為無磁壓簧；所述環形藍寶石晶體頂部設有上部限位件，底部設有下部限位件，所述下部限位件底部設有壓簧固定件；所述無磁壓簧頂部套在所述壓簧固定件上，底部通過可拆卸固定于所述腔體外殼底部的手擰螺母壓緊。

進一步的，所述腔體外殼一側設有電纜引導槽，用于將豎直伸入杜瓦瓶內的微波信號電纜引入其中，所述電纜引導槽外側螺紋連接有固定蓋板。

進一步的，所述腔體導向結構對應所述腔體外殼兩側的腔壁上可拆卸固定有非金屬材質制成的繞線槽，所述繞線槽外部設有非金屬材料制成的線圈擋板。

本發明還保護上述超低溫電子順磁共振探頭的調Q機構，調Q操作由所述精密升降機構帶動所述微波信號電纜和所述腔體外殼相對于所述環形藍寶石晶體上下移動實現。