Лабораторний радіоспектрометр ЯКР неперервної дії


Пропонується розробка лабораторного радіоспектрометра ядерного квадрупольного резонансу (ЯКР) для дослідження напівпровідникових та азотовмісних речовин, ЯКР термометрії. Будуть застосовані засоби підвищення інформаційної ефективності, покращення шумових і сигнальних характеристик існуючих методів стаціонарної радіоспектроскопії. Наукові дослідження проводяться з метою максимально можливого збільшення ефективної чутливості стаціонарного методу реєстрації сигналів ЯКР та розробленню оригінальних технічних рішень, що дозволять його оптимізувати в режимі розгортки. Основною ідеєю є розроблення автодинного спектрометра ЯКР з покращеними характеристиками у цілому – з урахуванням параметрів коливального контуру зі зразком, способу модуляції умов резонансу, параметрів схеми синхронного детектування. На даному етапі розроблено лабораторний макет стаціонарного спектрометра ЯКР.

1 – котушка давача радіоспектрометра в екрані;

2 – система модулюючих котушок;

3 – автодинний спін-детектор;

4 – селективний підсилювач;

5 – генератор НЧ;

6 – біполярний модулятор;

7 – генератор розгортки;

8 – перетворювач напруги;

9 – цифровий осцилограф;

10 – блок живлення.

Фото лабораторного макету стаціонарного радіоспектрометра ЯКР

Переваги

  • Підвищена завадостійкість та чутливість за рахунок використання удосконаленого давача сигналів ЯКР.
  • Забезпечення постійного фазового зсуву між сигналом з давача ЯКР і опорним сигналом з генератора розгортки завдяки використанню системи ФАПЧ.
  • Усунення синхронної завади, що виникає на другій гармоніці частоти модуляції шляхом використанням імпульсного магнітного поля біполярної форми.
  • Послаблення перехідних процесів і підтримки форми струму в котушках, відповідній формі вхідної напруги з використанням модулюючого підсилювача спектрометра на основі схеми джерела струму, керованого напругою.

Основні характеристики лабораторного макету

– мінімальна маса досліджуваного калібрувального зразка (при відношенні сигнал/шум вихідного сигналу не менше 70 дБ) 0,1 г;

– об’єм досліджуваних зразків 0,25?2 см3;

– діапазон робочих частот 2?150 МГц;

– рівень високочастотної напруги на коливальному контурі

давача спектрометра 10?1000 мВ;

– тип розгортки – лінійна за частотою;

– тип модуляції умов резонансу – частотна, магнітна;

– частота модуляції 70?140 Гц;

– індукція магнітного поля в робочій зоні модуляційних котушок до 100 Гс;

– метод детектування сигналів ЯКР – синхронний, на основі синхронного інтегратора і синхронного детектора.

 

Галузі застосування

  • Дослідження структури кристалів напівпровідникових матеріалів при розробці новітніх технологій їх отримання.
  • Дослідження ЯКР у твердих тілах.
  • Дослідження орієнтаційної залежності ЯКР.
  • ЯКР-термометрія.