DE1773746C3 - Bimodaler Hohlraumresonator fur Spektrometer fur gyromagnetische Resonanz - Google Patents

Description

3. Bimodaler Hohlraumresonator nach An- nur der jeweils andere der beiden Resonanzmoder spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der anregbar ist, und der mit Einrichtungen zur Abstimjeweils nur einen der beiden Resonanzmoden mung des in ihm anregbaren Resonanzmodus verseführende Hohlraumbereich (3 bzw. 4) mit Ein- 30 hen ist. Bei einem derart weiterentwickelten Hohlrichtungen (7,8) zur Einkopplung des jeweiligen raumresonator nach der Erfindung gelten die Überle-Resonanzmodus in den jeweiligen Hohlraumbe- ganger, hinsichtlich des einen Resonanzmodus aucr reich (3 bzw. 4) versehen ist. für den anderen.

4. Bimodaler Hohlraumresonator nach An- Grundsätzlich kann die Ankopplung des jeweiliger spruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß 35 Resonanzmodus in der gleichen Weise wie bei den eine Einrichtung (13, 14) zur Einstellung der bekannten bimodalen Hohlraumresonator erfolgen Kopplung zwischen den beiden Resonanzmoden zweckmäßigerweise ist jedoch der jeweils nur einer im ersten Hohlraumbereich (2) vorgesehen ist. der beiden Resonanzmoden führende Hohlraumbe

5. Bimodaler Hohlraumresonator nach einem reich mit Einrichtungen zur Einkopplung des jeweili der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, 40 gen Resonanzmodus in den jeweiligen Hohlraumbe daß eine Einrichtung (41, 55, 56, 58; 52, 55, 57, reich versehen.

59) vorgesehen ist, mit der dafür gesorgt wird, daß Grundsätzlich sind die beiden Resonanzmodei

die Frequenz der Mikrowellenerregung, durch die orthogonal und damit voneinander entkoppelt. Trotz

jeweiligs einer der beiden Resonanzmoden ange- dem kann eine Kreuzkopplung zwischen den beider regt wird, den Änderungen der Resonanzfre- 45 Resonanzmoden auftreten, und um diese auszulö

quenz des jeweiligen Hohlraumbereiches bei sehen, wird zweckmäßig gemäß einer Weiterbildunj

einer Durchstimmung dieses Bereichs folgt. der Erfindung eine Einrichtung zur Einstellung de

6. Bimodaler Hohlraumresonator nach An- Kopplung zwischen den beiden Resonanzmoden in spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab- ersten Hohlraumbereich angeordnet. Stimmeinrichtung (12) für den dritten Hohlraum- 5° Bimodale Hohlraumresonatoren werden bei Dop bereich (4) eine Einrichtung (69) enthält, mit der pelresonanz-Untersuchungen benötigt, bei denen dl· die Resonanzfrequenz des Resonanzmodus des Frequenz des einen Resonanzmodus festgehaltei dritten Hohlraumbereichs (4) automatisch durch- wird und die Frequenz des anderen Resonanzmodu gewobbelt wird. verändert wird. Der erfindungsgemäße bimodal·

55 Hohlraumresonator kann zur leichteren Durchfüh rung solcher Untersuchungen gemäß einer Weiter bildung der Erfindung in der Weise ergänzt werden daß eine Einrichtung vorgesehen wird, mit der da

für gesorgt wird, daß die Frequenz der Mikrowellen

⁶<i erregung, durch die jeweils einer der beiden Reso nanzmoden angeregt wird, den Änderungen der Re sonanzfrequenz des jeweiligen Hohlraumbereiche bei einer Durchstimmung dieses Bereichs folgt. Da bei wird zweckmäßigerweise zusätzlich vorgeseher

Die Erfindung betrifft einen bimodalcn Hohlraum- 65 daß die Abstimmeinrichtung für den dritten Hohl ionator für Spektrometer für gyromagnetische Re- raumbereich eine Einrichtung enthält, mit der di nanz, der einen ersten Hohlraumbereich aufweist, Resonanzfrequenz des Resonanzmodus des drittel dem zwei orthogonale Resonanzmoden anregbar Hohlraumbereichs automatisch durchgewobbelt wird

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Die Erfindung wird im folgenden an Hand der solche Länge haben, daß der 7£₁₀₃-Modus geführt

Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen wird, d. h., sie haben eine Gesamtlänge von drei

näher erläutert; es zeigt Hälften einer Führungswellenlänge. Abstimmschrau-

Fig. 1 eine schematische perspektivische Darstel- ben 11 und 12 sind in den nicht gemeinsamen Teil

lung eines bimodalen Hohlraums, 5 des Hohlraums 3 bzw. 4 angeordnet, um die beiden

F i g. 2 eine andere Ausführungsfona, Rescnanzmodi abzustimmen. Die Abstimmschrauben

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform, 11 und 12 können leitend oder aus einem dieiektri-

Fig.4 ein Blockschaltbild einr^r Spektrometers für sehen Werkstoff sein, um den Hohlraum in üblicher

paramagnetische Resonanz und Weise abzustimmen.

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer anderen Spektro- :o Zwei Satz Einstellschrauben 13 und 14 sind im gemeter-Ausführungsform. meinsamen Teil 2 vorgesehen, um die Kreuzkoppln Fi^. 1 ist ein bimodaler Hohlraum 1 darge- hing zwischen den beiden Resonanzmodi innerhalb stellt. Der Hohlraumresonator 1 besteht aus einem des bimodalen Hohlraums 1 auszulöschen. Die zentralen, gemeinsamen Teil 2, der zwei Resonanz- Schrauben 13 sind in den Stellen des maximalen Schwingungsmodi führen kann. Zwei rechteckige 15 elektrischen Feldes der beiden Modi angeordnet und Hohlleiterteile 3 und 4 sind an verschiedenen Enden bestehen aus Widerstandsmaterial, während die an den zentralen, gemeinsamen Teil 2 angekoppelt. Schrauben 14 in den Bereichen des maximalen ma-Die rechteckigen Hohlleitersektionen 3 und 4 des gnetischen Feldes der beiden Modi angeordnet sind Hohlraumresonators 1 können jeder nur einen der und aus einem leitenden Material bestehen, um die Resonanzmodi führen und sind um ^Q0^D zueinander 20 Blindkomponente der Hohlleiterstruktur auszugleiorientiert, so daß sie die nicht gemeinsamen Teile des chen. Bei einem typischen Ausführungsbeispiel des Hohlraumes für die beiden Resonanzmodi bilden. Hohlraums nach Fi g. 1, das zum Betrieb im AT-Band Die Endwände des zusammengesetzten Hohlraumre- beinessen ist, hat der zusammengesetzte Hohlraum 1 sonators 1 sind durch die Querwände 5 und 6 defi- einen Gütefaktor Q von 8000 für jeden der beiden niert, die die äußeren Enden der Hohlleitersektio- 25 Modi, und die Kreuzkopp'ring zwischen den beiden nen3 bzw. 4 abschließen. Koppelblenden 7 und 8 Modi wurde so eingestellt, daß eine Kreuzkopplung sind in den Querwänden 5 bzw. 6 angeordnet, um von -- 80 dB erhalten wurde.

Schwingungsenergie vom Hohlraum 1 zu den Hohl- In Fig. 2 ist ein anderer bimodaler Hohlraum leitern außerhalb des zusammengesetzten bimodalen ähnlich der Struktur nach Fig. 1 dargestellt. Im we-Resonators 1 zu koppeln. 30 seitlichen ist dieser Hohlraum gleich dem nach Die zentrale Sektion 2 des zusammengesetzten bi- F i g. 1 aufgebaut, nur daß es nach der Konstruktion modalen Hohlraums 1 hat etwa quadratischen Quer- notwendig ist, daß nur einer der Resonanzmodi abschnitt, um zwei dominierende TE₁₀ .,-Modi in ortho- slimmbar ist. Der nicht gemeinsame Teil für den fest gonaler Beziehung zueinander zu führen, und zwar abgestimmten Modus wird also weggelassen, nämlich zwischen den orthogonal angeordneten jeweils cinan- 35 die Hohlleiterscktion4, und durch eine leitende Wand der gegenüberliegenden Seitenwänden. Der Mittel- 15 ersetzt mit einer zentralen Blende 16, mit der mit teil 2 hat Endwände 9 und 9', die eine ganzzahlige einer E-Biegungs-Sektion eines Hohlleiters 17 gekop-Anzahl von halben Wellenlängen voneinander ent- pelt wird. Der nicht gemeinsame Teil des abstimmbafernt sind und durch die Wandstruktur definiert sind, ren Resonanzmodus, der durch die rechteckige Hohldie die breiten Wände der Hohlleitersektionen 3 40 leitersektion3 gebildet wird, wird mittels einer kurzen und 4 mit den Seitenwänden der Mittelsektion 2 ver- Länge Koaxialleitung 19 mit einer E-Biegungs-Hohlbinden. Die rechteckigen Hohlleiter 3 und 4 sind in leitersektion 18 gekoppelt, die durch die breite Wand der dargestellten Orientierung jenseits der Grenzfre- des E-Bicgungs-Hohlleiters 18 und die schmale quenz für den Modus, dessen elektrisches Feld par- Wand der Hohlleitersektion 3 führt. Eine Antenne allel zu den Breitemvänden der Hohlleiter 3 bzw. 4 45 21, die durch die Verlängerung des Mittelleiters der liegt. Koaxialleitung 19 gebildet wird, koppelt Signale von Oberseite und Unterseite der zentralen Sektion 2 dem E-Biegungsleiter 18 in den rechteckigen Hohlsind in der Mitte mit Öffnungen versehen und mit leiter 3 über eine induktive Kopplungsschleife 22.
zwei leitenden Rohren 10 und 10' ausgestattet, die Diese Kopplungsanordnung ist in der USA.-Pamit den Öffnungen ausgefluchtet sind und sich vom 50 tentschrift 32 14 684 beschrieben. Die Abstimm-Hohlraum weg erstrecken. Die Rohre 10 und 10' bil- schraube 11, mit der der abstimmbare Resonanzmoden zwei kreisförmige Hohlleiter jenseits der Grenz- dus abgestimmt wird, steht in die Hohlleitersektion 3 frequenz für die Mikrowellenenergie im Hohlleiter 1. durch eine zentrale Öffnung in der Endabschluß-Die zu untersuchende Stoffprobe wird in den Hohl- wand 5 vor. Die zusammengesetzte Hohlraumstrukraum in der Weise eingesetzt, daß sie durch die OfT- 55 turl enthält damit eine erste abstimmbare Resonanznung der Rohre 10 und 10' eingeschoben wird. Der modussektion, die durch die Hohlleitersektion 3 ge-Bereich der Probe innerhalb des zentralen Teils 2 des bildet wird, und eine zweite zentrale Sektion 2, unc Resonators ist den orthogonalen magnetischen Mi- befindet sich im 7£₁₀.,-Modus in Resonanz. Der fes krowellenfeldern H₂ und H_y ausgesetzt. Zur Unter- abgestimmte Resonanzmodiis nimmt den Zentralbesuchung der paramagnetischen Elektroncnresonanz 60 reich 2 ein und befindet sich beim 7E₁₀₂-Modus ir ist der Hohlraum 1 vorzugsweise in einem magneti- Resonanz.

sehen Polarisations-Gleichfeld //„ in der Weise an- In F i g. .1 ist eine weitere Ausführungsform darge

geordnet, daß sowohl H_z als auch /7_Λ. Komponenten stellt; genauer gesagt, weist der bimodale Hohlraum

normal zur Richtung des magnetischen Polarisa- resonator 1 cine zentrale zylindrische Sektion 2 auf

tionsfcldes H_n haben. 65 die zwei orthogonale Resonanzmodi führen kann

Bei einer Ausführungsform des Hohlraums 1 sind beispielsweise zwei zylindrische 7'E₁ ,-Modi. Zwei zy

die gemeinsamen und nicht gemeinsamen Bereiche lindrischc Sektionen von Hohlleitern 3 und 4 sind ai

zusammen für jeden Modus so bemessen, daß sie eine die beiden Enden der zentralen Hohlleitcrsektion :

angeschlossen. Jeder der beiden Hohlleitersektionen 3 und 4 weist eine leitende Trennwand 25 bzw. 26 auf, die sich diametral über den Leiter erstrecken, so daß dieser in zwei parallele halbzylindrische Sektionen unterteilt wird. Die Trennwände 25 und 26 sind in zueinander orthogonalen Ebenen orientiert, so daß jede der beiden zylindrischen Hohlleitersektionen 3 bzw. 4 für den jeweils anderen Modus jenseits der Grenzfrequenz liegt und nur einen der beiden Resonanzmodi mit Ausschluß des anderen Resonanzmodus führen kann.

Die Hohlleitersektionen 3 und 4 sind an ihren äußeren Enden mit leitenden Wänden 27 bzw. 28 abgeschlossen. Koppelblenden 29 und 31 sind zentral in den leitenden Wänden 27 und 28 angeordnet. Rechteckige Hohlleitersektionen 32 und 33 sind an die zylindrischen Hohlleitersektionen 3 bzw. 4 mit den Koppelblenden 29 und 31 angekoppelt. Die Hohlleitersektionen 32 und 33 sind orthogonal zueinander orientiert, wobei die Breitenwände jeweils parallel zu den Trennwänden 25 bzw. 26 liegen. Der zusammengesetzte bimodale Hohlraumresonator 1 weist also zwei Resonanzmodusstrukturen mit einem gemeinsamen Bereich 2 und getrennten, nicht gemeinsamen Bereichen 3 bzw. 4 auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die beiden Resonanzmodusstrukturen zur Resonanz im zylindrischen TE_m-Modus dimensioniert.

Abstimmschrauben 11 und 12 sind vorgesehen, um jeden der beiden getrennten Resonanzmodi abzustimmen, indem die Felder in den nicht gemeinsamen Teilen 3 bzw. 4 verändert werden. Die zu analysierende Probe wird in der Mitte der gemeinsamen Region dadurch angeordnet, daß sie koaxial durch Rohre 10 und 10' im zentralen Teil 2 geführt wird.

In F i g. 4 ist ein Spektrometer zur paramagnetischen Resonanz im Mikrowellenbereich dargestellt. Der bimodale Probenhohlraum 1 ist mit einem Arm einer Mikrowellenbrücke 35 gekoppelt. Ein Reflexklystronoszillator 36 ist mit einem anderen Arm der Brücke gekoppelt und speist Leistung über einen Isolator 37 und einen variablen Dämpfer 38 in die Brücke ein. Der dem den Probenhohlraum 1 enthaltenden Arm gegenüberliegende Arm der Brücke ist mit einer Widerstandslast 39 abgeschlossen, und der andere Arm der Brücke enthält einen Diodendetektor 41. Ein variables Abstimmelement 42 ist im Probenhohlraum-Arm vorgesehen, um die Kopplung mit dem Hohlraum 1 einzustellen.

Der andere Modus des bimodalen Hohlraums 1 ist mit einer zweiten Brücke 44 gekoppelt, um die Pumpen-Mikrowellenerregung an die Probe zu legen. Die Brücke 44 enthält einen Zirkulator 45 mit drei öffnungen, wobei der Probenhohlraum 1 an eine öffnung angeschlossen ist. Die Pump-Mikrowellenenergie wird mit einem Reflexklystronoszillator 46 an die Brücke 44 geliefert, das an eine andere Öffnung des Zirkulators 45 über einen Hohlleiter angeschlossen ist, der zwei Isolatoren 47 und 48 enthält, einen variablen Dämpfer 49 und einen Diodenschalter 51. Ein Diodendetektor 52 ist in einem weiteren Arm des Zirkulators 45 angeordnet.

Die Klystronoszillatoren 36 und 46 sind jeweils mit der Resonanzfrequenz der zugehörigen gekoppelten Resonanzmodi des bimodalen Hohlraums 1 mittels eines automatischen Frequenzregelkanals verrastet. Der automatische Frequenzregelungskanal enthält einen AFR-Modulator, der die Reflektorspannung der Klystrons 36 und 46 mit einer geeigneten Tonfrequenz, beispielsweise 10 kHz, moduliert. Wenn die Mittenfrequenz des K'ystronsozillators 36 oder 46 von der Resonanzfrequenz des jeweiligen orthogonalen Modus in den bimodalen Hohlraum 1 abweicht, wird eine Komponente der AFR-Modulationsfrequenz in den Detektoren 41 bzw. 52 detektiert. Diese AFR-Modulationsfrequenzen werden mit Verstärkern 56 bzw. 57 verstärkt und der Ausgang ίο an einen Eingang eines phasenempfindlichen Detektors 58 bzw. 59 geführt, in dem er jeweils mit einem Teil des AFR-Modulationssignals verglichen wird, das vom AFR-Modulator 55 abgeleitet wird. Der Ausgang der phasenempfindlichen Detektoren 58 und 59 bildet zwei Abweichungs-Gleichspannungcn, die an die jeweiligen Klystronoszillatoren 36 und 46 angelegt werden, um deren Mittenfrequenzen auf die Resonanzfrequenzen der jeweiligen Resonanzmodi des bimodalen Hohlraums 1 abzustimmen. Der Ab-Stimmbereich, der für die Reflexklystronoszillatoren 36 und 46 gefordert wird, überschreitet üblicherweise den Reflektormodus-Abstimmbereich für den Hohlraummodus der Reflexklystron. Dementsprechend werden nicht dargestellte mechanische Tuner vorgesehen, um die nicht dargestellten Klystronhohlräume abzustimmen. Die mechanischen Tuner sorgen dafür, daß die Hohlraummodi der Klystrons auf die Frequenz des Reflektormodus abgestimmt werden, so daß der Reflektormodus dem jeweiligen Modus des bimodalen Hohlraums 1 folgen kann.

Das Spektrometer nach F i g. 4 weist ferner einen Beobachtungskanal auf, um die paramagnetische Elektronenresonanz der Probe über den anderen Resonanzmodus des Hohlraums 1 zu beobachten. Genauer gesagt, ein vom Klystron 36 abgeleitetes Mikrowellensignal erregt den Beobachtungs-Resonanzmodus des Hohlraums 1, der mit der Probe gekoppelt ist, um deren Resonanz zu erregen. Bei Resonanz reflektiert der Beobachtungs-Hohlraummodus, der mit der Probe gekoppelt ist, sowohl eine reaktive als auch eine Absorptionskomponente in die Brücke 35.

Bei einer Betriebsart des Spektrometers nach F i g. 4 wird das polarisierende Magnetfeld H₀ mittels einer Modulationsspule 61 moduliert, die mit einem Strom im oberen Tonfrequenzbereich erregt wird, beispielsweise 100 kHz, der von einem Oszillator 62 über einen Schalter 63 geliefert wird. Die Modulation des Polarisationsfeldes sorgt für eine Modulationskomponente des paramagnetischen Resonanzsignals bei der Modulationsfrequenz von 100 kHz. Diese Modulationskomponente wird im Verstärkei 56 verstärkt und einem Anschluß des phasenempfindlichen Detektors 64 zugeführt, in dem sie mil einem Teil des Feldmodulationssignals verglicher wird, das vom Oszillator 62 abgeleitet wird, um eil paramagnetisches Resonanz-Ausgangssignal zu lie fern. Das Resonanz-Ausgangssignal wird einem Ein gang eines Schreibers 65 zugeführt, wo es in Abhän gigkeit einer Wobbelung des magnetischen Polarisa tions-Gleichfeldes H₀ aufgezeichnet wird, die durc einen Strom von einem Feldwobbelgenerator 66 ei halten wird, der in eine Feldwobbelspule 67 einge speist wird. Der Schreiber 65 liefert ein Spektrum de paramagnetischen Elektronenresonanz der anaiysie: ten Probe. Wenn Feldmodulation verwendet wird, i das aufgezeichnete Spektrum die erste Ableitung d< paramagnetischen Resonanzsignals.

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Die meisten Proben für paramagnetische Elektro- des, und um Hyperfeinstruktur-Kopplungen in komnenresonanz liefern ein relativ kompliziertes Spek- plexcn paramagnetischen Stoffen zu erhalten, trum mit vielen überlappenden Linien. Es wurde Statt das magnetische Feld H₀ zu wobbeln, um sofestgestellt, daß solche Spektren oft dadurch verein- wohl die Bcobachtungs-Mikrowellenfrequenz als facht werden können, daß eine Doppelresonanz der 5 auch die Pump-Mikrowellenfrequenz durch das Probe durchgeführt wird. Genauer gesagt, es wird Spektrum zu wobbeln, kann die Bcobachtungs-Reeine Pump-Mikrowellenencrgic mit dem Pump-Re- sonanzlinic kontinuierlich beobachtet werden, wähsonanzinodus des Hohlraums an die Probe geliefert, rend die Pumpfrequenz durch den restlichen Teil des der vom Beobachtungsmodus des Hohlraums ent- Spektrums gewobbelt wird, und Doppclresonanzsikoppelt ist. Die Pumpencrgic wird mit einer gewissen io gnale können über die Modulation beobachtet wer-Modulaüonsfrcqucnz amplitudenmoduliert, und das den, die vom Pump-MikrowcUennivcau in die beobbeobachtetc Signal der paramagnetischen Resonanz achtete Resonanzlinic gekoppelt wird. Das wird im wird auf irgendeine Komponente der Modulations- Spektrometer nach Fig.4 dadurch erreicht, daß der frequenz, die in die beobachtete Resonanz übertra- Ausgangs-Wobbelgencrator 66 mit Schalter 68 zum gen worden ist, überwacht und detektiert. Das Spck- 15 Motor 69 geschaltet wird, der mit der Abstimmtrum wird dann nur bei diesen Resonanzlinien aufge- schraube 12 gekuppelt ist. Der Schalter 63 wird auch zeichnet, die die Pump-Modulationsfrcquenz enthal- so geschaltet, daß die Modulationsfrequenz von 100 ten. kHz vom Oszillator 62 zum Diodenschalter 51 gelegt

Der Pumpmodus des Hohlraums wird auf eine wird, um die Amplitude der Pumpenergie zu modu-

Frequenz eingestellt, die von der Frequenz des Beob- 20 licren. Die Pumpenergie wird dadurch abgestimmt,

aehtiingsmodus um einen vorgegebenen Betrag ent- daß der Pumpmodus des Hohlraums 1 durchge-

fernt ist, und das Polarisationsfcld wird gewobbelt, stimmt wird, weil die AFR dafür sorgt, daß die

um ein Spektrum zu erhalten. Es ist damit oft mög- Pumpfrequenz dem Pumpmodus des Hohlraums 1

lieh, das erhaltene Spektrum der Probe erheblich zu folgt. Das im Schreiber 65 aufgezeichnete Spektrum

vereinfachen. 25 wird dann erheblich vereinfacht.

Das Spektrometer nach F i g. 4 kann zur Aufzeich- In F i g. 5 ist ein anderes Doppelresonanzspektronung der Elektron-Elektron-Doppclresonanz da- meter dargestellt. Das Spektrometer ist im wesentlidurch eingestellt werden, daß der Schalter 63 umge- chen gleich aufgebaut wie das nach Fig.4, nur daß lent wird, so daß der 100-kHz-Oszillator 62 mit der der Ausgang des 100-kHz-Oszillators 62 den Feld-Diode 51 verbunden wird, und daß der Pumpmodus 30 modulationsspulcn 61 zugeführt wird, um das Polarides Hohlraums 1 mit der Schraube 12 auf eine vorge- sationsfeld mit der Frequenz von 100 kHz zu modugebene Frequenzdifferenz zur Frequenz des Bcob- lieren. Ein Nicdcrfrequenzsignal vom 20-Hz-Moduaehtungsmodus abgestimmt wird. Der Pumppegcl lator 71 wird zum Diodenschalter 51 geführt, um die wird dann mit der Frequenz von 100 kHz amplitu- Amplitude der Pumpenergie mit der Frequenz von denmoduliert, und wenn die Beobachtungsfrequenz 3s 20 Hz zu modulieren. Das magnetische Polarisalnii einer Resonanzlinie korrespondiert, deren Ener- tionsfcld wird so eingestellt, daß die Resonanz einer gieniveau mit einer anderen Linie gekoppelt ist, die bestimmten Linie der Probe beobachtet wird, und die mit der Pumpquelle bestrahlt wird, wird die Modula- Frequenz des Pumpmodus und damit die Frequenz tion der Pumpquelle durch die Probe mit dem beob- der Pumperregung wird durch den Rest des Spekachteten Resonanzsignal gekoppelt. Das detektierte 40 trnms gewobbelt.

Resonanzsignal wird am Schreiber 65 ausgeworfen, Wenn die Frequenz der Pumperregung einem

so daß sich ein Spektrum ergibt. Energieniveau entspricht, das mit der durch den

Bei dem Spektrometer nach Fi g. 4 dient der Isola- Beobachtungskanal beobachteten Resonanzlinie getor 37 im Klystronarm der Beobachtungsfrequenz- koppelt ist. wird die 20-Hz-Modulation von der Pumpbrücke 35 dazu, vom bimodalen Hohlraum reflek- 45 quelle zum Resonanzsignal der beobachteten Linie tierte Energie daran zu hindern, die Frequenz des durchgekoppelt. Genauer gesagt, die 20-Hz-Modula-Klystrons 36 mitzuziehen. In gleicher Weise hindern tion wird durch den Ausgang des phasenempfindlidic Isolatoren 48 und 47 Mikrowellenreflektionen chen Detektors 64 durchgekoppelt, und dieser wird vom Hohlraum 1 daran, die Frequenz des Pumpkly- im Verstärker 72 verstärkt und einem Eingang eines stronoszillators 46 mitzuziehen. 5° zweiten phasenempfindlichen Detektors 73 zuge-

Zusätzlich ist der zweite Isolator 47 zwischen dem führt, in dem die 20-Hz-Resonanz-Modulation mit

Diodenschalter 51 und dem Hohlraum 1 vorgesehen, einem Teil des 20-Hz-Modulationssignals vom Mo-

um irgendwelche Energie bei der Beobachtungsfre- dulator 71 verglichen wird, um ein Ausgangs-Reso-

quenz zu absorbieren, die durch den bimodalen nanzsignal zu erhalten, das im Schreiber 65 aufge-

Hohlraum zur Diode 51 hin gekoppelt wird und die 55 zeichnet wird, und zwar in Abhängigkeit von dei

sonst von dort in den Hohlraum 1 zurück reflektiert Wobbelung der Pumpfrequenz. Das Ausgangssigna

würde. Wenn dieses von der Diode reflektierte Signal ist die erste Ableitung des Resonanzsignals eines ver

im Hohlraum vorhanden wäre, würde es für eine einfachten Spektrums von nur solchen Linien, zwi

Modulation des Beobachtungs-Resonanzmodus sor- sehen denen eine Kopplung vorhanden ist.

gen, die als Resonanzsignal detektiert würde, wenn 60 Manchmal ist es erwünscht, das Absorptionsspek

im Pump-Modus gearbeitet wird. trum aufzuzeichnen statt der ersten Ableitung de

Ein Doppel-Elektronenresonanz-Spektrometer der Absorptionsspektrums, und in diesem Falle wird da

in F i g. 4 dargestellten Art ist besonders brauchbar Spektrometer nach F i g. 4 so geschaltet, daß de

zur Beobachtung von Relaxationsraten gewisser 100-kHz-Oszillator sein Signal über Schalter 63 a

Elektronengruppen innerhalb der Probe, um über- 65 untersuchen, um überlappende Spektren von Arte

läppende Spektren unterschiedlicher paramagneti- in unterschiedlichen physikalischen Umgebungen ζ

scher Arten zu trennen, um Wechselwirkungen von trennen, beispielsweise in unterschiedlichen Orientie

paramagnetischen Arten an verschiedenen Stellen zu rangen bezüglich des magnetischen Polarisationsfe

η Diodenschalter 51 liefert, und der Ausgang des obbelgenerators 66 über Schalter 68 mit dem Mor 69 verbunden ist. Das Absorptionsspektrum, das ine Feldmodulation aufgezeichnet worden ist, ist sonders erwünscht zur Analyse von anisotropen nienverbreiterungen, wie sie in Pulvern, Glasern id großen Eiweißmolckülen erhalten werden.

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Typischerweise sind Spektren der paramagnet sehen Elcktroncnresonanz einige 100 MHz breit, ur /ur Beobachtung der Elektron-Elektron-Doppelr sonanz liegen sowohl der Pump- als auch der Beol achlungs-Mikmwellcnmodus mit der Resonanz i vY-Band und sind frequenzmäßig um 1 bis 500 MI getrennt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

sind, und mit einer Einrichtung zur Einführung der zu untersuchenden Probe in den ersten Hohlraumbe- Patentansprüche: reich (»physical Review« 15.5. 1960, Bd. 118, Nr. 4, S. 939 bis 945).

1. Bimodaler Hohlraumresonator für Spektro- 5 Aufgabe der Erfindung ist es, einen bimodalen meter für gyromagnetische Resonanz, der einen Hohlraumresonator dieser Art verfügbar zu machen, ersten Hohlraumbereich aufweist, in dem zwei der leicht abzustimmen ist, ohne daß eine Krtuzorthogonale Resonanzmoden anregbar sind, und kopplung zwischen den beiden Resonanzmoden einmit einer Einrichtung zur Einführung der zu un- geführt wird, und bei dem die Ankopplung der Retersuchenden Probe in den ersten Hohlraumbe- io sonanzmoden an den Hohlraum relativ unkritisch ist, reich, dadurch gekennzeichnet, daß um die Herstellung solcher bimodaler Hohlräume der Hohlraumresonator einen zweiten Hohlraum- ohne besondere Anforderungen an die Justierung zu bereich (3) aufweist, in dem nur einer der beiden erleichtern.

Resonanzmoden des ersten Hohlraumbereichs (2) Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch geanregbar ist, und daß der zweite Hohlraumbe- 15 löst, daß der Hohlraumresonator einen zweiten reich (3) mit Einrichtungen (11) zur Abstimmung Hohhaumbereich aufweist, in dem nur einer der beides in ihm anregbaren Resonanzmodus versehen den Resonanzmoden des ersten Hohlraumbereiches ist. anregbar ist, und daß der zweite Hohlraumbereich

2. Bimodaler Hohlraumresonator nach An- mit Einrichtungen zur Abstimmung des in ihm anregspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Höh!- 20 baren Resonanzmodus versehen ist. Bei einem derarraumresonator einen dritten Hohlraumbereich (4) tigen Hohlraumresonator kann die Abstimmung füi aufweist, in dem nur der jeweils andere der bei- den einen der beiden Resonanzmoden einwandfrei den Resonanzmoden anregbar ist, und daß der durchgeführt werden, ohne daß der andere der beidritte Hohlraumbereich (4) mit Einrichtungen den Resonanzmoden beeinflußt wird. Gemäß einei (12) zur Abstimmung des in ihm anregbaren Re- 25 Weiterbildung der Erfindung weist der Hohlraumresonanzmodus versehen ist. sonator einen dritten Hohlraumbereich auf, in derr