Физическая лаборатория - Портис А.
Скачать (прямая ссылка):
g=hf/H$,
где h — постоянная Планка, a? — магнетон Бора. Разумеется, необходимо ввести поправку, которая учитывает магнитное поле Земли. Если ось катушки Гельмгольца направлена параллельно Н3 и величина Н0 определяется усреднением результатов измерении для двух направлений тока катушки, то эта поправка учитывается автоматически. При частотах генератора, меньших 10 Мгц, с помощью описанной аппаратуры можно наблюдать интересный эффект сдвига величины g.
Однако недостаточно высокое отношение сигнала к шуму препятствует проведению точных измерений величины этого сдвига, а при частотах около 3,5 Мгц становится трудно вообще разрешить резонанс.
Ширина резонанса для DPPH в точках наибольшего наклона резонансной кривой может быть найдена измерением приращения поля между точками с максимальными сигналами.
Предполагая, что форма линии представляется в лорентцевском виде, можно показать, что ширина кривой на половине высоты в 1,73 раза больше найденной ширины. Определенную таким образом ширину можно затем сравнить с результатами измерений при высоких полях (2,7 гс).
ЛИТЕРАТУРА
1. R. G. M а г с 1 е у, Amer. J. Phys. 29, 451 (1961).
2. R. G. M а г с 1 е у, Amer. J. Phys. 29, 492 (1961).
3. M. A. G a г s t e n s, L. S. Singer, A. H. Ryan, Phys. Rev. 96, 53 (1954).
4. J. R. Reitz, F. J. Milford, Foundations of Electromagnetic Theory, Addison-Wesley Publishing Company, Inc., Reading, Massachusetts, 1960, Chap. 8, p. 156.
287
Простой микроволновый резонансный спектрометр*)
Рассмотрена сравнительно простая и недорогая аппаратура для наблюдения электронного парамагнитного резонанса, предназначенная для студенческих лабораторий. При некоторых усовершенствованиях ее можно использовать в исследовательских целях.
Введение. Очень часто сложность и высокая стоимость оборудования в быстро развивающихся областях современной физики служат препятствием для постановки большого числа важных опытов даже в самых хороших учебных лабораториях. К этим опытам из-за сложности и весьма значительной стоимости обычно относят опыты по наблюдению электронного парамагнитного резонанса, которые поэтому редко входят в программу выпускных курсов. Как правило, в опытах по парамагнитному резонансу используется волновод с настроенной полостью, который является довольно сложной системой и требует чувствительной настройки. Однако мы построили две «плоские» резонансные системы, которые обладают достаточной чувствительностью и вполне могут быть использованы для измерений, в которых не требуется высокая точность. Мы наблюдали парамагнитный резонанс в нескольких солях меди и также в дифенилпикрилгидразине фРРН) со свободным радикалом. Пределы чувствительности определялись с помощью ВРРН.
Аппаратура. Микроволновая система была собрана в лаборатории из стандартных волноводов и фланцев, которые изготавливаются
промышленностью. В качестве генератора колебаний использовался отражательный клистрон 723 А/В [11 со стан-
12
10
11
Рис. 3. Блок-схема установки, в которой используются рупоры: / — клистрон, 2 — аттенюатор. 3, 4 — излучающий и приемный рупоры. В — образец, 6,7 — полюсы магнита, 8 — варнак для модуляции магнитного воля, 9 — детектор, 10 — усилитель, // — осциллограф, 12, /5 — источники питания.
Рис. 4. Размеры рупора, изготовленного из медного листа. Пайка осуществлялась мягким припоем.
дартным гнездом для волновода и держателем; частота колебаний клистрона составляет приблизительно 10 ООО Мгц.
Для детектирования применялся Ш23-кристалл в керамическом патроне с держателем. В ходе эксперимента клистрон и детектор
*) Е. S. С г a v 1 i п, J. А. С о w е n, Amer. J. Phys. 27, 566 (1959).
288
соединялись двумя различными способами. В одном случае (рис. 3) держатель клистрона подсоединялся к секции волновода с аттенюатором ножевого типа. В свою очередь волновод сочленялся с рупором, имеющим прямоугольное сечение. Излучение этого рупора принималось другим рупором с такими же размерами
Рис. 5- Фотография аппаратуры для двух вариантов установки.
(рис. 4), который соединялся с волноводом, имевшим внутри кристаллический детектор. В другом случае рупор заменялся секцией волновода, имеющей щель в 0,25 дюйма и длиной 1,5 дюйма, прорезанную на узкой стороне. На рис. 5 представлена фотография микроволновой системы.
Ш7 №117
Рис. 6. Схема широкополосного усилителя.
Для питания клистрона использовался источник напряжения ТТО-7ВЬ [1].
Отражательный клистрон 723 А/В работает при напряжении 300 в со средним током пучка 22 ма, а генерация колебаний обеспечивается при напряжении на его отражателе 0—300 в, отрицательном по отношению к катоду. Поэтому такой удобный и простой источник питания совершенно достаточен для работы. Подобные приборы выпускаются также и промышленностью.
10 А, Портис
289
Выходной сигнал детектора поступал на усилитель с обратной связью в виде двойного Г-моста [1] и наблюдался на осциллографе. Этот усилитель обладал широкой полосой и всегда использовался без выпрямительных диодов и измерительных цепей. Другой усилитель (рис. 6), имеющий более простую конструкцию и также пригодный для работы, обладает меньшей чувствительностью, но лучше воспроизводит форму сигнала.
