寬帶電子順磁共振譜儀的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、電子順磁共振技術(shù)是一種直接檢測和研究含有未成對電子樣品的特性的波譜學(xué)方法。微波器件和電子學(xué)的不斷發(fā)展和完善，不僅使現(xiàn)代通信方式發(fā)生了革命性的變化，也推動了電子順磁共振譜儀硬件的發(fā)展。更高的微波頻率和不斷改進的降噪方案導(dǎo)致了各種性能優(yōu)異的電子順磁共振譜儀不斷出現(xiàn)。但是，譜儀基本的工作原理多年來一直保持不變，傳統(tǒng)的電子順磁共振譜儀探頭部分是使用高品質(zhì)因子的諧振腔來完成的，這就意味著傳統(tǒng)電子順磁共振譜儀只能工作在窄頻段上，對一些科學(xué)研究實驗來

2、說，就無法滿足需求。
　　在本工作中，首先分析了傳統(tǒng)技術(shù)的局限性，論證了寬帶電子順磁共振技術(shù)的優(yōu)勢和必要性。針對上述需求，在現(xiàn)有電子順磁共振技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了一種寬帶高靈敏度的電子順磁共振譜儀設(shè)計方案。自主設(shè)計譜儀分為四個系統(tǒng):微波橋系統(tǒng)、探頭、調(diào)制場系統(tǒng)和電磁場系統(tǒng)。譜儀的微波橋系統(tǒng)采用寬帶的微波元器件，探頭以共面波導(dǎo)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)設(shè)計，實現(xiàn)了2-12GHz內(nèi)的寬帶電子順磁共振探測。本文對微波橋系統(tǒng)上的關(guān)鍵元器件進行了分析，討論目

3、前譜儀上存在的潛在問題，并且給出了可行的改進方案。
　　本文介紹了自制寬帶電子順磁共振譜儀的測試過程和結(jié)果。測試結(jié)果顯示，自制譜儀的工作頻率范圍可達(dá)2-12GHz，達(dá)到了設(shè)計需求。給出了自制譜儀在各個頻點的靈敏度，在2GHz處，靈敏度可達(dá)4.6×1013spins·Hz-1/2·Gauss-1，在10GHz處，靈敏度可達(dá)4.5×1012spins·Hz-1/2·Gauss-1，在12GHz處，靈敏度可達(dá)3.5×1012spins·