微波电子自旋共振实验装置制造方法及图纸

技术编号:20196611 阅读:34 留言:0更新日期:2019-01-23 12:44
本实用新型专利技术属于物理实验装置,具体为一种微波电子自旋共振实验装置。包括磁铁、高斯计、线圈、交流电源、微波信号源、隔离器、环形器、晶体检波器、示波器、微波频率计、矩形谐振腔和可变短路器;微波信号源、隔离器、环形器、微波频率计、矩形谐振腔和可变短路器依次连接;晶体检波器设置于环形器的侧面端口,且同示波器连接;所述磁铁两磁极间隙的中央与矩形谐振腔内的中心重合,高斯计的探头设置于矩形谐振腔内的中心位置;线圈缠绕于磁铁上,并同交流电源连接供电,且设置线圈产生的磁场的方向与磁铁两磁极间的磁场一致。本实用新型专利技术结构简单,易于操作,实现效率高。

【技术实现步骤摘要】
微波电子自旋共振实验装置
本技术属于物理实验装置,具体涉及一种微波电子自旋共振实验装置。
技术介绍
电子自旋共振是指处于恒定磁场中的电子自旋磁矩在射频电磁场作用下发生的一种磁能级间的共振跃迁现象,它在化学、物理、生物和医学等各方面都获得了极其广泛的应用,例如发现过渡族元素的离子、研究半导体中的杂质和缺陷、离子晶体的结构、金属和半导体中电子交换的速度以及导电电子的性质等,是一种重要的近代物理实验技术。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种以微波作为射频电磁场的电子自旋共振实验装置。本技术提供的微波电子自旋共振实验装置,包括:磁铁2、高斯计3、线圈4、交流电源5、微波信号源6、隔离器7、环形器8、晶体检波器9、示波器10、微波频率计11、矩形谐振腔12和可变短路器13;其中,微波信号源6、隔离器7、环形器8、微波频率计11、矩形谐振腔12和可变短路器13依次连接;所述晶体检波器9设置于环形器8的侧面端口,且同示波器10连接;所述矩形谐振腔12为矩形直波导管,其一端通过设置一片带有小孔的金属片封闭,再同微波频率计11连接,另一端直接与可变短路器13相连接;所述磁铁2两磁极间隙的中央与矩形谐振腔12内的中心重合,高斯计3的探头设置于矩形谐振腔12内的中心位置,即高斯计3的探头同时位于磁铁2两磁极间隙的中央;线圈4缠绕于磁铁2上,并同交流电源5连接供电,且设置线圈4产生的磁场的方向与磁铁两磁极间的磁场一致。本技术中,实验样品为原子固有磁矩不为零的顺磁材料,设置于矩形谐振腔内的中心位置;磁铁用于为实验样品提供一个恒定磁场;交流电源为线圈供电,在磁铁提供的恒定磁场上叠加一交变磁场;微波信号源发射微波,作用于磁场中的实验样品,使样品的电子自旋磁矩发生磁能级间的共振跃迁;隔离器用于隔离微波源与反射波;环形器使微波沿指定方向定向传输;晶体检波器可将微波信号转变为电信号,用于检测反射回来的微波强度;示波器与晶体检波器间通过线缆相连,用于观察实验样品在共振条件下的吸收谱线;微波频率计用于测量微波频率;矩形谐振腔为一段矩形直波导管,其一端用中心带有一小孔的金属片封闭,另一端与可变短路器相连接,中间放置实验样品;可变短路器用于调节短路面的位置,可使矩形微波在谐振腔的金属片与可变短路器的短路面间形成驻波。实验时,微波信号源发射的微波经由隔离器、环形器、微波频率计进入矩形谐振腔,作用于实验样品,微波频率由微波频率计测量,调节可变短路器短路面的位置,能使得微波在矩形谐振腔内形成驻波,再往反方向通过矩形谐振腔一端金属片上的小孔、微波频率计、环形器进入到晶体检波器,使微波的强弱信号显示于示波器上。磁铁可以是永磁铁或者电磁铁,磁感应强度由高斯计测量,为使实验样品发生电子自旋共振现象,其产生磁场的磁感应强度与微波信号源发射的微波频率呈一定关系,交流电源通过线圈产生的磁场叠加于磁铁产生的磁场上,该叠加磁场的磁感应强度在到达使微波作用下的实验样品发生电子自旋共振现象的瞬间,即可在示波器上观察到实验样品的电子自旋磁矩在共振跃迁时吸收微波能量而产生的吸收峰。本技术结构简单,易于操作,实验效率高。附图说明图1是本技术的结构图示。图中标号:2为磁铁,3为高斯计,4为线圈,5为交流电源,6为微波信号源,7为隔离器,8为环形器,9为晶体检波器,10为示波器,11为微波频率计,12为矩形谐振腔,13为可变短路器。具体实施方式下面结合附图对本技术进一步说明。在图1中,实验样品放置于矩形谐振腔12的正中,同时位于磁铁2所产生磁场的中心处,该位置的磁感应强度由高斯计3测量。微波信号源6发射微波,经过隔离器7、环形器8、微波频率计11到达矩形谐振腔12,作用于磁场中心的实验样品,微波频率由微波频率计11测量。矩形谐振腔12的左端面为带有一小孔的金属片,其腔长通过调节右边可变短路器13的短路面来调节,且调节后可使得微波在矩形谐振腔12左端面的金属片与可变短路器3的短路面间形成驻波。反射后的微波又通过矩形谐振腔12左端面金属片上的中心小孔经由微波频率计11、环形器8到达晶体检波器9,晶体检波器9将接收到的微波强度转化为电信号,并显示于示波器10上。在微波的传播过程中,隔离器7的作用是使微波向右单方向传播,将反射的微波与微波信号源6隔离开,避免反射波对微波信号源6的工作产生影响;环形器8的作用是使微波沿顺时针方向单向传播,避免微波信号源6产生的微波未经反射直接进入到晶体检波器9而干扰需要检测的信号。根据电子自旋共振的发生条件,实验样品处磁感应强度的大小应与微波信号源6产生微波的频率有关,而实验样品处的磁感应强度由磁铁2提供的恒定磁场与交流电源5输出电流通过线圈4产生的交流磁场相叠加而成,当该叠加磁场在实验样品处的磁感应强度到达使微波作用下的实验样品发生电子自旋共振现象的瞬间,即可在示波器10上观察到电子自旋磁矩在共振跃迁时吸收微波能量而产生的吸收峰。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波电子自旋共振实验装置,其特征在于包括:磁铁(2)、高斯计(3)、线圈(4)、交流电源(5)、微波信号源(6)、隔离器(7)、环形器(8)、晶体检波器(9)、示波器(10)、微波频率计(11)、矩形谐振腔(12)和可变短路器(13);其中,微波信号源(6)、隔离器(7)、环形器(8)、微波频率计(11)、矩形谐振腔(12)和可变短路器(13)依次连接;所述晶体检波器(9)设置于环形器(8)的侧面端口,且同示波器(10)连接;所述矩形谐振腔(12)为矩形直波导管,其一端通过设置一片带有小孔的金属片封闭,再同微波频率计(11)连接,另一端直接与可变短路器(13)相连接;所述磁铁(2)两磁极间隙的中央与矩形谐振腔(12)内的中心重合,高斯计(3)的探头设置于矩形谐振腔(12)内的中心位置,即高斯计(3)的探头同时位于磁铁(2)两磁极间隙的中央;线圈(4)缠绕于磁铁(2)上,并同交流电源(5)连接供电,且设置线圈(4)产生的磁场的方向与磁铁两磁极间的磁场一致。

【技术特征摘要】
1.一种微波电子自旋共振实验装置,其特征在于包括:磁铁(2)、高斯计(3)、线圈(4)、交流电源(5)、微波信号源(6)、隔离器(7)、环形器(8)、晶体检波器(9)、示波器(10)、微波频率计(11)、矩形谐振腔(12)和可变短路器(13);其中,微波信号源(6)、隔离器(7)、环形器(8)、微波频率计(11)、矩形谐振腔(12)和可变短路器(13)依次连接;所述晶体检波器(9)设置于环形器(8)的侧面端口,且同示波器(10)连接...

【专利技术属性】
技术研发人员:时晨孙强
申请(专利权)人:上海复旦天欣科教仪器有限公司
类型:新型
国别省市:上海,31

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