1、型微波顺磁共振实验系统说 明 书北京大华无线电仪器厂1目 录1. 概述2. 系统的工作原理3 磁共振实验仪的主要技术指标4. 系统的安装使用和操作5. 系统的成套性6 质量保证21概述微波顺磁共振实验系统是根据高等院校近代物理实验教学大纲而设计的一套简单的教学装置，它适用于物理等专业的学生在微波频段做顺磁电子自旋共振实验：本实验装置可以完成下列实验任务：研究了解自旋共振现象：测量中的朗德因子值；了解和掌握微波器件在电子自旋共振中的应用；从矩形谐振腔长度的变化，进一步理解谐振腔中的驻波场型，并确定波导波长 。利用样品有机自由基在谐振腔中的位置变化，探测微波磁场的情况，来确定微波的波导波长 。2系
2、统的工作原理微波顺磁共振实验系统是在三厘米频段（频率 9370MHz 附近）进行电子自旋共振实验的。采用了可调式矩形谐振腔，因而使整套装置结构简单明了，易于教学实验。微波顺磁共振实验系统见图一图一：微波顺磁共振实验系统微波顺磁共振实验系统方框图见图二。图中微波信号发生器为系统提供频率约为 9370MHz 的微波信号，微波信号经过隔离器、衰减器、波长计到魔 T 的 H 臂，魔 T 将信号平2分4图 一 微波顺磁共振实验系统连接图 信号源主 机隔离器振荡器可变 衰减器厘米波信号源波 长表隔 离器检 波器魔T单 螺调配器厘米波信号源样 品谐 振 腔尝厘米波信号源磁共振实验仪 调谐磁场 调相 扫场 扫
3、场 调平衡 检波灵敏度 电源 检波 轴 磁场 扫场 检波 轴 轴终端 负 载 厘米波信号源H 面弯波导H 面弯波导磁极 示波器轴 轴 磁极 耦合片DH1121B信 号 源5后分别进入相邻两臂。可调矩形样品谐振腔，通过输入端的耦合片，可使微波能量进入微波谐振腔，矩形谐振腔的末端是可移动的活塞，用来改变谐振腔的长度。为了保证样品总是处于微波磁场的最强处，在谐振腔的宽边正中开了一条窄缝，通过机械传动装置可使实验样品处于谐振腔中的任何位置，并可从贴在窄边上的刻度直接读出 ，实验样品为密封于一段细玻璃管中的有机自由基。系统中，磁共振实验仪的“轴” 输出为示波器提供同步信号，调节“调相”旋钮可使正弦波的负
4、半周扫描的共振吸收峰与正半周的共振吸收峰重合。当用示波器观察时，扫描信号为磁共振实验仪的轴输出的z 正弦波信号，轴为检波器检出的微波信号。将磁场强度 H 的数值及微波频率 f 的数值代入磁共振条件就可以求得朗德因子值。由于这套装置采用可调矩形谐振腔，因此还可作如下实验：调节短路活塞位置使谐振腔长度在 134mm 左右，将样品放在中间位置，经过调节，从示波器上观察到电子共振吸收信号后，保持短路活塞位置不动，将样品位置移动一段位置 S，电子自旋共振吸收信号再次出现，距离 S 即是 g/2。3磁共振实验仪的主要技术指标3.1 磁场3.1.1 最大输出电压：20V3.1.2 输出电流调节范围：02.5
5、A3.1.3 源效应：110 -3+5mA3.1.4 电压表精度：1.0 级1 字3.1.5 电流表精度：1.0 级1 字3.2 扫场3.2.1 最大输出电压：6V3.2.2 输出电流调节范围：0.20.7A63.2.3 相位调节范围：180 04系统的安装、使用和操作本实验系统按图一所示的方框图安装连接后。在使用本实验系统之前，一定要认真阅读系统中各种仪器、设备的说明书，要做到正确使用，熟练操作。 鉴于高等院校近代物理实验教学讲义对微波顺磁共振实验的任务和步骤讲的很详细，本说明书仅对实验系统仪器的使用和操作做介绍。4.1 按图一所示连接系统，将可变衰减器顺时针旋至最大，开启系统中各仪器的电源
6、，预热 20 分钟。4.2 将顺磁共振实验仪的旋钮和按钮作如下设置：“磁场” 逆时针调到最低， “扫场” 顺时针调到最大。按下“检波”按钮， “扫场” 按钮弹起，此时磁共振实验仪处于检波状态。（注：切勿同时按下） 。4.3 将样品位置刻度尺置于 90mm 处，样品置于磁场正中央。4.4 将单螺调配器的探针逆时针旋至“”刻度。4.5 信号源工作于等幅工作状态，调节可变衰减器及“检波灵敏度”旋钮使磁共振实验仪的调谐电表指示占满度的 2/3 以上。4.6 用波长表测定微波信号的频率，方法是：旋转波长表的测微头，找到电表跌落点，查波长表-刻度表即可确定振荡频率，若振荡频率不在 9370MHz ，应调节
7、信号源的振荡频率，使其接近9370MHz 的振荡频率。测定完频率后，须将波长表刻度旋开谐振点。4.7 为使样品谐振腔对微波信号谐振，调节样品谐振腔的可调终端活7塞，使调谐电表指示最小，此时，样品谐振腔中的驻波分布如图二示意图所示。4.8 为了提高系统的灵敏度，可减小可变衰减器的衰减量，使调谐电表显示尽可能提高。然后，调节魔两支臂中所接的样品谐振腔上的活塞和单螺调配器，使调谐电表尽量向小的方向变化。若指示太小，可调节灵敏度选钮提高灵敏度，使指示增大。4.9 按下“扫场”按钮。这时，此时，调谐电表指示为扫场电流的相对指示，调节“扫场”旋钮可改变扫场电流。0 22.5 44.9 67,4 89.8
8、112.3 134.7 157.2mm图二 谐振腔中的驻波分布示意图4.10 顺时针调节磁场电流，当电流达到 1.71.9A 之间时，示波器上即可出现如图三（b）所示的电子共振信号。H 1.00.5 h8（a） （b）图 三 共振波形4.11 若共振波形峰值较小，或示波器图形显示欠佳，可采用下列四种方式调整：4.11.1 将可变衰减器反时针旋转，减小衰减量。增大微波功率。4.11.2 正时针调节“扫场”旋钮，加大扫场电流。4.11.3 提高示波器的灵敏度。4.11.4 调节微波信号源振荡腔法兰盘上的调节钉，可加大微波输出功率。4.12 若共振波形左右不对称，调节单螺调配器的深度及左右位置，或改
9、变样品在磁场中的位置，微调样品腔使共振波形成满意为止。4.13 调节“调相” 旋钮即可使双共振峰处于合适的位置。4.14 用高斯计测得外磁场，用公式Hrrmceg2计算 g 因子。 （g 因子一般在 1.95-2.05 之间） 。4.15 为了得到腔体的波导波长 g，可移动样品的位置，两信号之间距离即为 g/2。95系统的成套性序号 名 称 数量 备 注1 信号源 12 可变衰减器 13 波长表 14 魔 T 15 匹配负载 16 单螺调配器 17 检波器 18 矩型样品谐振腔 1 含样片9 H 面弯波导 210 耦合片 111 波导夹 412 波导支架 313 磁共振实验仪 114 隔离器 115 电磁铁 116 视频电缆 3 根17 连接线 4 根18 螺钉 30 套19 说明书 16质量保证我厂自发货之日起十八个月内,如用户遵守运输、贮存和使用10规则，而产品质量低于技术条件的规定,本厂负责免费修理 。
