JPS63100363A - 電子スピン共鳴装置 - Google Patents
電子スピン共鳴装置Info
- Publication number
- JPS63100363A JPS63100363A JP61246879A JP24687986A JPS63100363A JP S63100363 A JPS63100363 A JP S63100363A JP 61246879 A JP61246879 A JP 61246879A JP 24687986 A JP24687986 A JP 24687986A JP S63100363 A JPS63100363 A JP S63100363A
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- JP
- Japan
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- microwave
- phase
- sample
- signal
- resonator
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- Pending
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- Measurement Of Resistance Or Impedance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、共振器のＱ値の測定を簡単に行うことが可能
な電子スピン共鳴装置に関する。
な電子スピン共鳴装置に関する。
［従来の技術］
電子スピン共鳴装置において、試料のスピン濃度を測定
する場合、まず、スピン濃度が既知の標準試料の電子ス
ピン共鳴測定を行い、その共鳴信号を積分し、次に被測
定試料の電子スピン共鳴測定を行い、その共鳴信号を積
分する。その後、両共鳴信号の積分値の比から被測定試
料のスピン濃度を求めるようにしｔいる。しかしながら
、この方法では、共振器内に標準試料と被測定試料とを
交互に挿入するため、挿入した試料に応じて共振器のＱ
値が変動してしまう。このため、各試料の電子スピン共
鳴測定の際、マーカとなる試料、例えば、〜Ｉｎ”十を
同時測定し、このマーカの共鳴信号の大きさによって、
両試料の共鳴信号の積分値の補正を行っている。
する場合、まず、スピン濃度が既知の標準試料の電子ス
ピン共鳴測定を行い、その共鳴信号を積分し、次に被測
定試料の電子スピン共鳴測定を行い、その共鳴信号を積
分する。その後、両共鳴信号の積分値の比から被測定試
料のスピン濃度を求めるようにしｔいる。しかしながら
、この方法では、共振器内に標準試料と被測定試料とを
交互に挿入するため、挿入した試料に応じて共振器のＱ
値が変動してしまう。このため、各試料の電子スピン共
鳴測定の際、マーカとなる試料、例えば、〜Ｉｎ”十を
同時測定し、このマーカの共鳴信号の大きさによって、
両試料の共鳴信号の積分値の補正を行っている。
［発明が解決しようとする問題点］
上述したマーカ法によるＱ値のずれの補正は簡便な方法
であるが、次の問題点がある。
であるが、次の問題点がある。
■ 標準試料あるいは被測定試料の電子スピン共鳴信号
とずれた磁場の位置にマーカ試料の電子スピン共鳴信号
が出る必要がある。すなわら、両者の共鳴信号の位置が
接近している場合には、マーカ試料による共鳴信号と標
準試料あるいは被測定試料の共鳴信号とが重なって、共
鳴信号の積分を行っても、正確な両者の積分値を得るこ
とができなくなる。そのため、マーカ試料の共鳴信号の
位置と他の試料の共鳴信号の位置とを考慮してマーカ試
料の種類を選ばなければならない煩しさが生ずる。
とずれた磁場の位置にマーカ試料の電子スピン共鳴信号
が出る必要がある。すなわら、両者の共鳴信号の位置が
接近している場合には、マーカ試料による共鳴信号と標
準試料あるいは被測定試料の共鳴信号とが重なって、共
鳴信号の積分を行っても、正確な両者の積分値を得るこ
とができなくなる。そのため、マーカ試料の共鳴信号の
位置と他の試料の共鳴信号の位置とを考慮してマーカ試
料の種類を選ばなければならない煩しさが生ずる。
■ マーカに使用される試料の濃度は限定されるので、
高温度、低濃度の試料においては、マーカ信号強度との
比が大きくなりすぎ、このような比の大きな信号同志に
よってＱ値の変化に伴う補正を行うと、かえって誤差が
増大することになる。
高温度、低濃度の試料においては、マーカ信号強度との
比が大きくなりすぎ、このような比の大きな信号同志に
よってＱ値の変化に伴う補正を行うと、かえって誤差が
増大することになる。
■ 共振器内のマーカ試料の機械的位置に応じて、マー
カ試料の電子スピン共鳴信号強度が変化するため、再現
性に問題がある。
カ試料の電子スピン共鳴信号強度が変化するため、再現
性に問題がある。
本発明は、上述した点に鑑みてなされたもので、Ｑ値の
測定を正確に、簡単に行うことができる電子スピン共鳴
装置を提供することを目的としている。
測定を正確に、簡単に行うことができる電子スピン共鳴
装置を提供することを目的としている。
［問題点を解決するための手段］
本発明に基づく電子スピン共鳴装置は、マイクロ波発振
器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ波が照射され
る空胴共振器と、該共振器内の試料によるマイクロ波の
吸収を検出する第１の検出手段と、該発振器からのマイ
クロ波の一部を取出す手段と、該取出されたマイクロ波
の位相を調整するための移相器と、該位相の調整された
マイクロ波を該第１の検出手段に供給されるマイクロ波
と結合する手段と、該マイクロ波発振器からのマイクロ
波を周波数変調する手段と、前記移相器によって位相の
調整されたマイクロ波の位相を９０°あるいは２７０°
−変化させるための位相調整手段と、該位相調整手段か
らのマイクロ波と該空胴共振器から第１の検出手段へ向
うマイクロ波の一部とを結合する手段と、該結合された
マイクロ波を検出する第２の検出手段とを備えたことを
特徴としている。
器と、該マイクロ波発振器からのマイクロ波が照射され
る空胴共振器と、該共振器内の試料によるマイクロ波の
吸収を検出する第１の検出手段と、該発振器からのマイ
クロ波の一部を取出す手段と、該取出されたマイクロ波
の位相を調整するための移相器と、該位相の調整された
マイクロ波を該第１の検出手段に供給されるマイクロ波
と結合する手段と、該マイクロ波発振器からのマイクロ
波を周波数変調する手段と、前記移相器によって位相の
調整されたマイクロ波の位相を９０°あるいは２７０°
−変化させるための位相調整手段と、該位相調整手段か
らのマイクロ波と該空胴共振器から第１の検出手段へ向
うマイクロ波の一部とを結合する手段と、該結合された
マイクロ波を検出する第２の検出手段とを備えたことを
特徴としている。
［発明の原理説明］
第２図において、１はマイクロ波発振器で、該発振器か
らのマイクロ波は、低周波発振器２からの低周波、例え
ば、８０１−１ ｚで周波数変調されている。該周波Ｂ
ｌ！ｌ！変調されたマイクロ波は、減衰器３、サーキュ
レータ４を介して空胴共振器５に供給される。６は検波
器、７はオッシロスコープ、８．９は夫々方向性結合器
、１０はマイクロ波の位相を調整するための移相器であ
る。
らのマイクロ波は、低周波発振器２からの低周波、例え
ば、８０１−１ ｚで周波数変調されている。該周波Ｂ
ｌ！ｌ！変調されたマイクロ波は、減衰器３、サーキュ
レータ４を介して空胴共振器５に供給される。６は検波
器、７はオッシロスコープ、８．９は夫々方向性結合器
、１０はマイクロ波の位相を調整するための移相器であ
る。
上述した構成において、移相器１０により、方向性結合
器８によって取出されたマイクロ波の一部の位相を調整
し、方向性結合器９によって結合される信号系のマイク
ロ波ｅＬと参照系のマイクロ波０２との位相を一致させ
れば、オッシロスコープ７には第３図（ａ）、（ｂ）に
示すパターンが１ｑられることが知られている。ここで
、第３図（ａ）に示した比較的急峻なパターンはＱ値が
高い場合、第３図（ｂ）に示す比較的なだらかなパター
ンはＱ値が低い場合である。ここで、移相器１０を調整
し、信号系のマイクロ波ｅ１の位相と参照系のマイクロ
波ｅ２の位相との差を変化させれば、第４図（ａ）〜（
ｄ）に示す信号が得られる。第４図（ａ）は位相差がＯ
ｏ、第４図（ｂ）は位相差が９０°、第４図（Ｃ）は位
°相差が１８０°、第４図（ｄ）は位相差が２７０°の
場合の信号である。この位相差９０゛と２７０°の信号
に注目し、マイクロ波をごく微量の周波数ｆＯ（例えば
１００ｋＨｚ）で変調すれば、第５図＜ａ）、（ｂ）に
示すように、空ｌｉｄ共振′Ｉ！１５（７）Ｑ値に応じ
て検波器６から異なった強度の出力信号ｅＯが得られる
。なお、第５図（ａ）はＱ値が低い場合、第５図（ｂ）
はＱ値が高い場合である。
器８によって取出されたマイクロ波の一部の位相を調整
し、方向性結合器９によって結合される信号系のマイク
ロ波ｅＬと参照系のマイクロ波０２との位相を一致させ
れば、オッシロスコープ７には第３図（ａ）、（ｂ）に
示すパターンが１ｑられることが知られている。ここで
、第３図（ａ）に示した比較的急峻なパターンはＱ値が
高い場合、第３図（ｂ）に示す比較的なだらかなパター
ンはＱ値が低い場合である。ここで、移相器１０を調整
し、信号系のマイクロ波ｅ１の位相と参照系のマイクロ
波ｅ２の位相との差を変化させれば、第４図（ａ）〜（
ｄ）に示す信号が得られる。第４図（ａ）は位相差がＯ
ｏ、第４図（ｂ）は位相差が９０°、第４図（Ｃ）は位
°相差が１８０°、第４図（ｄ）は位相差が２７０°の
場合の信号である。この位相差９０゛と２７０°の信号
に注目し、マイクロ波をごく微量の周波数ｆＯ（例えば
１００ｋＨｚ）で変調すれば、第５図＜ａ）、（ｂ）に
示すように、空ｌｉｄ共振′Ｉ！１５（７）Ｑ値に応じ
て検波器６から異なった強度の出力信号ｅＯが得られる
。なお、第５図（ａ）はＱ値が低い場合、第５図（ｂ）
はＱ値が高い場合である。
この出力信号強度ｅ、）は、マイクロ波のパワーをＰ、
Δｆを周波数変調のデビエーション、Ｑを共振器のＱ値
とすれば、以下のように表される。
Δｆを周波数変調のデビエーション、Ｑを共振器のＱ値
とすれば、以下のように表される。
ｅｃ＜ｏｘｆｆｘΔ−ｔ’
この結果、マイクロ波のパワーＰと変調周波数のデビエ
ーションΔｆを固定ずれば、共振器５のＱ値に比例した
強度の出力ｅｏが得られることになる。
ーションΔｆを固定ずれば、共振器５のＱ値に比例した
強度の出力ｅｏが得られることになる。
［実施例］
以下本発明の一実施例を添附図面に基づいて詳述する。
第１図において、１１は磁石、１２は磁場変調用のコイ
ル、１３は該コイル１２に増幅器１４を介して変調電流
を供給するための発振器、１５は該磁石による磁場内に
配置される空胴共振器、１６は該空胴共振器１５内に照
射されるマイクロ波を発生するマイクロ波発振器、１７
は該共振器１５に照射されるマイクロ波を減衰させるた
めの減衰器、１８はサーキュレータ、１９は移相器、２
０は３ｄＢカプラー、２１は第１の検波器、２２は第２
の検波器、２３．２４は復調器、２５はマイクロコンピ
ユータの如き制御手段、２６，２７゜２８．２９は夫々
方向性結合器、３０はスイッチ、３１は増幅器である。
ル、１３は該コイル１２に増幅器１４を介して変調電流
を供給するための発振器、１５は該磁石による磁場内に
配置される空胴共振器、１６は該空胴共振器１５内に照
射されるマイクロ波を発生するマイクロ波発振器、１７
は該共振器１５に照射されるマイクロ波を減衰させるた
めの減衰器、１８はサーキュレータ、１９は移相器、２
０は３ｄＢカプラー、２１は第１の検波器、２２は第２
の検波器、２３．２４は復調器、２５はマイクロコンピ
ユータの如き制御手段、２６，２７゜２８．２９は夫々
方向性結合器、３０はスイッチ、３１は増幅器である。
なお、該３ｄＢカプラー２０の一方の出ツノ端子２０ａ
からは入力マイクロ波と同位相のマイクロ波が出力され
、池方の出力端子２０ｂからは入力マイクロ波の位相か
ら９０゜ずれたマイクロ波が出力される。
からは入力マイクロ波と同位相のマイクロ波が出力され
、池方の出力端子２０ｂからは入力マイクロ波の位相か
ら９０゜ずれたマイクロ波が出力される。
上述した如き構成において、通常の電ニスビン共鳴測定
を行う場合、スイッチ３０は点線のように切換えられ、
発振器１３からの変調電流のマイクロ波発振器１６への
供給は止められる。この状態でマイクロ波発振器１６か
らのマイクロ波を共振器１５に照射すれば、該共振器内
の試料による電子スピン共鳴が起きてマイクロ波エネル
ギーが吸収されると、その吸収信号は第１の検波器２１
によって検出される。なお、検波器２３の動作点を適切
なレベルに設定づるために、方向性結合器２６によりマ
イクロ波の送信系から適宜なレベルのマイクロ波を取出
し、方向性結合器２７により受信系へ送りバイアスする
ようにしている。該検波器２１から得られた検出信号は
復調器２３に送られ、発振器１３からの変調信号に基づ
いて復調される。該復調された信号は制御手段２５に供
給され、信号の積分等の処理が行われる。
を行う場合、スイッチ３０は点線のように切換えられ、
発振器１３からの変調電流のマイクロ波発振器１６への
供給は止められる。この状態でマイクロ波発振器１６か
らのマイクロ波を共振器１５に照射すれば、該共振器内
の試料による電子スピン共鳴が起きてマイクロ波エネル
ギーが吸収されると、その吸収信号は第１の検波器２１
によって検出される。なお、検波器２３の動作点を適切
なレベルに設定づるために、方向性結合器２６によりマ
イクロ波の送信系から適宜なレベルのマイクロ波を取出
し、方向性結合器２７により受信系へ送りバイアスする
ようにしている。該検波器２１から得られた検出信号は
復調器２３に送られ、発振器１３からの変調信号に基づ
いて復調される。該復調された信号は制御手段２５に供
給され、信号の積分等の処理が行われる。
次に、共振器１５のＱ値を測定する場合、スイッチ３０
が実線のように切換えられ、発振器１３からの変調電流
が増幅器３１を介してマイクロ波発振器１６に供給され
、マイクロ波が例えば１００ ｋ ｌ−！ ｚで変調さ
れることになる。この変調されたマイクロ波は共振器１
５に照射されると共に、その一部は方向性結合器２６に
よって取出され、参照信号とされる。該参照信号の位相
は共振器１５に照射される信号系のマイクロ波の位相と
同位相となるように移相器１９によって調整される。
が実線のように切換えられ、発振器１３からの変調電流
が増幅器３１を介してマイクロ波発振器１６に供給され
、マイクロ波が例えば１００ ｋ ｌ−！ ｚで変調さ
れることになる。この変調されたマイクロ波は共振器１
５に照射されると共に、その一部は方向性結合器２６に
よって取出され、参照信号とされる。該参照信号の位相
は共振器１５に照射される信号系のマイクロ波の位相と
同位相となるように移相器１９によって調整される。
該位相の調整されたマイクロ波は、３ｄＢカプラー２０
に供給されるが、該カプラー２０の他方の出力端子２０
ｂからは入力マイクロ波の位相から９０’ずれた位相の
マイクロ波が得られる。該９０°位相のずらされたマイ
クロ波は、方向性結合器２８によって取出された共振器
１５からのマイクロ波の参照信号として用いられ、方向
性結合器２９によって信号系のマイクロ波と結合される
。
に供給されるが、該カプラー２０の他方の出力端子２０
ｂからは入力マイクロ波の位相から９０’ずれた位相の
マイクロ波が得られる。該９０°位相のずらされたマイ
クロ波は、方向性結合器２８によって取出された共振器
１５からのマイクロ波の参照信号として用いられ、方向
性結合器２９によって信号系のマイクロ波と結合される
。
該結合されたマイクロ波は検波器２２によって検出され
るが、該検出された信号は第５図に示した共振器のＱ値
に比例したｅｏの信号である。該検出信号は復調器２４
によって復調され、制御手段２５に供給される。該復調
された信号の強度は共振器１５のＱ値に対応したもので
あり、該制御手段においては、標準試料と被測定試料の
共鳴信号の測定時に夫々測定したＱ値に基づいて、共振
器１５内に挿入された標準試料および被測定試料の電子
スピン共鳴信号強度を補正するようにしている。
るが、該検出された信号は第５図に示した共振器のＱ値
に比例したｅｏの信号である。該検出信号は復調器２４
によって復調され、制御手段２５に供給される。該復調
された信号の強度は共振器１５のＱ値に対応したもので
あり、該制御手段においては、標準試料と被測定試料の
共鳴信号の測定時に夫々測定したＱ値に基づいて、共振
器１５内に挿入された標準試料および被測定試料の電子
スピン共鳴信号強度を補正するようにしている。
以上本発明の一実施例を詳説したが、本発明はこの実施
例に限定されず幾多の変形が可能である。
例に限定されず幾多の変形が可能である。
例えば、参照系のマイクロ波の位相を９０’ずらすため
に３ｄＢカプラーを用いたが、位相の調整のために他の
手段を用いることは可能である。又、Ｑ値の測定の際に
、参照系のマイクロ波の位相を９０°ずらしたが、２７
０°ずらしてし同様な拮果を（９ることかできる。
に３ｄＢカプラーを用いたが、位相の調整のために他の
手段を用いることは可能である。又、Ｑ値の測定の際に
、参照系のマイクロ波の位相を９０°ずらしたが、２７
０°ずらしてし同様な拮果を（９ることかできる。
［効果］
本発明においては、共振器のＱ値の変化を、マーカ試料
を共振器内に機械的に挿入する必要なしに、電気的に検
出覆ることができるので、従来のマーカ法における欠点
、すなわち、被測定試料や標準試料の電子スピン共鳴信
号とマーカ試料の電子スピン共鳴信号とが接近した磁場
の位置に出ないように考慮しなければならない点、マー
カ試料の共振器内位置の変化によるＱ値の測定精度の低
下、被測定試料とマーカ試料との濃度に差がある場合の
補正誤差の増大の問題等を全て解決することができる。
を共振器内に機械的に挿入する必要なしに、電気的に検
出覆ることができるので、従来のマーカ法における欠点
、すなわち、被測定試料や標準試料の電子スピン共鳴信
号とマーカ試料の電子スピン共鳴信号とが接近した磁場
の位置に出ないように考慮しなければならない点、マー
カ試料の共振器内位置の変化によるＱ値の測定精度の低
下、被測定試料とマーカ試料との濃度に差がある場合の
補正誤差の増大の問題等を全て解決することができる。
第１図は本発明の一実論例である電子スピン共鳴装置を
承り図、第２図は本発明の原理説明を行う際に用いた電
子スピン共ＩＩｔ２装置を示す図、第３図〜第５図は本
発明の原理説明を行う際に使用した信号波形図である。
承り図、第２図は本発明の原理説明を行う際に用いた電
子スピン共ＩＩｔ２装置を示す図、第３図〜第５図は本
発明の原理説明を行う際に使用した信号波形図である。
Claims (2)
- （１）マイクロ波発振器と、該マイクロ波発振器からの
マイクロ波が照射される空胴共振器と、該共振器内の試
料によるマイクロ波の吸収を検出する第１の検出手段と
、該発振器からのマイクロ波の一部を取出す手段と、該
取出されたマイクロ波の位相を調整するための移相器と
、該位相の調整されたマイクロ波を該第１の検出手段に
供給されるマイクロ波と結合する手段と、該マイクロ波
発振器からのマイクロ波を周波数変調する手段と、前記
移相器によって位相の調整されたマイクロ波の位相を９
０°あるいは２７０°変化させるための位相調整手段と
、該位相調整手段からのマイクロ波と該空胴共振器から
第１の検出手段へ向うマイクロ波の一部とを結合する手
段と、該結合されたマイクロ波を検出する第２の検出手
段とを備えた電子スピン共鳴装置。 - （２）該位相調整手段は、３ｄＢカプラーである特許請
求の範囲第１項記載の電子スピン共鳴装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246879A JPS63100363A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 電子スピン共鳴装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246879A JPS63100363A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 電子スピン共鳴装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100363A true JPS63100363A (ja) | 1988-05-02 |
Family
ID=17155098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61246879A Pending JPS63100363A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 電子スピン共鳴装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100363A (ja) |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP61246879A patent/JPS63100363A/ja active Pending
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