Кристаллические резонаторы

Применение кристаллического резонатора [c.160]

В одном из радиоспектрометров этого класса источником СВЧ мощности является генератор на Я= 1,2-10-2 м- . Модуляция осуществляется на частотах VI ==60 Гц (звуковая) и V2 = 462,5 кГц (ВЧ). Блок-схема этого радиоспектрометра приведена на рис. 8.17. Здесь СВЧ-мощность от генератора (клистрона) через резонансную полость попадает на диодный кристаллический детектор. Система включает в себя устройства /3 и для измерения длины волны, а также для регулирования и контроля мощности, поступающей в резонатор с веществом. Сигнал, возникающий на выходе, поступает в усилитель, настроенный на частоту 462,5 кГц с щириной полосы пропускания 8 кГц, затем — на линейный детектор, усилитель первой частоты модуляции и электронные осциллографы. Первый осциллограф при этом на экране дает изображение модуля производной формы линии. Напряжение временной развертки осциллографов подается от катушек низкочастотной модуляции через фазовращатель. На второй осциллограф сигнал поступает с фазочувствительного детектора, в опорном канале которого установлен фазовращатель частоты модуляции V2, а осциллограмма изображает производную линии резонансного поглощения образца. Приборы этого типа удобны для изучения хода химических реакций. [c.212]

Закон анизотропии, справедливый для всех без исключения кристаллов, гласит векторные свойства кристаллического вещества в любой точке объема в параллельных и симметричных направлениях одинаковы, в других направлениях различны. Законом анизотропии руководствуются а производстве оптических квантовых генераторов, в различных технологических процессах обработки монокристаллов полупроводников, например при резании их по определенным плоскостям, при травлении, при приготовлении так называемых р—л-переходов (см. гл. IX) и т. п. Для кварцевых резонаторов и ультразвуковых генераторов надо вырезать пластины кварца по определенным направлениям в зависимости от конкретных задач. [c.116]

Блок-схема простого ЭПР-спектрометра приведена на рис. 16.8. Так же, как и в ЯМР-спектрометре, частота поддерживается постоянной, а магнитное поле изменяется, проходя через резонанс. Микроволновое излучение от клистрона проходит по волноводу в полый резонатор с образцом. В условиях, когда в образце имеют место переходы между электронными спиновыми уровнями, энергия микроволнового излучения поглощается и на кристаллический детектор попадает меньше энергии. Использование фазочувствительного детектора позволяет получать на осциллографе или самописце производную линии поглощения. Форма кривой производной линии поглощения изображена на рис. 168. [c.511]

Когда полная СВЧ-мощность снижается до 1—2 мет, кристаллические детекторы работают плохо. Ток кристалла становится недостаточным. Поэтому, когда приходится снижать мощность, подводимую к резонатору, мощность, подводимую к кристаллическому детектору, снижать нежелательно. Это достигается включением развязки между СВЧ-мостом (двойной Т-мост) и резонатором. В этом ноложении развязка ослабляет подводимую СВЧ-мощность, но не ослабляет отраженный сигнал. [c.99]

Спектрометры ЭПР обычно работают с небольшим рассогласованием, специально вводимым для отвода части СВЧ-мош пости на кристаллический детектор. Для учета этого рассогласования в последние уравнения нужно ввести множитель (1— Г ), где Г — коэффициент отражения от резонатора [c.171]

Положим, что выходная мощность клистрона 200 мет 100 мет подаются на резонатор, а остальные 100 мет рассеиваются согласованной нагрузкой двойного Г-моста. Если положить, что кристаллический детектор потребляет 0,1 мет, то мощность, отраженная от резонатора, будет около 0,2 мет, так как 50% ее теряется при каждом прохождении через двойной Г-мост. Коэффициент отражения от резонатора равен [c.173]

Ток смещения, или рабочий ток кристаллического детектора обычно имеет величину порядка 0,1 ма. Это значение тока является промежуточным между областями с линейной и квадратичной зависимостями, представленными уравнениями (7) и (8) па стр. 249. В этих условиях минимальный сигнал вызовет изменение тока детектора всего лишь на 10- а. Это чрезвычайно малая величина. Для реализации такой чувствительности мощность клистрона, отраженная от объемного резонатора (или переданная через него), должна поддерживаться постоянной в таких же пределах. В противном случае сигнал резонансного поглощения будет совершенно не виден на фоне хаотических изменений мощности. Поэтому необходимо обеспечить повышенную стабильность источников питания и предусмотреть специальную систему стабилизации СВЧ-мощности. К сожалению, поддерживать мощность клистрона с названной точностью не представляется возможным. [c.209]

Если магнитное поле модулируется некоторой частотой /мод, то при прохождении через резонанс СВЧ-колебания оказываются модулированными по амплитуде с той же частотой /мод- Кристаллический детектор демодулирует СВЧ-колебания, и в приемник или предусилитель ЭПР-сигнал поступает как сигнал частоты /мод-Импеданс на этой частоте входной цепи приемника есть отношение напряжения частоты /мод к току той же частоты. Теория преобразования частоты ([30], гл. 5) предсказывает, что для кристаллических смесителей, используемых в СВЧ-системах с низкой добротностью Q, импеданс на частоте /мод и сопротивление постоянному току совпадают [30]. В ЭПР-спектрометрах обычно используются объемные резонаторы с высоким Q, поэтому эти два сопротивления могут быть и не равны. [c.249]

Г-2в. Уровень мощности СВЧ-поля. При уровнях мощности, превышающих 10 Вт, сигнал на выходе кристаллического детектора в спектрометрах с отражательным резонатором будет пропорционален, т. е. корню квадратному из мощности, подаваемой на образец. При этом предполагается, что мощность СВЧ-поля достаточно мала, чтобы не наступало насыщение. [c.494]

Основой большинства кристаллических лазеров, разрабатываемых и применяемых в настоящее время, является крупный кристалл синтетического рубина в форме стержня, служащий резонатором, в котором возникает и формируется луч, испускаемый лазером. Снаружи рубиновый стержень окружен спиралеобразной импульсной лампой-вспыш-кой, наполненной ксеноном и вспыхивающей при импульсном разряде через нее заряженного конденсатора. [c.451]

С увеличением ширины полосы пропускания УПЧ кривизна частотной характеристики уменьшается и требования к стабильности настройки двух генераторов снижаются. Стабильность частоты /пр может быть существенно улучшена, если в качестве источника гетеродинных колебаний использовать устройство, показанное на рис. 6. Здесь часть энергии основного генератора ответвляется на балансный модулятор. От высокочастотного генератора на диоды модулятора подводится модулирующее напряжение с частотой колебаний, равной /пр. На выходе модулятора наряду с сильно ослабленными колебаниями основной частоты V содержатся колебания двух боковых частот V 4- / р и V — /пр. Колебания одной из боковых частот выделяются с помощью резонатора и используются в качестве гетеродинного напряжения. Преимущество такой схемы состоит в том, что стабильность величины /пр здесь зависит только от стабильности ВЧ генератора, которая может быть очень высокой. Поэтому ширина полосы УПЧ может быть довольно узкой. У этой схемы имеются и свои недостатки. Вследствие флуктуации величины сопротивлений кристаллических диодов СВЧ колебания на выходе модулятора модулированы низкочастотным шумом. Если амплитуда гетеродинного напряжения Уу + /пр на выходе смесителя модулирована низкочастотным шумом, то и напряжение промежуточной частоты на его выходе, равное [c.21]

Измерения спектров ЭПР выполнены на радиоспектрометре РЭ-1301 с разрешением 0.2 э и чувствительностью 5-10 г/моль кристаллического дифенилпикрилгидразила (отношение сигнал шум 2 1 при 20° С). Определенный объем порошкообразного адсорбента (адсорбент+адсорбированные молекулы) насыпался из кюветы в узкие (внутренний диаметр 2 мм) калиброванные цилиндрические ампулы и помещался в резонатор радиоспектрометра. [c.215]

Положительный знак перед соответствует связи ниже критической, отрицательный — связи выше критической. При квадратичном преобразовании сигнал на выходе пропорционален квадрату напряжения /пад.. т. е. мощности, падающей на резонатор. В спектроскопах, в которых применяются кристаллические детекторы, условие (38) оптимального согласования справедливо для мощностей не более долей милливатта. При больших мощностях выражения (37) и (38) не применимы. [c.167]

Чувствительным элементом в методе ПКМ является тонкий кварцевый кристалл, вырезанный под определенным углом к основным кристаллографическим осям и обладающий пьезоэлектрическими свойствами [156]. Наиболее широко применяются АТ- и ВТ-срезы. При наложении внешнего электрического потенциала в данных кварцевых пластинках возникают сдвиговые колебания кристаллической решетки. Принципиальная схема пьезокварцевого резонатора приведена на рис. 6.11. В качестве электродов применяют напыленные пленки золота, серебра, алюминия, титана и других металлов. При подключении кристалла в электрический колебательный контур в кристалле возникает резонанс при условии, что электрические и механические колебания происходят с частотой, близкой к фундаментальной (базовой) частоте кристалла. Базовая частота кристалла зависит от толщины, химической структуры, формы пластины кварца, а также от его массы. В простейшем случае (вакуум) уравнение, связывающее изменение частоты колебаний кристалла А/, с изменением массы, прикрепленной к кристаллу Ат, выглядит следующим образом [157[ [c.323]

Кристаллические резонаторы. Сауербрей [303, 304] и Лостис [305] впервые исследовали возможность использования кварцевых кристаллических резонаторов для определения малых количеств осажденного вещества. Датчики с кристаллическими резонаторами для измерения толщины пленки имеют относительно простую конструкцию. При чувствительности, примерно равной чувствительности микровесов, они практически не боятся механических ударов и вибраций. По этой причине кристаллические резонаторы широко используют в настоящее время для контроля нанесения тонких пленок. В датчике с кристаллическим резонатором используют пьезоэлектрические свойства кварца. Резонатор представляет собой тонкую пластину кварца, к обеим поверхностям которой подведены электрические контакты. Такой резонатор включается в электронную схему генератора. Приложение переменного электрического поля приводит к возникновению колебаний кварцевой пластины по толщине. Резонансная частота этих колебаний обратно пропорциональна толщине пластины [c.145]

Бехт и Фишер [2] показали, что свободные радикалы образуются в аморфных областях. Эти авторы обнаружили, что при воздействии напряжения на образцы поликапролактама, набухшие в метакриловой кислоте, не выявляется спектр ЭПР, типичный для радикала полиамида, а вместо него регистрируется полимеризационный радикал метакриловой кислоты. Следовательно, на основании логичного предположения, что набухают только аморфные области, доказано, что свободные радикалы образуются лишь в этих областях. Верма и др. [3] пришли к такому же, не раз подтвержденному выводу путем изучения радикалов, полученных облучением частично кристаллических полимеров. Такие радикалы были получены v-облу-чением во всем объеме пленки ПА-66, т. е. как в аморфных, так и в кристаллических областях. При комнатной температуре Верма получил три, четыре или шесть компонент в спектре в зависимости от ориентации образца в ЭПР-резонаторе в магнитном поле. Он объяснил явную анизотропию спектра тем, что большинство оставшихся радикалов располагается в хорошо ориентированных кристаллических блоках. Если свободные радикалы были получены в том же самом материале путем растяжения последнего, то не было обнаружено заметной анизотропии спектра ЭПР. Очевидно, в данном случае радикалы располагались в местах с достаточно слабой локальной [c.188]

Последний вывод подтверждается исследованиями Бехта и Кауша [44—48], относящимися к деформированию высокоориентированных частично кристаллических волокон. В правильной сэндвич-структуре критические осевые силы могут оказывать воздействие на проходные сегменты только в том случае, если кристаллические ламеллы могут выдержать напряжения, сравнимые с прочностью цепи. Иными словами, разрушение кристалла предшествовало бы разрыву цепи. С помощью калориметрических измерений и измерений молекулярной массы методом спинового зонда Бехт [44—47] показал влияние деформации на целостность кристалла. Он облучал высокоориентированные образцы ПА-6, ПА-12, ПП, ПЭТФ и ПЭ электронами с энергией 1 МэВ при температуре жидкого азота. Затем все образцы в течение по крайней мере 5 мин нагревались до своей температуры стеклования (или выше ее). Таким образом, все радикалы в аморфной фазе исчезали, а оставались лишь радикалы в кристаллитах. Затем образцы деформировались в резонаторе ЭПР-спектрометра при комнатной температуре. [c.239]

Прецизионньп анализ поведения точечных дефектов в монокристаллах возможен при исследовании зависимости добротности tg <5к монокристаллических резонаторов в СВЧ-диапазоне [75], поскольку эта величина весьма чувствительна к реальной структуре. Данная методика исследования сверхтонкой структуры тугоплавких монокристаллов основана на теории диссипации энергии в диэлектрических монокристаллах, развитой в [76,77]. Для идеального случая эта методика позволяет разделить вклад собственных потерь, обусловленных динамикой кристаллической решетки. [c.75]

Общие принципы экспериментальпой работы методом ЭПР демонстрируются на простейшем типе спектрометра, показанном на рис. 45. Исследуемый образец (0,1—0,2 мл) помещают между полюсами сильного электромагнита в резонатор, который концентрирует мощность от клистрона, испускающего 3-сантиметровое излучение. Прошедшее через образец излучение попадает на кристаллический детектор, выходное напряжение которого пропорционально падающей на него мощности. Частоту излучения клистрона поддерживают, насколько это возможно, постоянной и измеряют волномером с относительной точностью / 1-10 . Магнитное поле (3000 гаусс) варьируют и при резонансе [уравнение (10.4) ] наблюдают поглощение по падению выходной мощности детектора. Линию поглощения можно детально исследовать следующим образом. [c.209]

Кварцевый резонатор. Одним из наиболее чувствительных методов определения количества испарившегося вещества является измерение массы конденсата на поверхности кварцевого кристалла. Если тонкая пленка какого-либо вещества оседает на чувствительной поверхности кристаллического кварцевого резонатора, то сдвиг основной резонансной частоты пропорционален массе осадка [145]. Это свойство кварцевого резонатора Бахман и Шин [146] использовали для измерения коэффициента конденсации золота и серебра. Янсон и Теплицкий [67] [c.100]

Когда магнитное поле проходит через резонансное значение, спиновая система, помещенная в резонатор, поглощает небольшое количество энергии магнитного СВЧ-поля а также вызывает слабое изменение собственной частоты резонатора. Эти два фактора вызывают изменение СВЧ-мощности, падающей на детектор. При сильно парамагнитном образце изменение передаваемой мощности будет проявляться в изменении выходного напряжения детектора. СВЧ-мощность после преобразования ее в кристаллическом детекторе может быть измерена, например, ми.ллиампер- [c.208]

В системах с отражательными клистронами кристаллические детекторы обычно работают на участке характеристики, промежуточном между линейным и квадратичным, поэтому в этих системах можно работать при некоторых промежуточных величинах КСВН, например при КСВН 2. Если учесть шумы (см. 4, гл. 6), то придется заключить, что при мощностях порядка милливатта и ватта целесообразно подавать на кристаллический детектор некоторую постоянную мощность Рй, не зависящую от мощности, поступающей в резонатор. Эту постоянную мощность называют мощностью утечки. При больших мощностях Р Э Рй это соответствует почти полному согласованию с резонатором. [c.486]

На фиг. 6.10 (стр. 253) приведены отношения (ХмшОнабл / (Хмин)теор для трех видов включений кристаллических детекторов. В схеме прямого детектирования мост сбалансирован так, что к кристаллу подводится мощность Р(1, в 10 раз меньшая, чем мощность Р которая подводится к резонатору. [c.496]

Образец располагается вдоль оси резонатора. Боковая стенка представляет собой спираль из расположенных с интервалами витков, промежутки между которыми заполнены пластиком с низкими диэлектрическими потерями. Эта конструкция позволяет вводить в резонатор СВЧ-поле (Яр ) и модулированное магнитное поле. Пунктирными линиями показаны контуры магнитного СВЧ-поля. Поскольку компоненты СВЧ- или р. ч.-поля, которые индуцируют электронные и ядерные спиновые переходы соответственно, перпендикулярны постоянному полю Яо, необходимо, чтобы Я было перпендикулярно обеим компонентам. В принципе относительная ориентация СВЧ- и р. ч.-полей произвольна. Эта конструкция наиболее эффективна при работе с внешними катушками и вызывает наименьшие потери за счет токов Фуко. В других случаях р. ч.-поле создается с помощью катушки, введенной внутрь резонатора. Чтобы избежать поглощения энергии СВЧ, плоскость катушки должна быть пара.плельпа СВЧ-полю. Это автоматически требует, чтобы магнитные СВЧ- и р. ч.-поля были под прямым уг.пом друг к другу. Ориентация р. ч.-поля по отношению к кристаллической оси может иметь решающее значение [c.385]

Возвращаясь к проблеме изучения разрушения полимеров на молекулярном уровне прямыми методами, подчеркнем, что ЭПР как метод исследования был применен здесь одним из первых и дал важные результаты о распаде напряженных молекул, о строении механических радикалов, о реакциях, ими инициированных и о кинетике накопления радикалов в нагруженных полимерах в зависимости от напряжения, температуры и времени. Детальное изложение этих результатов будет дано в следующих параграфах. Здесь же остановимся на самом факте обнаружения разрывов связей при нагружении ориентированных кристаллических полимеров. На рис. 82 показаны примеры записей спектров ЭПР-полимеров при разных нагрузках. В исходных образцах ЭПР-снгналы практически отсутствовали, следовательно, свободных радикалов в заметном количестве образцы до нагружения не содержали. Нагружение производилось растягивающим усилием при комнатной температуре. Нагружаемый образец находился непосредственно в резонаторе ЭПР-спектрометра. Оказалось, что нагружение вызывает появление четкого ЭПР-сигнала [279]. Примеры данного эффекта приведены на рис. 82 для двух ориентированных полимеров капрона (синтетический полимер) и шелка (естественный полимер). В обоих случаях возрастание напряжения приводит к усилению сигнала. Подобные результаты были получены и для других полимеров полиэтилена, полиэтилентерефталата и т. д. [304, 305]. Эти данные показали, что в нагруженных полимерах задолго до разрыва образцов происходит распад химических связей, приводящий к появлению и накоплению свободных радикалов. [c.174]

Для работы при высокой частоте использовался стандартный микроволновой спектрометр с клистроном типа 723А/В и прямоугольным объемным резонатором на прохождение, резонирующим на волне типа ГЯюг при 9400 Мгц. Применяемое магнитное поле напряженностью 3360 гс синусоидально модулировалось с частотой 37 гц. Энергия падающего и пропускаемого излучения регистрировалась двумя кристаллическими детекторами при измерении тока микроамперметром. Магнитный резонансный сигнал детектировался кристаллом Ш23, усиливался, принимался на осциллограф и фотографировался. [c.130]

Оптические резонаторы с дисперсией могут также использоваться и для возбуждения стимулированного излучения на частотах отдельных однородно уширенных линий люминесценции активаторных ионов простых кристаллов и для перестройки частоты генорапии в пределах ширины этих линий. В связи с тем что ширина линий люминесценции сред с упорядоченным кристаллическим строением при 300 К составляет около 10 см -, условие (3.17) для них будет выполнить труднее. В этом случае в качестве дисперсионного элемента, полгещаемого в резонатор, можно использовать интерферометр <1>абри — Перо (см. рис. 3.22, в), у которого Аур может быть менее 1 м . [c.64]

S — аттенюатор установки уровня мощности 6 — калиброванный аттенюатор 7 —волномер> —направленный ответвитель (на 10 дб) Р — двухшлейфовое согласующее устройство 10 — кристаллический детектор 11 — часть схемы, предназначенная для измерения резонансной частоты методом отражения 12 — к осциллографу 13 — микроамперметр 14 — подвижный зонд разрезной линии 5 — разрезная линия 16 — часть схемы, предназначенная для измерения добротности по величине коэффициента стоячей волны (КСВ) /7 — резонатор 18 — плазма 19 — часть схемы, предназначенная для измерения резонансной частоты методом прохождения. [c.83]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология