[发明专利]一种微波谐振腔及使用它的电子顺磁共振探头

说明书

本发明公开了一种微波谐振腔及使用它的电子顺磁共振探头，微波谐振腔包括竖直设置的环形蓝宝石晶体和套设于所述环形蓝宝石晶体外部的金属套筒，所述金属套筒上水平等间隔环设有多条缝隙；电子顺磁共振探头上述微波谐振腔、与所述微波谐振腔固定连接的调谐单元、位于所述调谐单元和所述微波谐振腔之间的耦合单元，所述微波谐振腔两侧设有亥姆赫兹线圈，所述亥姆赫兹线圈由水平固定的线圈固定机构和绕制于其上的漆包线线圈组成，所述线圈固定机构采用绝缘材料制成；所述微波谐振腔和所述亥姆赫兹线圈封闭于壳体内。本发明使用了特殊的调制场耦合结构，调制场耦合能力强，使调制场转化效率有较大提高。

技术领域

本发明涉及电子顺磁共振技术领域，具体是一种具有低频调制磁场耦合功能的微波谐振腔及使用它的电子顺磁共振探头。

背景技术

电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance，EPR）是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术，可用于从定性和定量方面检测物质原子或分子中所含的不配对电子，并探索其周围环境的结构特性。

在电子顺磁共振实验中，谐振腔有着重要的作用。为应对不同的实验需求，谐振腔也具有不同的形式，常用的有矩形腔、圆柱腔、介质腔、裂隙腔等。现有的谐振腔存在以下问题：⑴填充因子低，填充因子的高低决定了磁场转化效率的高低，矩形腔和圆柱腔，尽管它们的Q值较高，但是在一些极低灵敏度的样品中，仍然无法探测出EPR信号；⑵品质因子低，Q值是决定EPR信号强度的重要因素之一，裂隙腔填充因子很高，但是其Q值较低，在连续波电子顺磁共振实验中很少用到此类谐振腔；⑶耦合结构功能单一，现有谐振腔注重临界耦合，往往忽略了过耦合状态下谐振腔的用途，在一些特殊应用中，如脉冲式电子顺磁共振谱仪，就可以用到过耦合情况下的低Q值谐振腔；⑷低频调制场耦合能力差，在电子顺磁共振谱仪中用到的相敏探测技术，需要将一定强度的调制磁场耦合进谐振腔内部，现有耦合结构的耦合能力较差。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种具有低频调制磁场耦合功能的微波谐振腔及使用它的电子顺磁共振探头。

本发明保护一种具有低频调制场耦合能力的微波谐振腔，包括竖直设置的环形蓝宝石晶体和套设于所述环形蓝宝石晶体外部的金属套筒，所述金属套筒上水平等间隔环设有多条缝隙。

进一步的，所述环形蓝宝石晶体尺寸为外径10mm、内径5mm、高度13mm；所述金属套筒上的缝隙开设有10条，每条高0.18mm，相邻两条缝隙间距1mm。

进一步的，所述环形蓝宝石晶体上下均通过内设台阶的特氟龙垫片限位固定，台阶尺寸与所述环形蓝宝石晶体尺寸相匹配。

本发明还保护一种使用上述微波谐振腔的电子顺磁共振探头，包括上述的微波谐振腔、与所述微波谐振腔固定连接的调谐单元、位于所述调谐单元和所述微波谐振腔之间的耦合单元，所述微波谐振腔两侧设有亥姆赫兹线圈，所述亥姆赫兹线圈由水平固定的线圈固定机构和绕制于其上的漆包线线圈组成，所述线圈固定机构采用绝缘材料制成；所述微波谐振腔和所述亥姆赫兹线圈封闭于壳体内。

进一步的，所述漆包线线圈由直径0.51mm的漆包线在所述线圈固定机构上绕制110圈制成。

进一步的，所述调谐单元采用调谐螺杆，所述耦合单元采用小孔耦合。

进一步的，所述微波谐振腔固定于波导接入板上，所述波导接入板固定所述微波谐振腔一侧竖直设有耦合孔，另一侧设有波导口；所述调谐螺杆竖直插入所述波导接入板并延伸至所述波导口。

进一步的，所述壳体由波导接入板、上封板、下封板和侧封板组成，所述上封板和所述下封板上均设有用于夹持检测样品的夹具；检测时，样品竖直插入所述微波谐振腔内。