Спектрометр магнитного резонанса

Внедрение: 2010 г.

В Институте физики СО РАН был разработан автоматизированный спектрометр с широким диапазоном изменения резонансных частот и магнитных полей, работающий в интервале температур 4,2‑400 К. Спектрометр предназначен для исследований магнитного резонанса в магнитоупорядоченных веществах [1]. 

Для получения магнитных полей напряженностью до 100 кЭ используется импульсный метод; широкий диапазон частот (25‑140 ГГц) достигается за счет многомодового режима волновода, набора сменных генераторов и ламп обратной волны.

Автоматизация спектрометра выполнена на базе высокоскоростного модуля АЦП Е20‑10 (L‑Card) [2].

Рисунок 1. Спектрометр магнитного резонанса с импульсным магнитным полем (Институт физики СО РАН);

Технические параметры установки [3]:

•  Рабочая частота 25‑140 ГГц.
•  Импульсное магнитное поле напряженностью до 100 кЭ.
•  Длительность импульса 12,63 мс.
•  Неоднородность поля в центре катушек не хуже 5•10^-4 в объеме 1 мм³.
•  Диапазон температур 4.2‑400 К.
•  Емкость батареи конденсаторов (МБГВ–200/1000) 18,9 мФ.
•  Максимальное напряжение заряда 1000 В.

Рисунок 2. Блок‑схема автоматизированного спектрометра магнитного резонанса с импульсным магнитным полем.
1 – СВЧ‑генератор миллиметрового и сантиметрового диапазона; 2 – вентиль; 3 – аттенюатор; 4 – направленный ответвитель; 5 – детекторная секция; 6 – соленоид; 7 – образец; 8 – широкополосный усилитель; 9 – блок питания импульсного магнита; 10 – батарея конденсаторов; 11 – безындуктивное сопротивление; 12 – цифровой вольтметр для измерения сигнала термопары; 13 – цифровой вольтметр для измерения напряжения заряда; 14 – плата управления зарядом/разрядом батареи конденсаторов; 15 – интерфейсная плата; 16 – ЭВМ.

С помощью спектрометра можно наблюдать магнитный резонанс в различных типах магнетиков, в том числе имеющих большое начальное расщепление в спектре.
Объектами исследования могут выступать как магнитоупорядоченные вещества – ферромагнетики, ферримагнетики, антиферромагнетики, аморфные магнетики, так и парамагнетики, спиновые стекла.

Спектрометр магнитного резонанса использовался при исследовании следующих соединений: α‑Fe₂O₃ (чистого и с различными легирующими добавками), Bi₂CuO₄, LiCu₂O₂, CuGeO₃, Cu₅Bi₂B₄O₁₄, CuB₂O₄, кристаллы семейства хантита RFe₃(BO₃)₄ (R – редкоземельный ион), кристаллы манганитов R_xA_1-xMnO₃ (R = La, Eu, Nd; A = Pb, Na), сульфидных соединений на основе MnS и CuCrS₂ и других кристаллов.

Источники:

1. Тугаринов В.И., Макиевский И.Я., Панкрац А.И. Автоматизированный спектрометр магнитного резонанса с импульсным магнитным полем // Приборы и техника эксперимента. – 2004. – № 4. – С. 56‑61.
2. Спектрометр магнитного резонанса: [Электронный ресурс] // Сибирское отделение Российской академии наук. Институт физики им. Л.В. Киренского. Красноярск. 2010‑2013. URL: http://photo.kirensky.ru/pribory-i-oborudovanie/spektrometr-magnitnogo-rezonansa/view. (Дата обращения: 23.11.2017). 
3. Спектрометр магнитного резонанса с импульсным магнитным полем: [Электронный ресурс] // Сибирское отделение Российской академии наук. Институт физики им. Л.В. Киренского. Красноярск. 1998‑2017. URL: http://kirensky.ru/ru/institute/sci_equipment/imp_cpektr.  (Дата обращения: 23.11.2017)

Разработчик: Институт физики им. Л.В. Киренского