Линейка СВЧ-приемопередатчиков 94 ГГц и 130 ГГц для ЭПР-ОДМР спектрометров
Метод электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) широко применяется при исследованиях в области химии, биофизики, медицины, а также в физике твердого тела, физике полупроводников, физике наноструктур. Современной тенденцией спектроскопии ЭПР является увеличение рабочей частоты радиоспектрометров, что значительно повышает чувствительность и спектральное разрешение. Использование оптически детектируемого магнитного резонанса (ОДМР) дает возможность сочетать высокое энергетическое разрешение и информативность ЭПР с достоинствами оптической спектроскопии — высокой чувствительностью и пространственной селективностью. ЭПР-ОДМР спектрометр позволяет изучать возбужденные состояния и может эффективно применяться для исследования и диагностики наноструктур.
Основой любого ЭПР-ОДМР спектрометра является микроволновый блок приемопередатчика (microwave bridge), включающий генератор (передатчик) и приемник СВЧ излучения. Это оборудование предназначено для использования в составе линейки ЭПР-ОДМР спектрометров диапазонов 8, 4, 3 и 2 мм. Микроволновые блоки 94 ГГц и 130 ГГц вошли в состав старших моделей ЭПР-ОДМР спектрометров, работающих в 3-мм и 2-мм диапазонах волн.
В микроволновых блоках компании «ДОК» используются мощные СВЧ-генераторы с фиксированной частотой, характеризующиеся высокой стабильностью и узким спектром. Вспомогательный перестраиваемый генератор (±0,25 ГГц от основной частоты) предназначен для настройки рабочего резонатора спектрометра на частоту основного генератора с фиксированной частотой. СВЧ-генератор микроволнового блока может работать в режиме частотной модуляции. Максимальная частота модуляции 10 кГц.
Предусмотрена работа СВЧ-генератора как в непрерывном, так и в импульсном режиме, необходимом для экспериментов с регистрацией спинового эха. Создан формирователь импульсов, имеющий 8 выходных каналов, в каждом из которых может быть запрограммировано до 8 импульсов. Длительность каждого импульса может варьироваться от 2,5 нс до 100 мс с шагом 2,5 нс. Предусмотрена встроенная аппаратная защита от одновременного включения генератора и приемника.
Преимущества микроволновых блоков компании «ДОК»: высокая стабильность выходной частоты, низкие фазовые шумы, (узкий спектр: лучше –100 дБ на отстройке 10 кГц на частоте 94 ГГц), высокая выходная мощность, чувствительный супергетеродинный I/Q-приемник, эффективная и удобная система настройки микроволнового тракта.
Основные технические характеристики микроволновых блоков для ЭПР-ОДМР спектрометров 94 и 130 ГГц приведены в Таблице 1.
Таблица 1
| Параметр | Значение (94 ГГц) | Значение (130 ГГц) |
| Передатчик | ||
| Рабочая выходная частота генератора с фиксированной частотой (DRO), ГГц | 94 | 130 |
| Диапазон рабочих частот перестраиваемого генератора (VCO), ГГц | 94±0,25 | 130±0,25 |
| Выходная мощность в макс. режиме «High», мВт | 150 | 50 |
| Выходная мощность в мин. режиме «Low», мВт | 10 | 5 |
| Максимальное ослабление выходной мощности электрическим аттенюатором, не менее, дБ | 40 | 40 |
| Минимальная длительность импульса, нс | 10 | 10 |
| Минимальная длительность паузы, нс (установлены защитные задержки приемника по 10 нс до и после подачи импульса запуска передатчика) |
20 | 20 |
| Приемник | ||
| Центральная рабочая частота приемника, ГГц | 94 | 130 |
| Рабочая полоса приемника по уровню -3 дБ по I/Q, МГц не менее | 250 | 250 |
| Коэффициент шума приемника, дБ не более | 6 | 12 |
| Сквозной коэффициент передачи от входа к выходу, дБ | 40 | 40 |
| Длительность фронта по выходу по выходу I/Q, нс, не более | 3–4 | 4 |
| Длительность спада по выходу по выходу I/Q, нс, не более | 3–4 | 3 |
