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1、型微波顺磁共振实验系统实验报告学院：物理电气信息学院 班级：2010级物理师范二班 姓名：常小琴： 12010245466 牛海生：12010245496 王丽霞：12010245504型微波顺磁共振实验系统一.实验目的及要求： 研究了解自旋共振现象： 测量中的朗德因子值； 了解和掌握微波器件在电子自旋共振中的应用； 从矩形谐振腔长度的变化，进一步理解谐振腔中的驻波场 型，并确定波导波长。 利用样品有机自由基在谐振腔中的位置变化，探 测微波磁场的情况，来确定微波的波导波长。二、实验仪器：序号名 称数量1信号源12可变衰减器13波长表14魔T15匹配负载16单螺调配器17检波器18矩型样品谐振腔
2、19H面弯波导210耦合片111波导夹412波导支架313磁共振实验仪114隔离器215电磁铁116视频电缆3根17连接线4根18螺钉30套三实验原理 微波顺磁共振实验系统是在三厘米频段（频率9370MHz附近）进行电子自旋共振实验的。采用了可调式矩形谐振腔，因而使整套装置结构简单明了，易于教学实验。 微波顺磁共振实验系统方框图见图一。图中信号发生器为系统提供频率约为9370MHz 的微波信号，微波信号经过隔离器、衰减器、波长计到魔T的H臂，魔T将信号平分后分别进入相邻两臂。可调矩形样品谐振腔，通过输入端的耦合片，可使微波能量进入微波谐振腔，矩形谐振腔的末端是可移动的活塞，用来改变谐振腔的长度
3、。为了保证样品总是处于微波磁场的最强处，在谐振腔的宽边正中开了一条窄缝，通过机械传动装置可使实验样品处于谐振腔中的任何位置，并可从贴在窄边上的刻度直接读出 ，实验样品为密封于一段细玻璃管中的有机自由基。 系统中，磁共振实验仪的“轴” 输出为示波器提供同步信号，调节“调相”旋钮可使正弦波的负半周扫描的共振吸收峰与正半周的共振吸收峰重合。当用示波器观察时，扫描信号为磁共振实验仪的轴输出的z正弦波信号，轴为检波器检出的微波信号。将磁场强度H的数值及微波频率f的数值代入磁共振条件就可以求得朗德因子值。磁共振实验仪调谐 磁场 调相 扫场 扫场 调平衡 检波灵敏度 n n n g g n 电源 检波轴 g
4、 磁场扫场检波轴轴H 面弯波导单 螺调配器 厘米波信号源终端 负 载 厘米波信号源 检 波器隔 离器魔T可变衰减器波 长表厘米波信号源 磁极 隔 离器 示波器轴轴 样 品谐 振 腔尝厘米波信号源耦合片H 面弯波导 信 号源 磁极 图 一 微波顺磁共振实验系统连接图 4实验过程1按图一所示连接系统，将可变衰减器顺时针旋至最大，开启系统中各仪器的电源，预热20分钟。2将的旋钮和按钮作如下设置：“磁场” 逆时针调到最低，“扫场” 逆时针调到最低。按下“调平衡轴”按钮，“扫场检波”按钮弹起，此时磁共振实验仪处于检波状态（注：切勿同时按下）。3。将样品位置刻度尺置于90mm处，样品应置于磁场正中央。4
5、将单螺调配器的探针逆时针旋至“”刻度。5 信号源工作于等幅工作状态，调节可变衰减器使调谐电表有指示，然后将“检波灵敏度”旋钮指示最大控制磁共振实验仪的调谐电表指示占满度的2/3以上。6 用波长表测定微波信号的频率，方法是：旋转波长表的测微头，找到电表跌落点，查波长表-刻度表即可确定振荡频率，若振荡频率不在9370MHz ，应调节信号源的振荡频率，使其接近9370MHz的振荡频率。测定完频率后，需将波长表刻度旋开谐振点。7 为使样品谐振腔对微波信号谐振，调节样品谐振腔的可调终端活塞，使调谐电表指示最小，此时，样品谐振腔中的驻波分布如图二所示。 0 22.5 44.9 67,4 89.8 112.
6、3 134.7 157.2mm图二谐振腔中的驻波分布图8为了提高系统的灵敏度，可减小可变衰减器的衰减量，使调谐电表显示尽可能提高。然后，调节魔另一支臂单螺调配器探针，使调谐电表指示更小。若磁共振仪电表指示太小，可调节灵敏度，使指示增大。9 按下“扫场”按钮。此时调谐电表指示为扫场电流的相对指示，调节“扫场”旋钮可改变扫场电流10顺时针调节恒磁场电流，当电流达到1.72.1A之间 时，示波器上即可出现如图三（b）所示的电子共振信号。 H 1.0 0.5 h （a） （b）图三 共振波形11 若共振波形峰值较小，或示波器图形显示欠佳，可采用下列四种方式调整：a. 将可变衰减器反时针旋转，减小衰减量
7、，增大微波功率。b.正时针调节“扫场”旋钮，加大扫场电流。c. 提高示波器的灵敏度。d.调节微波信号源震荡腔法兰盘上的调节钉，可加大微波输出功率。12 若共振波形左右不对称，调节单螺调配器的深度及左右 位置，或改变样品在磁场中的位置，通过微调样品谐振腔可使共振波形形成。13 调节“调相” 旋钮即可使双共振峰处于合适的位置。14 用高斯计测得外磁场，用公式 计算g因子。 （g 因子一般在1.95-2.05之间）。15 为了得到腔体的波导波长g，可移动样品的位置，两信号之间距离即为g/2。五【实验数据】见附表六【实验心得】1.在专业课学习之余，了解、认识型微波顺磁共振验系统很有收获与意义。可以锻炼自己对高科技产品的认识能力。2.很好的锻炼了我们的小组合作能力。
