基本信息
- 項目名稱：
- 射頻段電子自選共振儀
- 小類：
- 數(shù)理
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 該作品主要是應(yīng)用于近代物理實驗教學(xué)中，在射頻段實現(xiàn)電子自旋共振。測量樣品信息朗德因子及地磁場的豎直和水平分量。該儀器調(diào)節(jié)簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，功能較為完備，完全可以滿足近代物理實驗教學(xué)課程需要。
- 詳細介紹：
- 電子自旋共振（ESR）研究的對象是具有未偶電子的物質(zhì)。在化學(xué)、物理、生物和醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域都獲得了廣泛的應(yīng)用。實現(xiàn)電子自旋共振有兩種方式，一是在微波段，二是在射頻段，與微波段之相比，射頻段電子自旋共振實驗儀由于結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，而且調(diào)節(jié)方便，理論清晰，因此更容易為學(xué)生所接收。但是射頻段的實驗儀器卻很缺乏，一方面由于較上一階段的儀器已嚴重老化，另一方面是由于現(xiàn)階段市場上的儀器十分昂貴且存在嚴格的技術(shù)保密，不利于學(xué)生理解其原理，為此我們設(shè)計并制作出了一套全新的電子自旋共振實驗儀，其不僅擁有DS-1型電子自旋共振實驗儀的全部功能，而且結(jié)構(gòu)更加合理，性能更加穩(wěn)定，頻率調(diào)節(jié)范圍更加寬泛，調(diào)節(jié)使用將得到大大改善。 該作品主要分為五個部分分別是邊限振蕩器、勵磁與掃場線圈、電源、探頭部分、樣品五大部分，其中邊限震蕩器是核心部分。這五個部分組合在一起已完全實現(xiàn)了當(dāng)初預(yù)期的儀器功能。 該作品結(jié)構(gòu)更加合理，性能更加穩(wěn)定，調(diào)節(jié)更加方便。該儀器具有較好的推廣價值，尤其具有成本優(yōu)勢。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1、設(shè)計發(fā)明目的 在原有的中山大學(xué)研發(fā)的DS-1型電子自旋共振譜儀的基礎(chǔ)上，經(jīng)部分電路重新設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化得到原理明確、調(diào)節(jié)方便、結(jié)構(gòu)合理和功能更加完善的新型射頻段電子自旋共振儀。 2、基本思路 所設(shè)計的電子自旋共振實驗儀包括五個部分，分別是邊限振蕩器、勵磁與掃場線圈、電源、探頭部分、樣品。電源其可以提供12V電壓以驅(qū)動邊限振蕩器、提供50-400mA電流以驅(qū)動勵磁線圈產(chǎn)生磁場、提供0-4V交流（50Hz）信號以實現(xiàn)掃場。邊限振蕩器將以NMR-II核磁共振實驗儀的邊限振蕩器為基礎(chǔ)結(jié)合電子自旋共振實驗的條件重新設(shè)計，勵磁與掃場線圈將自行設(shè)計制作。 3、創(chuàng)新點（該部分具體可參見科學(xué)性先進性） 與原先的DS-1型實驗儀相比，該作品以新的電路設(shè)計方案是儀器性能達到較高提升，包擴頻率調(diào)節(jié)范圍，適用測量范圍，儀器靈敏度。 4、技術(shù)關(guān)鍵 (1) 探頭部分的設(shè)計與制作。 (2) 在本實驗中邊限振蕩器的電路設(shè)計及電路板制作成為該儀器能否達到預(yù)期功能關(guān)鍵。 (3) 機箱的重新設(shè)計與制作。 5、主要技術(shù)指標： 原DS-1型實驗儀和本作品實驗結(jié)果對比 (1)測量朗德因子g的誤差比之前降低了兩倍。 (2)測量地磁場水平分量的誤差降低了3倍。 (3)現(xiàn)在測量地磁場水平分量操作簡單且結(jié)果較精確波形清晰。
科學(xué)性、先進性
- 該作品主要是立足于物理教學(xué)實驗需要進行自主研發(fā)創(chuàng)新以改進原有實驗儀器性能?，F(xiàn)主要從以下幾個方面對本作品的科學(xué)性和先進性做出闡述 1、邊限振蕩器的振蕩電路由變?nèi)荻O管及樣品線圈等構(gòu)成，通過改變電壓實現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)整，頻率范圍為17～22MHz，比DS-1型電子自旋共振儀的調(diào)節(jié)范圍寬的多； 2、通過重新改裝探頭部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使該儀器對地磁場的測量顯示出優(yōu)越性。 3、射頻線圈與邊限振蕩器的連接采用軟、硬兩種方式，軟連接便于改變線圈方向及位置，利于地磁場測量，硬連接利于將其擴展到核磁共振實驗。 4、 在實驗儀器的機箱的設(shè)計和制作上，與以往的儀器相比較，作了相應(yīng)的改進；這主要體現(xiàn)在把電源箱和共振箱兩部分結(jié)合在一起。這樣設(shè)計就使的儀器在結(jié)構(gòu)上更加合理緊湊，同時，可以減少在布線方面的繁瑣及帶來調(diào)節(jié)上的方便。 5、該儀器有較為準確的自檢功能。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年9月獲第二屆山東省大學(xué)生物理科技創(chuàng)新大賽一等獎。
作品所處階段
- 該作品的設(shè)計制作部分已經(jīng)完成，并且已經(jīng)應(yīng)用于近代物理實驗教學(xué)之中，完全實現(xiàn)了預(yù)期的功能。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 該作品主要以實物形式現(xiàn)場操作進行展示。此外，還可以輔助圖片加以說明。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明： 該作品附件帶有詳細的使用說明書詳情可見附件。 該作品目前主要為了滿足近代物理實驗的教學(xué)任務(wù)。電子自旋共振實驗作為近代物理實驗的一項重要內(nèi)容。目前國內(nèi)各高校廣泛采用的是微波段電子自旋共振實驗儀。但與之相比，射頻段電子自旋共振實驗儀由于結(jié)構(gòu)簡單，理論清晰，操作簡單，因此更容易為學(xué)生所接受。為此，希望以現(xiàn)代電子學(xué)技術(shù)為基礎(chǔ)，在DS-1型電子自旋共振儀的基礎(chǔ)上，設(shè)計并制作出一套全新的電子自旋共振實驗儀，其不僅擁有DS-1型電子自旋共振實驗儀的全部功能，而且結(jié)構(gòu)更加合理，性能更加穩(wěn)定，調(diào)節(jié)更加方便。該儀器具有較好的推廣價值，尤其具有成本優(yōu)勢。
同類課題研究水平概述
- 電子順磁共振(EPR)是由不配對電子的磁矩發(fā)源的一種磁共振技術(shù),是研究化合物或礦物中不成對電子狀態(tài)的重要工具,用與定性和定量檢測物質(zhì)原子或分子中所含的不配對電子,并探索其周圍環(huán)境的結(jié)構(gòu)特性.電子順磁共振亦稱電子自旋共振(EPR). 下面就國內(nèi)外對電子自旋共振儀的研究概況作如下闡述： 1、1995年前后上海復(fù)旦大學(xué)通過對學(xué)生做實驗情況的認真思考及總結(jié) 后，將微波段實現(xiàn)電子自旋共振儀譜儀重新設(shè)計。并發(fā)表論文闡述了研制鎖相檢測Ｘ波段電子自旋共振譜儀的設(shè)計思想、成功經(jīng)驗及良好的實驗效果 。但由于微波段實現(xiàn)電子自旋共振的方法本身就遠離來說就比較復(fù)雜，學(xué)生不易理解，且操作十分繁瑣，經(jīng)常會導(dǎo)致長時調(diào)不到所想達到的測量狀態(tài)。與之相比，射頻段電子自旋共振原理簡單，操作方便，且輸出結(jié)果以圖像顯示方便直觀。 2、現(xiàn)市場上比較先進的就是DZZX-1型 電子自旋共振儀，它實現(xiàn)了將測量儀器與微處理器相連接，自動判斷并獲取實驗數(shù)據(jù)，不僅可以觀察電子自旋共振現(xiàn)象也可以測量地磁場分量。但是該儀器的射頻頻率不可調(diào)，所測得的地磁場分量誤差較大。更重要的是該儀器價格過于昂貴，且存在嚴格技術(shù)保密壟斷。 在以上經(jīng)驗及總結(jié)的基礎(chǔ)上，我們對原有的中山大學(xué)射頻段電子自旋共振儀進行改造并對某些關(guān)鍵模塊進行重新設(shè)計，得到了本實驗儀器。
