基本信息
- 项目名称：
- 射频段电子自选共振仪
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 数理
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该作品主要是应用于近代物理实验教学中，在射频段实现电子自旋共振。测量样品信息朗德因子及地磁场的竖直和水平分量。该仪器调节简单，结构紧凑，功能较为完备，完全可以满足近代物理实验教学课程需要。
- 详细介绍：
- 电子自旋共振（ESR）研究的对象是具有未偶电子的物质。在化学、物理、生物和医学等各领域都获得了广泛的应用。实现电子自旋共振有两种方式，一是在微波段，二是在射频段，与微波段之相比，射频段电子自旋共振实验仪由于结构简单，价格低廉，而且调节方便，理论清晰，因此更容易为学生所接收。但是射频段的实验仪器却很缺乏，一方面由于较上一阶段的仪器已严重老化，另一方面是由于现阶段市场上的仪器十分昂贵且存在严格的技术保密，不利于学生理解其原理，为此我们设计并制作出了一套全新的电子自旋共振实验仪，其不仅拥有DS-1型电子自旋共振实验仪的全部功能，而且结构更加合理，性能更加稳定，频率调节范围更加宽泛，调节使用将得到大大改善。 该作品主要分为五个部分分别是边限振荡器、励磁与扫场线圈、电源、探头部分、样品五大部分，其中边限震荡器是核心部分。这五个部分组合在一起已完全实现了当初预期的仪器功能。 该作品结构更加合理，性能更加稳定，调节更加方便。该仪器具有较好的推广价值，尤其具有成本优势。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1、设计发明目的 在原有的中山大学研发的DS-1型电子自旋共振谱仪的基础上，经部分电路重新设计和结构优化得到原理明确、调节方便、结构合理和功能更加完善的新型射频段电子自旋共振仪。 2、基本思路 所设计的电子自旋共振实验仪包括五个部分，分别是边限振荡器、励磁与扫场线圈、电源、探头部分、样品。电源其可以提供12V电压以驱动边限振荡器、提供50-400mA电流以驱动励磁线圈产生磁场、提供0-4V交流（50Hz）信号以实现扫场。边限振荡器将以NMR-II核磁共振实验仪的边限振荡器为基础结合电子自旋共振实验的条件重新设计，励磁与扫场线圈将自行设计制作。 3、创新点（该部分具体可参见科学性先进性） 与原先的DS-1型实验仪相比，该作品以新的电路设计方案是仪器性能达到较高提升，包扩频率调节范围，适用测量范围，仪器灵敏度。 4、技术关键 (1) 探头部分的设计与制作。 (2) 在本实验中边限振荡器的电路设计及电路板制作成为该仪器能否达到预期功能关键。 (3) 机箱的重新设计与制作。 5、主要技术指标： 原DS-1型实验仪和本作品实验结果对比 (1)测量朗德因子g的误差比之前降低了两倍。 (2)测量地磁场水平分量的误差降低了3倍。 (3)现在测量地磁场水平分量操作简单且结果较精确波形清晰。
科学性、先进性
- 该作品主要是立足于物理教学实验需要进行自主研发创新以改进原有实验仪器性能。现主要从以下几个方面对本作品的科学性和先进性做出阐述 1、边限振荡器的振荡电路由变容二极管及样品线圈等构成，通过改变电压实现振荡频率的调整，频率范围为17～22MHz，比DS-1型电子自旋共振仪的调节范围宽的多； 2、通过重新改装探头部分的内部结构，使该仪器对地磁场的测量显示出优越性。 3、射频线圈与边限振荡器的连接采用软、硬两种方式，软连接便于改变线圈方向及位置，利于地磁场测量，硬连接利于将其扩展到核磁共振实验。 4、 在实验仪器的机箱的设计和制作上，与以往的仪器相比较，作了相应的改进；这主要体现在把电源箱和共振箱两部分结合在一起。这样设计就使的仪器在结构上更加合理紧凑，同时，可以减少在布线方面的繁琐及带来调节上的方便。 5、该仪器有较为准确的自检功能。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年9月获第二届山东省大学生物理科技创新大赛一等奖。
作品所处阶段
- 该作品的设计制作部分已经完成，并且已经应用于近代物理实验教学之中，完全实现了预期的功能。
技术转让方式
- 暂无
作品可展示的形式
- 该作品主要以实物形式现场操作进行展示。此外，还可以辅助图片加以说明。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 该作品附件带有详细的使用说明书详情可见附件。 该作品目前主要为了满足近代物理实验的教学任务。电子自旋共振实验作为近代物理实验的一项重要内容。目前国内各高校广泛采用的是微波段电子自旋共振实验仪。但与之相比，射频段电子自旋共振实验仪由于结构简单，理论清晰，操作简单，因此更容易为学生所接受。为此，希望以现代电子学技术为基础，在DS-1型电子自旋共振仪的基础上，设计并制作出一套全新的电子自旋共振实验仪，其不仅拥有DS-1型电子自旋共振实验仪的全部功能，而且结构更加合理，性能更加稳定，调节更加方便。该仪器具有较好的推广价值，尤其具有成本优势。
同类课题研究水平概述
- 电子顺磁共振(EPR)是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振技术,是研究化合物或矿物中不成对电子状态的重要工具,用与定性和定量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.电子顺磁共振亦称电子自旋共振(EPR). 下面就国内外对电子自旋共振仪的研究概况作如下阐述： 1、1995年前后上海复旦大学通过对学生做实验情况的认真思考及总结 后，将微波段实现电子自旋共振仪谱仪重新设计。并发表论文阐述了研制锁相检测Ｘ波段电子自旋共振谱仪的设计思想、成功经验及良好的实验效果 。但由于微波段实现电子自旋共振的方法本身就远离来说就比较复杂，学生不易理解，且操作十分繁琐，经常会导致长时调不到所想达到的测量状态。与之相比，射频段电子自旋共振原理简单，操作方便，且输出结果以图像显示方便直观。 2、现市场上比较先进的就是DZZX-1型 电子自旋共振仪，它实现了将测量仪器与微处理器相连接，自动判断并获取实验数据，不仅可以观察电子自旋共振现象也可以测量地磁场分量。但是该仪器的射频频率不可调，所测得的地磁场分量误差较大。更重要的是该仪器价格过于昂贵，且存在严格技术保密垄断。 在以上经验及总结的基础上，我们对原有的中山大学射频段电子自旋共振仪进行改造并对某些关键模块进行重新设计，得到了本实验仪器。
