МУ-Ф-81 (1003901), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

9) источника питания ЭС резонатора.23 – штыревой вход для подачи переменного напряжения от универсального источникапитания (1 на рис. 4).24 – штыревые входы. На один подается постоянное напряжение от универсального источникапитания (1 на рис. 4), а другой соединен с одним из входов 23.25 – ручка «С» предназначена для плавной регулировки ёмкости колебательного контурамостовой схемы.26 - ручка «R» предназначена для плавной регулировки переменного сопротивления мостовойсхемы.27 – капсула, содержащая исследуемое парамагнитное вещество.

Капсула с исследуемымвеществом зафиксирована с помощью блокирующей кнопки. Для извлечения капсулы с ДФПГнеобходимо слегка нажать на крышку колбы и повернуть колбу против часовой стрелки, досовпадения выступов на крышке колбы с пазами на корпусе. Для позиционирования капсулы с16ДФПГ необходимо совместить пазы на корпусе с выступами на колбе и повернуть колбу почасовой стрелке.3. Проведение измерений.Если мостовая схема резонатора уже сбалансирована, то можно приступать квыполнению части I эксперимента. При нарушении баланса мостовой схемы необходимопровести ее балансировку.

Описание балансировки мостовой схемы резонатора (рис.6)приведено в приложении экспериментальной части IV (стр. 23).Часть I. Определение g фактора Ланде с помощью осциллографа.Регуляторы «R», «С» не трогать до появления сигнала на осциллографе!1. Соберите установку, как показано на рисунке 11. На рис. 11 указаны следующие блокиустановки:I ЭПР резонатор:1- выходы катушек Гельмгольца;2 – вход ВЧ сигнала 146 МГц;3 – выход ЭСР сигнала.II Источник питания ЭПрезонатора4 – выход ВЧ сигнала146 Мгц;5 – коаксиальный вход ЭСР сигнала6 – коаксиальный выход ЭСР сигнала;7 – коаксиальный выход сигнала 50 Гц;8 – вход переменного сигнала 50 Гц;III Осциллограф:9 – вход на Х пластины;Рис.11 Схема установки для наблюдения ЭСР10 –вход на Y пластины.сигнала.IV Источник питания:11 –переменное напряжения;12 –постоянное напряжения.13–Мультиметр,работающийврежиме амперметра.Мультиметр измеряет средний ток на катушках Гельмгольца (переключатель диапазонаизмерений должен быть установлен в положении 20 А; кнопкой «mode» установить режим«DC»).172.

На выходе переменного напряжения универсального источника питания установитьзначение напряжения 2 V.3. Перед включением источника питания убедитесь, что- поворотный выключатель постоянного напряжения V на универсальном источнике питанияустановлен в положение “0”;- поворотный выключатель постоянного тока (помечен знаком “A”) – повернут вправо доупора, что соответствует значению тока 6 A.4. Включить универсальный источник питания, источник питания ЭСР, осциллограф и вследующем порядке нажать на кнопки:- нажать кнопку “Баланс моста”, расположенную на источнике питания ЭСР (8 рис. 9);- нажать кнопку «DISPLAY» на осциллографе, затем клавишей «F3» установить режим XY;- нажать, затем клавишей «F1» установить режим «заземление» для Х-канала;- нажать, затем кнопкой «F1» установить режим «DC»; для Y канала.- регуляторами СH 1 и СH 2 установить чувствительность обоих каналов 1 в/см;- наблюдайте сигнал в виде точки на осциллографе;- расположить светящуюся точку в начале координат;- после этого нажмите кнопку () (9рис.9) на источнике питания ЭСР.- выберите «DC» режим для Х-канала осциллографа;- наблюдайте горизонтальную линию на экране осциллографа;-увеличивайтепостоянное напряжение на универсальном источнике питания, до тех пор,пока не увидите на экране ЭСР сигнал.

На цифровом мультиметре сигналу резонансногопоглощения ЭМ энергии должно соответствовать значение тока 1,2-1,3 А.5. После этого следует дополнительно настроить форму сигнала, сделав ее как можно болеесимметричной:а) регулятором “Phase”, нужно необходимо добиться четкого совмещения пиков линийрезонансного поглощения;б) регулируя постоянное напряжение V на источнике питания добиться расположениярезонансного пика в центре электронной развертки;в)регулируяемкостьколебательногоконтура«С»,необходимопридатьсигналуколокообразную форму, с ярко выраженным минимумом и максимально симметричным поформе.Сигнал резонансного поглощения должен выглядеть как на рис.

8.Следует показать наблюдаемый ЭСР сигнал преподавателю.6. Сила тока, измеряемая при этом мультиметром, и есть резонансный ток. Запишите егозначение в табл.1187. Значения резонансного тока необходимо измерить 5 раз, каждый раз настраивая ЭСрезонатор, выполнив последовательно п.1-7 экспериментальной части I. Результатыизмерений занести в таблицу 1.Таблица 1.№РезонансныйИндукцияСреднееЗначениеСреднееопытаток - Ir, Aмагнитногозначениефакторазначениеполя - Br, мТл,индукцииЛанде,фактораРасчетноемагнитногозначение.поляЛанде,12345Часть II. Определение полуширины линии резонансного поглощения ДФПГ.Полуширина ЭПР сигнала B определяется, как показано на рис.3 – она равна ширинелинии на середине ее высоты:B  B2  B1 .1.

На амперметре, используя кнопку «mode» установить режим измерения - «AC». При этомон показывает действующее значение переменного тока. Записать показания амперметра:I д  ...  A .2. Измерить ширину развертки электронного луча (так называемую, ширину «подошвы»сигнала) вдоль горизонтальной оси в малых делениях шкалы. Записать получившийсярезультат:N развертка  ...  мал.дел. .3. Рассчитайте цену малого деления шкалы в амперах:2  I ампл2,8 I дA  ... .N развертка N развертка мал.дел. 4.

Масштабный коэффициент по оси ОХ указан в нижнем левом углу экрана, например:CH1 5V/дел. Запишите его:k1  ....V / дел .5. Измерить ширину резонансной линии на середине ее высоты (см.рис.3) как можно точнее вмалых делениях шкалы осциллографа. Записать получившийся результат:19nсигнал  ...  мал.дел. .Если линия очень узкая так, что затруднительно померить ее полуширину, можно изменитьмасштаб развертки по оси ОХ, вращая регулятор СН1 на осциллографе. Добейтесь, чтобыполуширина линии (ее ширина на середине высоты) была примерно 3-7 малых деленийшкалы. Запишите масштабный коэффициент, например, 500 mV/дел.:k2  ....V / дел .6.

Определите полуширину резонансной линии в амперах:I  nсигнал   k1 ....  A .k2Если масштаб шкалы не изменялся, то k1  k2 иI  nсигнал    ....  A .7. Теперь, по формуле (16) рассчитайте полуширину сигнала в Теслах. Запишите полученныйрезультат:B  .... Тл .8. Сравните получившийся результат с литературными данными Bлит 2,8  104 Тл  .Рассчитайте относительную погрешность по формуле:Bлит  B 100% .BлитОбработка экспериментальных данных таблицы 1.1.Используя измеренные значения резонансного токаI r , провести расчет индукциимагнитного поля Br по формуле (16).

Результаты расчета занести в таблицу 1.2.Рассчитать среднее арифметическое значение индукции магнитного поля, а результатырасчета занести в таблицу 1.3.Используя формулу (15), рассчитать значение фактора Ланде,– фактора, а результатырасчета занести в таблицу 1.4.Рассчитать среднее арифметическое значение– фактора.

Полученное значениезанести в таблицу 1.5.Рассчитать абсолютную погрешностьпо формуле:.Использовать для числа измерений n = 5 и доверительной вероятности Р = 0,95 следующеезначение коэффициента Стьюдента.Записать получившийся результат в виде:6. Рассчитать абсолютную погрешность7.Результаты расчета представить в виде:.=.и занести их в таблицу 1.20Часть III Измерение индукции магнитного поля Br с помощью тангенциальногодатчика Холла.Отключите осциллограф.

Отключите источник питания ЭСР.I ЭПР резонатор:1- выходы катушекГельмгольца;II Источник питания:2 – постоянное напряжение;3 – амперметр.Рис.12 Подключение катушек Гельмгольца к источникупостоянного напряжения.А. Подайте на катушки Гельмгольца постоянное напряжение. Для этого соберите установку,как показано на рис.12:- Выключить переменное напряжение, вынув переключатель переменного напряжения изгнезда.- Отключить кабель, соединяющий последовательно выходы постоянного и переменногонапряжения на универсальном источнике питания.- Оба выходных кабеля с катушек Гельмгольца должны быть подключены к «+» и «-»постоянного напряжения.Б. Провести независимые измерения индукции резонансного магнитного поля Brизмспомощью тангенциального датчика Холла.

Для этого следует использовать измерительмагнитной индукции (магнитометр).Порядок измерений:- Включить магнитометр с подключенным датчиком Холла.- Установить диапазон измерений в мТл.-Ручкой «установка нуля» выставить ноль.-Убрав образец из резонатора, поместить датчик Холла в центральную часть катушкииндуктивности LC – контура.- Подать на катушки Гельмгольца резонансный ток I r .- Вращая датчик Холла вокруг его оси, зафиксировать максимальное значение магнитнойиндукции, записать его:Brизм  ... мТл .21Провести пять независимых измерений индукции магнитного поляBrизм при пяти разныхзначениях резонансного тока (взятых из таблицы 1).2.Определить среднее значение индукции магнитного поля Brизм , мТл.3.Определить абсолютную погрешность измерений по формуле.Использовать для числа измерений n = 5 и доверительной вероятности Р = 0,95 следующеезначение коэффициента Стьюдента.Записать получившийся результат в виде: Brизм  Brизм  B .4.

Используя получившееся значение Brизм , рассчитать значение фактора Ланде g изм поформуле (15). Сравнить полученное значение g изм и значение, полученное в таблице 1 стеоретически ожидаемым. Сделать вывод.Контрольные вопросы.1. Механический и магнитный момент электрона. Гиромагнитное отношение.2. Магнитный момент атома. Квантовые числа.3.

Квантование магнитного момента.4. Атом во внешнем поле.5. Электронный спиновый резонанс, сущность явления.6. Физический смысл фактора Ланде.7. Физическая сущность метода измерения фактора Ланде при помощи электронногопарамагнитного резонатора.8. Основные узлы и принцип действия резонатора.9. Область применения ЭСР.10. Вывод расчетной формулы для фактора Ланде.11. Принцип действия датчика Холла.12. Чем определяется ширина линии резонансного поглощения.Часть IV. Дополнительная.

Баланс мостовой схемы.1. Соберите установку, как показано на рис. 13, не подключая резонатора к осциллографу иисточнику питания магнитных катушек.Мультиметр работает в режиме вольтметра (переключатель в положенииV, кнопкой«mode» установить режим DC) - измеряет напряжения между точками a и b (рис. 6).Напряжение снимается с выхода 6 (рис.9) источника питания ЭС резонатора.2.

В начале настройки регулятор 26 «R» переменного сопротивления должен находитьсяпримерно в среднем положении; регулятор 25 «С» следует повернуть против часовой стрелкидо упора.22I ЭПР резонатор:.1- выходы катушек Гельмгольца;2 – вход ВЧ сигнала 146 МГц;3 – выход ЭПР сигнала;4 – коаксиальные кабели.II Источник питания ЭПР резонатора:5 – выход ВЧ сигнала 146 МГц;6 – вход ЭСР сигнала;7 – выход ЭСР сигнала (со средней ветвимоста);8 –вольтметр измеряет напряжение на среднейветви моста.Рис.13 Схема установки при балансировкемоста.3.

Характеристики

Список файлов книги