共振周波数高安定化1．2GHz電子スピン共鳴スペクトロメーター

• Project/Area Number: 10750308
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Measurement engineering
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 平田 拓 山形大, 工学部, 助教授 (60250958)
• Project Period (FY): 1998 – 1999
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1999)
• Budget Amount: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000); Fiscal Year 1999: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 1998: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 電子スピン共鳴 / サーフェイス・コイル / 自動周波数制御 / 周波数変調 / 位相検波 / 平衡線路 / 可変容量ダイオード

Research Abstract

共振周波数と整合状態を電圧により制御可能なサーフェイスコイル型共振器を試作した(共振周波数は1.2GHz)。この共振器は、印加する電圧により約10MHzの範囲で共振周波数を制御することが可能である。通常のキャビティー共振器を使用した自動周波数制御では、搬送波周波数の0.1%程度の周波数調整しかできない。今回試作した共振器を使用すれば、搬送波周波数の約1%の範囲で共振周波数を制御することが可能である。
共振周波数を電子的に制御するために、自動周波数制御回路を開発した。周波数の差を直流出力に変換する位相検波回路と可変容量ダイオードに印可する逆バイアスを制御する回路を製作した。実験的に共振器の共振周波数を擾乱し、それを安定化する性能試験を実施した。その結果、共振周波数可変範囲と同程度の周波数擾乱に対しては極めて安定的に自動周波数制御が行えることを確認した。
実際のESRスペクトロメーターに共振器と制御システムを組み込み、従来のESRスペクトロメーターとの性能比較を行った。その結果、今回試作した電子同調サーフェイスコイル型共振器と自動周波数制御回路を組み合わせたシステムにおいて、従来システムに比べ信号対雑音比が約二倍改善された。
今回の試作において、帰還制御回路の発振が観測された。制御性能を低下させず、発振を除去し制御回路の安定性を向上させることが今後の課題である。