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快速扫描-EPR - 灵敏度和时间分辨率的新时代

布鲁克磁共振

2019.9.02

快速扫描电子顺磁共振（ RS-EPR ）波谱法是 EPR 的下一个重大进步。RS- EPR是一种革命性技术，为传统的CW-EPR开辟了前所未有的新可能性。随着信噪比的增加和采集时间的缩短，RS-EPR可以探测到非常低的浓度和非常快的反应。

快速扫描EPR

直接检测
吸收线型
扫描速率高达10MG/s
扫描宽度≤200G+分段
每次扫描的采集时间小于10μs
在磁场扫描时间低至10微秒的情况下，可以观察到短寿命物种的完整EPR谱图，并以前所未有的时间分辨率跟踪这些变化。
信号的不易饱和允许使用更高的微波功率。功率越大，信号越大，信噪比越高。

EPR信号振幅VS功率平方根。在CW模式下的信号饱和功率比在RS模式下低得多。

快速扫描组件

驱动器
采集单元
谐振腔
带I/Q检测器的MW前端
线圈
线圈水冷器
电容器单元

快速扫描线圈

RS线圈电容器电路是一个完全自动化的单元，具有非共振和共振模式，开关完全由软件控制。借助专用安装套件，RS线圈可以轻松卸除并重新插入磁体。线圈为水冷式，最高温度为40℃，同时谐振腔样品空间的工作温度为18-22℃。

在20kHz下，用正弦扫描测量辐照丙氨酸。

快速扫描谐振腔

快速扫描磷掺杂的硅，温度为5K，扫描频率为20kHz，扫描宽度为126G，扫描速率为5.0MG/s。

快速扫描谐振腔对于快速扫描磁场是完全透明的，并且与液氦和液氮变温系统完全兼容。

室温下磷掺杂的硅是一种导电材料，需要低于20K的温度才能产生电阻。在如此低温下，CW-EPR测试这种材料需要用低微波功率以避免功率饱和。得益于RS-EPR的更高饱和功率，在这种情况下RS-EPR可改善信噪比。

调整带宽

在EPR中，Q 因子是灵敏度和带宽的一个重要参数。此外，在RS-EPR中，其对线型也有影响。快速扫描谐振腔在全频范围内都可改变临界耦合条件下的Q值。Q值为6000与2000的PNT样品谱图显示了线宽随Q值的变化，其中，在Q值较低时，线宽分辨率较高。

在20kHz的正弦扫描，20dB的微波功率和 70G 的扫描宽度下测量PNT。100mG伪调制后的峰间线宽（未显示）：180mG（Q=2000），260mG（Q=6000）。

快速扫描MW前端和采集单元

前端将谐振腔与微波桥连接，前端包括微波I/Q检测器和信号放大器。采集单元配有一个14位500MS/s的数字转换器，用于记录 I/Q RS信号。

实验灵活性

应用RS-EPR附件的全程实验都可由Xepr软件来控制、采集和显示。

快速扫描驱动器

RS驱动器提供正弦和三角形波形，用户可选择共振模式（正弦）和非共振模式（三角形）的频率。驱动器包含一个功率级，以驱动扫描宽度高达200 G的RS线圈。

金刚石P1中心

金刚石中的单氮置换（ P1 ）中心需要非常低的微波功率才能获得正确的CW-EPR谱图。这反过来会导致非常低的信号强度，从而延长采集时间。在 RS-EPR 中，更高功率才会饱和，因此改善了信噪比，缩短了测量时间。在131秒的采集时间内，RS-EPR的金刚石谱图中信号清晰可见，而CW-EPR谱图中并不明显。只有3930秒后，CW- EPR才获得具有合理信噪比的金刚石谱图。