用于小磁体气隙的epr微波腔体的制作方法
【专利摘要】本公开涉及用于小磁体气隙的EPR微波腔体。一种用于EPR探头的微波共振器，包括：金属腔体主体，其支持电磁微波共振模式，该电磁微波共振模式具有偶数的微波能量的局部极大值；将样本管插入共振器的中心位置的开口，该开口的中心和共振器的中心位置限定x轴；将微波辐射发射到共振器中的开口；与包含x轴和垂直于x轴的z轴的E场节点平面对称地定位的两个相同的电介质元件，其特征在于，各电介质元件被几何形成并设置成，使得它提供与微波电场能量的局部极大值的相等的重叠。此微波共振腔体具有用于EPR探头的薄平面形状。共振器加载有具有相同形状和物理性质的两个电介质元件，这两个电介质元件相对于中央EPR样本对称地布置。
【专利说明】
用于小磁体气隙的EPR微波腔体
技术领域
[0001]本发明涉及一种用于EPR( = “电子顺磁共振”)探头的微波共振器，该微波共振器包括:金属腔体主体，其支持电磁微波共振模式，微波模式具有偶数的微波电场能量的局部极大值;用于将样本管插入共振器的中心位置的至少一个开口，开口的中心和共振器的中心位置限定X轴；用于将微波辐射发射到所述共振器中的至少一个开口；与被称为包含X轴和垂直于X轴的z轴的?场节点平面”的平面对称地定位的至少两个相同的电介质元件。
[0002]从US-A 3，757，204中得知这种类型的装置。
【背景技术】
[0003]在EPR方法中，经常期望或甚至必须对样本执行可变温度条件下的测量。用微波场辐射未知顺磁样本的设备被称为EPR探头。为了便于实现可变温度条件，经常将探头布置在与EPR样本插入机构同轴的低温恒温器的内部。低温恒温器本身被布置在分割线圈(split-coil)磁体的极之间或者螺线管磁体的孔的内部。
[0004]对于X带(8-12GHZ)或更高频率下的EPR实验，磁体间隙或螺线管孔的大小成为EPR系统的所有权成本中的重要因素。这种大小限制也直接影响了 EPR探头的设计和性能。例如，在X带或低频下，标准填充空气的EPR探头没有装配在常规低温恒温器内部。必须使用同轴发射线路替代波导进行微波发射，而对于微波共振器，作为探头的部分，迄今通过构建环间隙共振器(参见例如针对柔性线探头的隙环和BLGR解决方案的DE 33 00 767 Al)或圆柱形电介质加载的共振腔体(参见例如针对柔性线探头的蓝宝石圆柱形TEOll模式解决方案的DE 41 25 655 Al或DE 41 25 653 Al)，这种情形已经得以缓解。
[0005]在如同ENDOR或EPR-DNP的电子-核双自旋共振实验中，经常需要同时优化关于样本体积的微波和RF场应用的效率。满足最佳EPR的限制和/或NMR功能直接影响设备的设计和性能。
[0006]另一种应用，EPRI(EPR成像)方法，需要存在多组线圈，以在EPR微波腔体内的未知样本上形成磁梯度。用于这些线圈的夹具应该尽可能地与EPR微波腔体的敏感部分机械脱离。如果腔体具有圆形对称，则由于空间限制导致这是很难实现的。
[0007]特别感兴趣的是观察实验条件(特别地，温度)对针对EPR探头的微波概念的影响。
[0008]对于高灵敏度EPR应用而言，在室温条件下，现有技术状况的的EPR探头包括平坦形填充空气的微波腔体(参见例如针对矩形TE102、圆柱形TM 110和凹角(Reentrant)模式探头的DE 33 00 767AUDE 41 25 655AUDE 41 25 653A1、US_3931569_A)。
[0009]对于可变温度实验条件而言，为了减小共振腔体的大小，现有技术状况的EPR探头是围绕环间隙或电介质加载的共振腔体构建的，尤其是在L、S、C和X带中。
[0010]常规在室温下使用的以上引用的平坦共振器几何结构的三种版本在这里不复存在。替代地，可发现基于沿着样本长度方向具有圆形对称的电介质加载的共振器或环间隙的解决方案。事实上，对共振模式对称的这种选择尤其适于优化微波问题的EPR侧，迄今认为填充因子参数是最重要的。已经考虑尝试使用两个或更多个电介质元件的同轴堆叠进行腔体加载，但经证实，带来的困难多过于帮助。进一步地，对于数量越来越大的现代EPR应用，使用单个元件进行电介质加载的微波腔体几何结构在得到性能和使用稳定性之间的适当折衷方面也存在严重的挑战。
[0011]本发明的目的是实现EPR、EPR-ENDOR/DNP和EPRI可变温度探头的性能和质量增强。这是通过基于电介质加载的微波矩形TE012或圆柱形TM 110共振模式的平坦几何结构共振器来实现的，其中，电介质元件具有与EPR样本管的外径相当的厚度。用于在可变温度条件下用于EPR目的的这种新型微波腔体或对于窄磁体间隙的概念设计的完全公开是本发明的重点。
[0012]具体【背景技术】
[0013]US-A 3，122,703描述了一种用于EPR的冷却微波共振器。凹口杜瓦瓶(Dewar)被用于冷却填充空气的矩形TE 102或圆柱形TMl 10共振器。
[0014]US-A 3,931,569在图2和图5(分别参见本图8A和图8B)中示出用于EPR的标准填充空气的矩形TE 102和圆柱形TM 110共振器。
[0015]US-A 3，757，204描述了采用电介质材料改进沿着样本的RF场均匀度的微波共振器的不同构造。尤其是，图SC(取自US-A3，757，204的图4)描绘了带有延伸至样本任一侧的两个电介质板的微波共振器。
[0016]因为US-A3，757，204的目的是使样本中的电磁RF场均匀，所以电介质板被靠近样本定位，如本图8C中所示的。如本图8D(取自文献US-A 3,757,204的图1)中指示的，共振模式的电场E具有相对于样本中心在左边和右边的两个最大值。为了实现其要求保护的功能，图SC中的电介质板不可延伸到具有最大电场的区域中，但必须增大它们在具有减小电场的外围区域中的延伸。如要求保护的，出于这些目的，第一个要求是用于插入件的整体凹形几何结构。进一步地，第二个隐含要求是当具有各种介电性质的一般样本处于共振器内时，保持RF场均勾。然而，在垂直方向上，电介质插入件具有与样本和共振器相同的大小，沿着共振器的最短边，它们比样本长，但比共振器长度短。然而，已知的是，EPR共振器中的较高填充因子需要腔体的Q因子的折衷，其线性地确定来自样本的EPR信号强度。还已知的是，限制样本体积需要EPR信号强度的线性折衷。这两个折衷可抵消通过所要求的填充因子增大而带来的优点并且针对这个技术解决方案的应用范围的折衷出现。在又一个特定方面，考虑X带中的高灵敏度低背景EPR探头的类别，这种方法在US-A 3，757,204中的使用没有使共振器大小充分减小以允许被用于带有标准2”接入孔的低温恒温器中，然而借助使用已知低背景电介质的电介质加载来减小共振器大小的任何尝试将减小或抵消根据以上要求的假设而期望的正面效果。
[0017]本发明的目的
[0018]本发明描述了基本上克服了以上讨论的现有方法的一个或多个缺点和折衷的方式。
[0019]本发明的一个主要目的是提出一种高灵敏度EPR共振器，该EPR共振器带有低背景信号，其实现了小尺寸，与窄间隙(< 2cm)磁体或低温恒温器可兼容。
[0020]本发明的另一个目的是提出带有高效EPR样本的静态或低频场辐射的EPR共振器。
【发明内容】
[0021 ]根据本发明，这些目的是通过修改以上讨论的装置来实现的，其中，各电介质元件被几何形成并设置成，使得它提供与微波电场能量的局部极大值的相等的重叠。
[0022]在本发明中，用于电介质加载的材料可表现出低介电常数，例如，特氟龙(Tef 1n)、Rexolite和石英，其由于自身的优异微波性质以及缺乏本征EPR信号而均在EPR的使用中受到特别关注。
[0023]在另一个方面，一种用于得到与窄间隙磁体或低温恒温器兼容的EPR共振器的优化几何结构的技术方案由以下几何结构组成:允许具有平面几何结构的低频场线圈堆叠(调制、快速扫描、梯度或END0R)伸入或不伸入EPR共振器内。认为该优化几何结构允许对EPR样本进行高效的微波和RF辐射，从而导致高灵敏度EPR测量，同时使由于这些线圈堆叠和EPR共振器之间增大的接近度而导致的热、微波和机械负面效果最小。
[0024]本发明的优选变型
[0025]在本发明的优选实施例中，电介质元件中的每个沿着平行于X轴的轴伸长。通过这种手段，微波模式的对称得以保存并且填充因子被优化。
[0026]在本发明的其它实施例中，在共振器的z轴的方向上，电介质元件的厚度与用于插入样本管的开口的尺寸之比在0.5至1.5的范围内。在这个范围内，可优化填充因子并且可使共振器的厚度最小。
[0027]在本发明的另一个实施例中，重叠使得微波电能的至少50%被局限在电介质元件内。至少50%的重叠有助于使共振器的大小最小并且在插入任意样本之后保持微波模式。
[0028]在本发明的又一个实施例中，共振器具有平坦结构，该平坦结构具有沿着z轴的等于用于插入样本管的开口或电介质元件的厚度中较大厚度的最小内部延伸。该平坦结构允许将各种场线圈布置在共振器外部。
[0029]在本发明的其它实施例中，电介质元件以改变腔体主体的共振频率的方式是可调节的。由此，共振器可适于各种实验条件。
[0030]在本发明的另一类实施例中，共振器的微波腔体在电介质加载的矩形TE102或圆柱形TM 110共振模式下操作，并且以微波E场极大值的点为中心平行于X轴布置电介质元件。使用该指定模式，允许简单设计共振器和电介质元件。
[0031]在该类实施例的第一变型中，共振器是圆柱形形状。这个形状是为圆柱形共振器模式优化的。
[0032]在该类实施例的第二变型中，共振器是盒子形状。这个形状是为矩形共振器模式优化的。
[0033]本发明的其它类实施例的特征在于，用于形成贯穿腔体主体和样本管的低频磁场的至少一组线圈，线圈至少部分地定位于共振器内并且通过垂直于z轴的腔体主体的侧壁中的开口实现到腔体主体的外部的连接。通过这种手段，所施加的低频磁场因其非常靠近样本而非常有效地耦合到EPR样本。在这个方面，线圈匝没有被完全包含在共振器中，从而使它们对共振器中的微波模式的影响最小。
[0034]在这类实施例的第一变型中，线圈的绕组完全在腔体主体的外部。通过这种手段，消除了对共振器中的微波的影响。
[0035]在替代变型中，腔体主体内的线圈的绕组的部分具有平行于X轴的总体定向。通过平行于X轴的定向，使微波模式中的影响最小。
[0036]这类实施例可被进一步改进，其改进之处在于，共振器包括金属化的侧板，该金属化的侧板具有提供接入共振器内的场线圈的开口。由此，场线圈的效率被进一步优化。
[0037]本发明还包括带有如上所述的微波共振器和用于保持沿着z轴定位于静态磁场内的共振器的外壳的EPR探头。
[0038]根据本发明的这种EPR探头的优选实施例的特征在于，该探头被布置在低温恒温器内，其中共振器的腔体主体与低温恒温器的最内壁间隔开，并且低温恒温器和共振器之间的空间装配有包含低频平面线圈的堆叠的模块，所述低频平面线圈的堆叠用于形成主磁场调制和/或梯度场和/或用于ENDOR或NMR激发和检测的场。
【附图说明】
[0039]通过结合附图仔细研究本发明目前优选的示例性实施例的以下详细描述，可更好地理解和领会本发明的这些以及其它目的和优点。
[0040]为了使本领域的技术人员更清楚本发明的以上和其它特征和优点，以下将通过参照附图详细地描述本发明的优选实施例，其中，相同的标号代表相同的部件。
[0041 ]图1示出本发明的实施例的三维截面图；
[0042]图2示出穿过正定位于低温恒温器内的根据本发明的包括微波共振器的EPR探头的水平中间平面的示意性剖视图；
[0043]图3A示出穿过应用于矩形TE102共振模式的根据本发明的EPR微波共振器的第一实施例的垂直中间平面的示意性剖视图；
[0044]图3B示出穿过应用于圆柱形TM110模式的根据本发明的EPR微波共振器的第二实施例的垂直中间平面的示意性剖视图；
[0045]图4A更详细地示出图3A的实施例；
[0046]图4B更详细地示出图3B的实施例；
[0047]图5示出根据本发明的EPR共振器的实施例中使用的电介质元件的一些可能形状的多个示意性三维视图；
[0048]图6-1A-F在六个图中示出增大高E场(能量)的区域中的电介质加载(重叠)的效果O
[0049]图6-2A-F示出局限于电介质插入件的整个体积内的电能与封闭在腔体内的模式的总电能的百分比量。
[0050]图7示出从平行于样本的侧板部分伸入EPR共振器中的场线圈的实施例的示意性表现。
[0051]图8A至图8D是从之前讨论的现有技术中的相关示图的选择。
【具体实施方式】
[0052]在图1中示出根据本发明的新型EPR实验设置的简化示例。EPR实验中示出加载电介质4a、b的平坦微波腔体I，连同可变温度低温恒温器5、形成主静态磁场的外部磁体的磁极21和负责形成贯穿EPR腔体和顺磁样本2的调制磁场的调制线圈7。样本大多由保持待测量物质的管组成。当描述与样本位置相关的共振器的特征时，要理解，这等同于为容纳样本而提供的空间。为了清晰起见，抑制关于机械或微波标准实现方式的所有其它细节(各种支承物、同轴微波发射线路和激发与EPR使用相关的微波共振所必需的微波耦合结构)。
[0053]本发明的目的是公开用于EPR探头的薄平面形状的微波共振腔体。共振器加载有具有相同形状和物理性质的两个电介质元件，这两个电介质元件相对于中央EPR样本对称地布置。当被包括在探头中时，共振器还被主磁极之间的镜像对称平面包含。
[0054]图2通过相对于EPR样本接入轴的横向平面中的横截面表示这种构造。切割平面的高度是通过EPR激活区域的中间设置的。
[0055]EPR微波腔体由金属腔体主体I和两个横向侧板3A和3B构成。这三个元件贯穿它们的接触线路连续电连接，以消除微波场泄漏。腔体主体I具有经由光阑孔隙(irisaperture)或同轴天线馈电器(附图中未示出)的其它开口，诸如，用于EPR样本2的接入孔12和用于标准微波耦合结构的接入孔13。
[0056]磁极(附图中未示出)形成沿着一般与共振器的z轴(6)重合的轴定向的均匀静态磁场。用EPR方法测量的未知顺磁样本2被包含在圆柱形熔融石英管中并且被垂直于轴6和8定向，限定y轴的轴(8)经常被称为磁体的前后轴。用于插入样本的开口 12的中心和共振器的中心位置限定X轴(11)。电场具有包含X轴和垂直于X轴的z轴的节点平面(“E场节点平面”)。在节点平面中，E场幅度消失。
[0057]根据本发明，EPR微波腔体包含与EPR样本2的工作位置对称布置的两个相同的电介质插入件4A和4B，它们在轴8上的位置大致是沿着轴6的最大微波电场分量并且进而是电场能量的局部极大值的位置。它们的精确位置是通过所使用的微波模式和包括插入件4A和4B和EPR样本2的形状和介电性质的EPR腔体I的细节确定的，并且出于共振频率调谐原因是可调节的。以下，随后将讨论电介质插入件4A和4B的形状的细节。
[0058]使用用于EPR应用的标准微波材料和结构来实现垂直于轴6的侧板3A和3B，以允许低频磁场(从DC到数MHz)穿透整个腔体和未知的EPR样本2。例如，通过调制线圈7A和7B可在共振器外部形成调制场。金属侧板3A和3B足够薄并且可以局部打开，从而避免高频微波泄漏，但增大了由沿着轴6布置在这个腔体外部并且相对于轴8对称的各个线圈所形成的低频场的穿透。可供选择地，侧板的这些局部开口可用于将低频场线圈(例如，快速扫描或ENDOR线圈)插入EPR腔体(参见图7)内部。然而，在这两种情况下，都必须满足低微波泄漏的条件。对于CW-EPR而言，从侧板提供场线圈的接入是新方案。
[0059]图2反映了关于所要求保护的EPR腔体的尺寸和EPR腔体在可变温度低温恒温器5内部的布置的与本发明相关的多个关键方面。
[0060]首先，容易观察到，用于容纳低频平面线圈的可用空间是充足的，S卩，相比于圆形对称的EPR腔体的现有技术状态的技术方案，腔体侧板3A和3B与低温恒温器5施加的几何限制之间的空间已急剧增大。
[0061]第二个重要方面是能够将低频线圈布置成距样本2最小的可能距离，该距离仅仅由EPR腔体的外径而非体积限定。
[0062]所要求保护的EPR腔体的第三优点是指电介质插入件4A和4B的形状和构造。随情况变化，为了得到跨样本的微波磁场分布的期望形状，根据样本几何结构和性质，根据微波腔体参数(例如，腔体形状和体积、期望操作模式下的共振频率、质量和填充因子)的期望功能或腔体中的其它各种金属或电介质插入件(例如，一对Endor线圈)的存在可调节它们的几何结构。
[0063]使微波腔体匹配给定EPR应用的这种概念上的灵活性代表该本发明的主要优点。图5示出了为优化到如同CW、脉动、EPR成像的给定应用，可用于要求保护的EPR腔体中的电介质插入件的各种其它几何结构。
[0064]在没有电介质加载的情况下用于矩形TE102或圆柱形TM110模式的共振频率大多与沿着z轴的腔体厚度无关。在电介质加载的情况下，对于相同的两种共振模式，结果大有不同。电介质元件的厚度和腔体的厚度之间的比率的不同值将影响TE 102和TM 110模式共振频率。
[0065]将介电常数更高的电介质材料用于电介质元件4A和4B将增强共振频率随着厚度比率的变化。有利的是，电介质元件4A和4B沿着z轴的厚度在相对于用于插入样本管2的开口 12的0.5x至1.5x的范围内变化，以便得到用于大范围的EPR应用(例如，高灵敏度、脉动EPR等;常见方面可见于“Electron Spin Resonance”，Charles P.Poole, 1997,978-0-486-69444-3(ISBN))的最佳解决方案。如果电介质元件的相对大小不在最佳范围内，则系统的质量降低(例如，灵敏度，BI)。
[0066]另外，根据本发明，腔体沿着z轴的总厚度应该几乎等于电介质元件4A和4B的厚度或用于插入样本管2的开口 12的厚度中较大的厚度。
[0067]图3A和图3B示出本发明的两个优选实施例的微波相关元件，描绘了矩形TE102模式和圆柱形TM 110模式。
[0068]两幅图示出由y轴8和X轴11的平面所限定的平面内的H场(通量线)图案9。在这两幅图中，所有元件都进行相同标记，具有相同功能，同时还保持与图2中相同的含义。由于只有穿透样本的磁场线正影响着源自样本中顺磁自旋的共振吸收信号，因此一般应该避免样本处存在电场。EPR共振器及其共振模式选择满足这个条件，并且通过电介质元件形状和位置的适当选择，使强电场的区域远离样本布置。对于矩形TE 102模式和圆柱形TM 110模式而言，E场(包括电介质加载的效果)的局部极大值大致定位在沿着轴8的样本中心和共振器的各个壁之间的中间。
[0069]在图4A和图4B中，使用分别与图3A和图3B中相同的横截面平面来更详细地示出构建元件，包括电介质插入件支承物10。
[0070 ]支承物10适于电介质插入件4A和4B的纵向和横向几何结构以及腔体主体I和侧板3A和3B。因此，由于在微波概念和技术实现方式二者中所有这些都是可变的，所以在本发明的含义内，使用矩形形状不一定被认为是限制。
[0071]必须承认，对于为电介质插入件假设的矩形几何结构，有相同的非限制考虑，这个选择只是与本发明的优选实施例的描述相关。在真实设备中，它们的横向横截面可以是正方形、矩形、圆柱形、管形、椭圆形或甚至这些形状的组合(参见图5中的多个选项)，以及应该清楚，元件4A和4B的横截面沿着其长度不一定是恒定的，以便为本公开中描述的设备效力。应该只需要电介质元件4A和4B具有显著伸入高E场微波区域中的中央区域(如在图6-1D-F的图中所示例的)，使得优选地，超过50%的电场能量被局限在这些元件的中央区域中。
[0072]图6-1示出增大高E场的区域中的电介质加载(重叠)的效果。附图示出包含在各个图中形状不同的两个电介质元件(为了清晰起见，被描绘成透明的)的矩形共振器的外周。这些线指示在共振器的壁上具有最小值的矩形T102模式的相等电场强度的等值线(iso-lines)。同时，E场等值线代表微波的BI场线。因为电场能量与电场的平方成比例，所以这些示图也描述了电场能量的变化。
[0073]在头3 个图(图 6-1 A-C)(12.8GHz、12.1GHz 和 11.6GHz)中，示出与 Hyde 的 US-A 3，757，204相似的“凹形电介质元件”引入的效果。看到E电场分布在平行于样本2的方向上更加伸长，从而改进BI场的空间均一性，如Hyde的US-A 3,757,204中要求的。
[0074]在后3个图(图6-1 D-F) (I 1.0GHz、10.5GHz和9.74GHz)中，两个电介质元件重叠E电场最大的区域，从而导致共振器内的电场能量的“集中”分布。如可看到的，电介质元件之间的样本区域上的BI场的均一性降低。此外，增大的电介质元件的尺寸(S卩，增大的电介质加载)导致共振频率略微减小。根据本发明，如果包括在中央电介质区域中的电能超过腔体中的整个微波能量的50%，则中央电介质区域与最大E场的位置的重叠将不停止作用，因此针对形状和电介质强度的任何选择，维持相同的共振模式。这在图6-2中示出。
[0075]图6-2A-F示出对于与图6-1A-F中相同的构造而言，局限于电介质插入件的整个体积内的电能与封闭在腔体内的模式的总电能的百分比量。为了增强之前段落中的效果的可视性，这些图代表x-y平面内的电“能量密度”的分布。圆形的大小代表这个“能量密度”的量。圆形的填充/空白显示代表超过/错过“能量密度”的整个范围的50%的这些圆形的“能量密度”的值。
[0076]图7示出在平行于由X轴(11)和z轴(6)限定的平面的切面中的微波共振器I。样本管2被插入共振器中并且延伸到图的左侧。侧板3a和3b覆盖共振器的侧面。用于形成低频磁场的线圈(7c、7d)正通过侧板(3a、3b)中的孔贯穿腔体主体。线圈绕组至少部分定位于共振器的内部。共振器中的绕组的部分具有沿着X轴(11)的总体定向。
[0077]为了清楚地定义参数，共振器的厚度T应当是限定腔体界限的两个平行平面之间的距离，这两个平行平面垂直于E场节点平面并且平行于X轴。共振器的高度H被认为是沿着X轴测得的并且宽度W是沿着垂直于X轴和z轴的方向在腔体壁之间的最大距离。
[0078]X带(8-12GHz)中的微波共振器的优选尺寸是WXHXT(22mmX (20+/-2)mmX 5mm)。
[0079]优选地，电介质元件由石英制成并且具有例如WXHX T(4.5mmX (17+/_2)mmX
4.5mm)的矩形尺寸。电介质元件(中心至中心)的间隔是I Imm。
[0080]虽然在本文中只例证和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员将想到许多修改形式和变化形式。因此，要理解，随附权利要求书旨在涵盖落入本发明的真实精神内的所有这些修改形式和变化形式。
【主权项】
1.一种用于EPR( = “电子顺磁共振”)探头的微波共振器，所述微波共振器包括: 金属腔体主体(I)，其支持电磁微波共振模式，所述微波模式具有偶数的微波电场能量的局部极大值， 至少一个开口，用于将样本管(2)插入共振器的中心位置，开口的中心和共振器的中心位置限定X轴(11)， 至少一个开口( 13)，用于将微波辐射发射到共振器中， 至少两个相同的电介质元件(4a、4b)，其关于被称为“E场节点平面”的平面对称地定位，所述平面包含X轴和垂直于X轴(11)的z轴(6)， 其特征在于 各电介质元件(4a、4b)被几何形成并设置成，使得它提供与所述微波电场能量的局部极大值的相等的重叠。2.根据权利要求1所述的共振器，其特征在于，电介质元件(4a、4b)中的每个沿着平行于X轴(11)的轴伸长。3.根据权利要求1或2所述的共振器，其特征在于，在所述共振器的z轴(6)的方向上，电介质元件(4a、4b)的厚度与用于插入样本管(2)的开口的尺寸之比在0.5至1.5的范围内。4.根据之前权利要求中的任一项所述的共振器，其特征在于，所述重叠使得微波电能的至少50%被局限在电介质元件(4a、4b)内。5.根据之前权利要求中的任一项所述的共振器，其特征在于，所述共振器具有平坦结构，所述平坦结构具有沿着z轴(6)的等于用于插入样本管(2)的开口的厚度或电介质元件(4a、4b)的厚度中较大厚度的最小内部延伸。6.根据之前权利要求中的任一项所述的共振器，其特征在于，电介质元件(4a、4b)可调节，以改变腔体主体(I)的共振频率。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的共振器，其特征在于，所述共振器是圆柱形形状。8.根据权利要求1至6中的任一项所述的共振器，其特征在于，所述共振器是盒子形状。9.根据之前权利要求中的任一项所述的共振器，其特征在于，用于形成贯穿腔体主体(I)和样本管(2)的低频磁场的至少一组线圈(7)，所述线圈(7)至少部分定位于所述共振器内并且通过腔体主体(I)的垂直于z轴的侧壁中的开口来实现到腔体主体(I)的外部的连接。10.根据权利要求9所述的共振器，其特征在于，线圈(7)的绕组完全在腔体主体(I)的外部。11.根据权利要求9所述的共振器，其特征在于，腔体主体(I)内的线圈(7)的绕组的部分具有平行于X轴(11)的总体定向。12.根据权利要求9或11中的任一项所述的共振器，其特征在于，所述共振器包括金属化的侧板(3&、313)，所述金属化的侧板(3&、313)具有用于提供接入所述共振器内的场线圈(7)的开口。13.根据之前权利要求中的任一项所述的共振器，其特征在于，所述共振器的微波腔体以电介质加载的矩形TE 102或圆柱形TM 110共振模式操作，并且以微波E场极大值的点为中心平行于X轴(11)布置电介质元件(4a、4b)。14.一种EPR探头，所述EPR探头包括根据之前权利要求中的任一项所述的微波共振器和用于保持沿着z轴(6)定位于静态磁场中的所述共振器的外壳。15.根据权利要求14所述的EPR探头，其特征在于，所述探头被布置在低温恒温器(5)内，其中所述共振器的腔体主体(I)与所述低温恒温器(5)的最内壁间隔开，并且所述低温恒温器(5)和所述共振器之间的空间装配有包含低频平面线圈的堆叠的模块，所述低频平面线圈的堆叠用于形成主磁场调制和/或梯度场和/或用于ENDOR或NMR激发和检测的场。
【文档编号】H01P1/207GK105990631SQ201610156286
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】I·普瑞瑟卡鲁, P·霍尔弗尔
【申请人】布鲁克碧奥斯平有限公司