Spectrum儀器數字化儀及AWG成為設備核心

中國北京，2024年4月17日訊——電子順磁共振（EPR）波譜儀或電子自旋共振（ESR）波譜儀與核磁共振（NMR）光譜儀類似
，但不同之處在於它研究的對象是未配對的電子而不是原子核，比如質子。它被用於研究化學、生物學

、材料科學和物理學等領域的金屬絡合物或有機自由基的電子結構。EPR波譜儀所需的巨大電磁鐵通常重達一噸以上
，如此重的設備一般會被放置於地下室。位於美國波士頓附近的Bridge12公司推出了一款新一代EPR光guang譜pu儀yi
，其qi成cheng本ben約yue為wei現xian有you儀yi器qi的de一yi半ban，尺chi寸cun和he重zhong量liang也ye隻zhi達da到dao了le現xian有you儀yi器qi的de十shi分fen之zhi一yi。因yin此ci
，用yong戶hu可ke以yi將jiang其qi放fang置zhi於yu任ren意yi樓lou層ceng。該gai設she備bei的de係xi統tong核he心xin是shi由youSpectrum儀器的兩款產品構成，一個是用於產生脈衝的任意波形發生器
，另一個則是用於捕獲返回信號的數字化儀。

Bridge 12 推出更小、更輕且更具成本效益的EPR光譜儀，並將該技術開放給更多的科學家

Bridge12 磁共振副總裁Thorsten Maly表示：“作為一家初創公司
，我們用來設計EPRguangpuyidepingtaishiyonglezuixindejishu。zheshiwomenyanfadexiayidaichanpinyaobishimianshangjiyoudechanpingengxiaoqiaoqiegengjincou。womendehenduokehudoushidaxuedeyanjiurenyuan，tamentongchanghuitongguohezuodefangshilaishiyongzhexiangjishu。raner，womencicituichudequanxinchanpinbujinjuyoujiageyoushierqiejishuxianjin
，weigengduogailingyudeyanjiurenyuankaiqilezhexiangjishudedamen。chucizhiwai
，womenhaijiangdilegaishebeideshiyongmenkan
，renhekexuejiadoukeyijiangqiyongyuyanjiu，zheyeshiEPR光guang譜pu儀yi得de到dao了le更geng廣guang泛fan的de應ying用yong。我wo們men的de控kong製zhi軟ruan件jian直zhi觀guan易yi用yong並bing配pei有you很hen多duo自zi動dong化hua功gong能neng
，不bu僅jin設she置zhi簡jian單dan，還hai能neng立li刻ke檢jian查zha出chu任ren何he出chu錯cuo的de地di方fang。簡jian而er言yan之zhi，您nin不bu必bi成cheng為weiEPR光譜儀的專家也能輕鬆獲得實驗結果。”

EPR的工作原理

EPR光譜儀可被用於結構生物學。它能夠通過自由基之間的距離來確定（膜）蛋白質的折疊形狀。這將為蛋白質如何與其他分子或蛋白質相互作用提供了深入的見解。其原理是將兩個自旋標簽(標記)附著在蛋白質上，並使用脈衝偶極光譜（脈衝EPR光譜儀的一種形式）測量它們之間的距離來完成的。自旋標簽是特殊設計的非反應性自由基分子。EPRguangpuyikeyitongguoyixilieweibomaichongjifaziyoujibingjianceqifanying。zixuanzhijiandeoujiouhezhijieshilianggebiaojizhijianchanshenglejuli。zixuanbiaoqianduikeyifangzaidanbaizhidebutongweizhiyichanshengyizujuli
，haikeyiyonglaiquedingdanbaizhizhediedesanweimoxing。

低噪聲及模塊化組件

“通過精準的脈衝序列，EPR光譜儀可以測量1 - 100埃範圍內的距離，這就是我們為什麼要使用Spectrum儀器產品的重要原因，因為它們的噪音極低。”Maly表示
，“此外，我們的光譜儀采用模塊化設計，使客戶能夠自由選擇他們想要的產品性能。我們從Spectrum旗下的產品中選擇了適用最為廣泛的AWG和數字化儀
，而用戶也不必受限於購買特定的卡片。我們認為Spectrum產品可圈可點之處在於它們可以集成在Netboxes，然(ran)後(hou)通(tong)過(guo)以(yi)太(tai)網(wang)與(yu)電(dian)腦(nao)連(lian)接(jie)。這(zhe)樣(yang)
，我(wo)們(men)隻(zhi)通(tong)過(guo)一(yi)台(tai)小(xiao)巧(qiao)的(de)電(dian)腦(nao)，而(er)不(bu)是(shi)一(yi)台(tai)足(zu)以(yi)容(rong)納(na)所(suo)有(you)卡(ka)片(pian)設(she)備(bei)或(huo)笨(ben)重(zhong)的(de)機(ji)架(jia)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)就(jiu)能(neng)完(wan)成(cheng)全(quan)部(bu)操(cao)作(zuo)。這(zhe)也(ye)使(shi)後(hou)期(qi)的(de)設(she)備(bei)維(wei)修(xiu)和(he)部(bu)件(jian)更(geng)換(huan)變(bian)得(de)更(geng)加(jia)容(rong)易(yi)。”

圖2：在35GHz Q頻段範圍內運行

在過去幾十年裏，雷達技術和移動通信行業的發展推動了EPR光譜儀的進步。這些技術創造了可用於構建EPR硬件的設備。該設備采用微波技術
，頻率越高分辨率也越高。迄今為止

，EPR光譜儀的工作頻率為10GHzz (x波段)。但隨著5G技術的發展，出現了能夠在35GHz（Q頻段）運行的商用設備，這對於此次推出的新產品而言更為適用。

AWG在34 GHz下產生的WURST脈衝

根據實驗要求，AWG在200至500 MHz範圍內能夠產生10 - 100 ns長脈衝。通過RF I/Q混頻器向上轉換為X波段，再上轉換為Q波段。在發送至EPR諧振器之前
，將微波脈衝送入100W固態放大器。然後
，將反射信號向下轉換為200至500 MHz範圍內的IF頻率並發送到數字化儀。在EPR光譜儀中
，信號通常是向下轉化為直流。然而，這種新方法顯著降低了噪聲和偽影。

圖2顯示了在現代EPR實驗中使用AWG生成脈衝類型的示例。WURST(寬帶、均勻速率、平滑截斷)脈衝是寬帶微波脈衝，其激發帶寬和輪廓遠遠超過簡單的矩形脈衝。這種脈衝允許在EPR光譜儀中進行寬帶激發，其表現與AWG的性能息息相關。

輕巧磁鐵產生強烈磁場

此外

，產生1到1.5特斯拉量級的強磁場通常需要一個巨大而沉重的電磁鐵。Maly解釋道:“我wo們men使shi用yong了le一yi個ge更geng小xiao的de超chao導dao磁ci體ti來lai產chan生sheng所suo需xu的de磁ci場chang強qiang度du。在zai這zhe個ge實shi驗yan中zhong，樣yang品pin總zong是shi需xu要yao用yong液ye氦hai冷leng卻que到dao低di溫wen。因yin此ci，我wo們men找zhao到dao了le一yi個ge不bu含han液ye體ti製zhi冷leng劑ji（幹式）的磁鐵供應商。這種磁鐵體積小，重量輕，可以產生1.2特斯拉的高磁場，但尺寸和重量隻有130公斤左右。與使用液氦不同，新產品使用了冷頭和氦氣壓縮機（這實際上是一個冰箱）
，可以在封閉循環中實現低溫。這一點至關重要，因為獲得液氦變得越來越困難。”

Maly總結道：“Spectrum提供的5年質保增強了我們的信心，因為這些產品都是EPR光譜儀所使用的關鍵部件。在設置設備方麵
，Spectrum的技術支持也是一流的。如果我們的客戶在使用產品中出現任何問題
，我們知道Spectrum將使我們可以信賴的合作夥伴。”