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(wei)EPR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。”