Development and Characterization of Ceramic Inserts Used in Metallic Resonators of EPR Spectrometers to Increase Their Sensitivity

Abstract

Cylindrical dielectric inserts for a standard EPR spectrometer with a metallic resonator have been developed on the basis of doped barium tetratitanate ceramics (BaTi4O9 + 8.5% ZnO) with the dielectric constant e = 36 and low dielectric losses (tan б ≈ 1.887 × 10−4) in a frequency interval of 9–10 GHz. It was found that the application of such dielectric inserts allows the EPR signal to be amplified owing to the redistribution of the microwave field in a standard rectangular TE102 resonator. The amplification is observed for both unsaturated samples and samples characterized by the saturation of the EPR signals. A gain factor of 9 was obtained for unsaturated test MnCl2 samples, and 1.5 for saturated test MgO : Mn ones.

На основi керамiки легованого тетратитанату барiю (BaTi4O9+ 8,5% ZnO) з дiеле-ктричною сталою휀=36 i низькими дiелектричними втратами (tg훿≈1,887·10−4)у дiапазонi частот 9–10 ГГц розроблено дiелектричнi вставки цилiндричної форми тапевних розмiрiв в стандартний металевий ЕПР спектрометр. Встановлено, що їх ви-користання дозволяє пiдсилити сигнал ЕПР за рахунок перерозподiлу НВЧ поля все-рединi стандартного прямокутного ТЕ102резонатора як у випадку зразкiв, що не на-сичуються, так i зразкiв, для яких характерне насичення сигналiв ЕПР. Зокрема, длятестових зразкiв MnCl2, що не насичуються, отримано пiдсилення в 9 разiв, а длятестових зразкiв, що насичуються (MgO : Mn), приблизно в 1,5 рази.