Rezultate:

   Rezultatele asteptate:

(i)  dezvoltarea si modernizarea infrastructurii de C-D in domeniul spectroscopiei RES.

(ii) crearea de noi locuri de munca. Vor fi angajati 2 (doi) tineri cercetatori pentru a acoperi volumul de cercetare suplimentar datorat noilor echipamente.

(iii) cresterea capacitatii de cercetare.

Se vor aborda domenii noi de cercetare aplicativa, in acord cu tendintele pe plan european ca de exemplu: nanotehnologii si nanostiinte, materiale multifunctionale (nanometrologie, dinamica de spin, interactii magnetice si cristaline, morfologie structurala in nanomateriale aplicate in nanoelectronica, materiale multifunctionale pentru conversia energiei solare, nanocompozite polimerice pentru ecranari si senzori), protectia mediului (analize cantitative si calitative ale factorilor poluanti si produsilor rezultanti in urma iradierii accidentale), asigurarea calitatii produselor alimentare (atestarea calitatii produselor alimentare iradiate care sunt destinate exportului), medicina si biologie (caracterizarea nanoparticulelor magnetice acoperite pentru hipertermie si a medicamentelor in urma incapsularii moleculare).

(iv) cresterea vizibilitatii internationale. Existenta noii infrastructuri ne va face mai atractivi pentru colaborari internationale si ne va permite astfel implicarea mult mai substantiala in programe de cercetare europene.Tinta stabilita este de aproximativ 100 000 EUR/ an.

(v) cresterea eficientei in activitati CD – se va atinge ca urmare a extinderii ariei tematice pe care o putem aborda si a numarului de proiecte in care ne vom angrena

(vi) crearea unei facilitati moderne pentru instruirea si formarea tinerilor cercetatori. Se va contribui la formarea de masteranzi / doctoranzi in domeniul aplicatiilor practice ale spectroscopiei RES si al dezvoltarii de noi metode specifice

(vii) crearea unei baze de rezonanta magnetica cu utilizatori multiplii in regiunea de Nord-Vest

(viii) noi cunostinte si metode / tehnici experimentale

(ix) studii, analize, masuratori, atestari – ca urmare a unor comenzi de la beneficiari din economie.

   Rezultatele obtinute:

Obiectivul principal al acestui proiect privind modernizarea laboratorului de Rezonanta Electronica de Spin (RES) existent in cadrul Departamentului de Fizica Sistemelor Nanostructurate, INCDTIM Cluj-Napoca prin achizitia unui spectrometru RES performant de ultima generatie a fost indeplinit in totalitate. S-a achizionat un Spectrometru RPE in unda continua in benzile de frecventa X si Q cu urmatoarele caracteristici:

1. Specificatii tehnice la modulele electronice

Unitate de control pentru campul magnetic cu sensor Hall

• Domeniu de operare 50 G – 20 kG
• Rezolutie de fixare a campului de 24 bit
• Numar de puncte pentru baleierea de camp de la 2 la 120000
• Domeniu de baleiere intr-o scanare 0 – 20 kG
• Stabilitate mai mare decat 10 mG/h
• Balieri rapide de camp cu 320 µsec/punct

Unitate de inalta rezolutie pentru masurarea campului RMN

• Rezolutie de 1 mG
• Domeniu 1,5 – 15 kG
• Viteza de urmarire a campului de 500 G / sec
• Diametrul sondei de camp nu mai mare de 6 mm

Detector lock-in si amplificator de modulatie

• Domeniul frecventei de modulatie 80 Hz – 100 kHz, variabila in mod continuu
• Rezolutia de detectie a semnalului de 24 bit
• Largimea de banda a detectiei semnalului 300 kHz
• Detectia armonicilor de ordinul intai si doi
• Detectia semnalului cu si fara sincronizare de faza
• Dubla modulare
• Constanta de timp in domeniul 0.01 msec – 5 sec
• Amplificator cu modulare compatibila in banda X si Q, operabil cu toate cavitatile de masura

Generator de scanare rapida a campului magnetic

• Largime de baleiere 200 G
• Viteza de baleiere intre 0.5 msec si 5 sec

Detector rapid cu rezolutie de timp de 500 ns

2. Unitati de microunde

Generator de microunde in banda X

• Domeniul de operare 9.2 – 9.9 GHz
• Sensibilitate de acord 10 – 80 Mhz cu zoom electronic
• Putere maxima 600 mW
• Putere constanta de 200 mW in intreg domeniul de operare
• Atenuator de microunde de putere 60 dB in pasi de 1 dB
• Amplificator de semnal cu largime de banda de cel putin 6 MHz
• Frecventmetru integrat cu rezolutie de 1 kHz

Cavitate de banda X cu factor de calitate Q mare

• Compatibila cu sisteme de control a temperaturii bazate pe heliu si azot lichid
• Fereastra optica cu transmisie mai mare de 50% (iradiere multipla cu fascicol laser)
• Acces pentru probe de diametru de 10 mm
• Bobine de modulare integrate
• Amplitudinea de modulare pana la 20 G la 100 kHz
• Acord de frecventa automat
• Sensibilitate la etalon (weak-pitch) de 3000:1
• Sensibilitate absoluta de 10⁹ spini/G

Cavitate de banda X dublu rezonanta

• Mod de distributie de camp perpendicular pentru masurarea tranzitiilor permise
• Mod de distributie de camp paralel pentru masurarea tranzitiilor interzise
• Acces pentru probe de diametru de 10 mm
• Bobine de modulare integrate in cavitate
• Amplitudine de modulare pana la 10 G
• Acord de frecventa automat
• Compatibila cu sisteme de control a temperaturii bazate pe heliu si azot lichid

Cavitate de banda X pentru temperaturi pana la 700 K

• Acces pentru probe de diametru de 10 mm
• Acord de frecventa automat
• Compatibila cu sisteme de control a temperaturii bazate pe heliu si azot lichid

Generator de microunde in banda Q

• Frecventa de operare 34 GHz cu largime de banda de (+/-) 150 MHz
• Putere maxima 100 mW
• Atenuator de microunde de putere 60 dB in pasi de 1 dB
• Amplificator de semnal cu largime de banda de 6 MHz

Cavitate in banda Q

• Acces pentru probe de diametru de 3 mm
• Frecventa variabila
• Cuplaj variabil
• Bobine de modulare integrate
• Control de temperatura variabil in domeniul 3,8 – 300 K in mod continuu
• Compatibila cu sisteme de control a temperaturii bazate pe heliu si azot lichid
• Sensibilitate la etalon (weak-pitch) de 2000 : 1
• Sensibilitatea la detectia oxigenului in aer de 200 : 1

3. Unitatea de camp magnetic

Electromagnet de minimum 13,5 kG cu intrefier de 72 mm. Caracteristici:

• Omogenitate de camp magnetic de 10 mG la 3400 G intr-un volum de 10x10x20 mm³
• Greutate mai mica decat 1900 kg
• Poli detasabili pentru camp magnetic cu intrefier de 56 mm la un camp magnetic de 17 kG
• Stabilitatea sursei magnetului in “clasa de 10^-6 ”
• Sistem de racire pentru magnet si sursa

4. Software specific pentru spectrometru

Software pentru controlul tuturor parametrilor spectrometrului
Achizitia de date cu urmatoarele moduri :

• Baleiere de camp
• Baleiere de timp
• Scanare rapida
• Baleiere de putere
• Baleiere de temperatura

Moduri de achizitie dublu canal :

• Camp functie de timp
• Camp functie de putere
• Camp functie de temperatura
• Timp functie de camp
• Camp functie de unghiul goniometrului
• Scanare rapida functie de timp

5. Software pentru analiza de date

Procesarea spectrelor de masura:

• Integrare cu compensare automata a liniei de baza
• Normalizare a integralei
• Diferentiere filtrata
• Rutine de netezire (Smoothing routines)
• Selectarea picului de rezonanta din spectru cu indicarea pozitiei si distantei
• Calculul factorului “g”
• Analiza a curbelor de saturare in putere (P_1/2 )
• Prelucrare matematica de spectru : adunare, scadere, inmultire, impartire
• Fitarea formei de linie pentru semnale de absorbtie si derivate
• Selectarea constantei de timp la inregistrarea spectrului
• Corectia matematica a liniei de baza cu functii specifice
• Afisarea cu cursor a pozitiei liniei, largimii de linie, amplitudinii semnalului si a factorului “g “
• Prezentare grafica a spectrului ca linie, puncte, histograma, contur, stack-plot
• Exportare spectru ca baza de date : ASCII, post script, TIFF, JPEG, PDF

Pachet programe pentru simulare spectrala:

• Pachet de simulare pentru:
  • Lichide, pulberi si monocristale
  • Sisteme de spini izolati
  • Sisteme de spini cuplati
  • Simulare de spectre de mod paralel ??
  • Numar nelimitat de spini electronici si nucleari
  • Izotopi multipli
• Optimizare a spectrului
• Prelucrare matematica a spectrului bazata pe diagonalizarea de matrice

6. Sisteme de control a temperaturii

• Sistem de variatie a temperaturii bazat pe heliu compatibil cu rezonatori in banda X si Q. Domeniu de temperatura 3,8 – 300 K
• Sistem de variatie a temperaturii bazat pe azot compatibil cu rezonatori in banda X si Q. Domeniu de temperatura 100 – 700 K

7. Posibilitate de upgradare

Upgradare la ENDOR (dubla rezonanta electrono-nucleara) pentru benzile X si Q
Upgradare cu frecvente de microunde in benzile L, S, K si W
Upgradare la mod de lucru RPE in pulsuri, ENDOR in pulsuri si ELDOR in pulsuri .

Prezentam in continuare fotografii cu diverse stadii de instalare a spectrometrului de rezonanta electronica de spin.
 
 
 
 
 

Diseminare:

 

Inapoi