多モードキャビティ（ES-MCX1A）のご紹介-その1-

多モードキャビティ(ES-MCX1A : 矩形TE₁₀₄モード)は、空洞内に2本の試料を挿入して同一モードのマイクロ波で測定するキャビティです。試料のスピン濃度の決定やESR信号の分離のほか不要信号を消去することも可能です。主な仕様は以下のとおりです。

 

• 無負荷のQ値　10000以上
• 磁場変調周波数　100kHz(内部変調方式)
  　a) 同位相変調
  　b) 逆位相変調
  　c) 単独変調
• 磁場変調　最大1mT
• 使用試料管　2本同時測定可能
• 磁場バイアスコイル

図1. 多モードキャビティの電磁場分布

スピン濃度および測定感度の評価

信号の飽和、過大な磁場変調などを避けた適切な測定条件でのESR信号の面積(2回積分)から、スピン濃度を求めることができます。一般的に未知試料のスピン濃度は、スピン濃度が正確にわかり、線幅が未知試料のそれに近く、面積が比較しやすい標準物質を用いて相対的に決定されます。2本の試料を同時に計測することで未知試料と標準試料の入れ替えによるQ値や充填率ηなどの変化による誤差を防ぐことができます。具体的には、未知試料(N_x)と標準試料(N_s)の両者に同位相と逆位相の磁場変調を加えて測定します。この一組の測定における面積強度をそれぞれA₁(同位相)、A₂(逆位相)すると、 下記の関係式からN_xの値が求められます。

図2. TEMPOLとDPPHに同位相・逆位相で磁場変調を加えたESR信号