A helical-coil resonator magnetically coupled with microstrip transmission line for EPR spectroscopy

This simple resonator consists of silver wire formed as coil of two turns. Compared to cavity resonators working in the same frequency band, our resonator is substantially smaller - 0.8 mm inner diameter and 0.2 mm wire diameter (AWG of 32). The coil is suspended over the microstrip supply line which is connected to EPR spectrometer. The whole apparatus is an X band EPR probe for biological tissue research. The main advantage of our project in this simple construction of the probe is the convenient resonator's coupling and supplying RF power by a microstrip line. Simulations and real measurements of electromagnetic field distribution revealed impressive symmetry and an enormous magnetic field concentration along resonator's main axis where tissue samples are placed. The A factor for this resonator is over 20Gs/√W. Analysis of resonance circuit shows a very wide resonance band (small quality factor - about 300). This is the desired feature in pulse EPR spectroscopy.

Opisany rezonator zbudowany został ze srebrnego drutu o średnicy 0.2 mm uformowanego w dwuzwojową cewkę o wewnętrznej średnicy 0.8 mm. W porównaniu do rezonatorów wnękowych pracujących w tym samym zakresie częstotliwości, przedstawiony rezonator helikalny stanowi niewielki ich ułamek objętości. Cewka jest zawieszona nad linią mikropaskową podłączoną do mostka mikrofalowego spektrometru EPR. Rezonator zbudowany został z przeznaczeniem do badań uwodnionych próbek biologicznych w paśmie X. Głównym zamierzeniem autorów było udoskonalenie sprzężenia rezonatora z mikropaskową linią zasilającą. Przeprowadzone symulacje i rzeczywiste pomiary rozkładu pola elektromagnetycznego ujawniły dużą symetrię i olbrzymią koncentrację pola magnetycznego wzdłuż głównej osi rezonatora, w miejscu gdzie znajduje się badana próbka. Współczynnik A dla opisanego rezonatora przewyższa wartość 20 GS/√W, natomiast pasmo rezonansowe jest bardzo szerokie - mała dobroć układu - 300. Powyższe cechy rezonatora są pożądane w impulsowej spektroskopii EPR.