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Spectrum儀器數字化儀及AWG成為裝置核心
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，但不同之處在于它研究的對象是未配對的電子而不是原子核，比如質子。它被用于研究化學、生物學、材料科學和實體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，如此重的裝置一般會被放置于地下室。位于美國波士頓附近的Bridge12公司推出了一款新一代EPR光譜儀，其成本約為現有儀器的一半，尺寸和重量也隻達到了現有儀器的十分之一。是以，使用者可以将其放置于任意樓層。該裝置的系統核心是由Spectrum儀器的兩款産品構成，一個是用于産生脈沖的任意波形發生器，另一個則是用于捕獲傳回信号的數字化儀。
Bridge 12 推出更小、更輕且更具成本效益的EPR光譜儀，并将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EPR光譜儀的平台使用了最新的技術。這使我們研發的下一代産品要比市面上既有的産品更小巧且更緊湊。我們的很多客戶都是大學的研究人員，他們通常會通過合作的方式來使用這項技術。然而，我們此次推出的全新産品不僅具有價格優勢而且技術先進，為更多該領域的研究人員開啟了這項技術的大門。除此之外，我們還降低了該裝置的使用門檻，任何科學家都可以将其用于研究，這也使EPR光譜儀得到了更廣泛的應用。我們的控制軟體直覺易用并配有很多自動化功能，不僅設定簡單，還能立刻檢查出任何出錯的地方。簡而言之，您不必成為EPR光譜儀的專家也能輕松獲得實驗結果。”
EPR的工作原理
EPR光譜儀可被用于結構生物學。它能夠通過自由基之間的距離來确定（膜）蛋白質的折疊形狀。這将為蛋白質如何與其他分子或蛋白質互相作用提供了深入的見解。其原理是将兩個自旋标簽(标記)附着在蛋白質上，并使用脈沖偶極光譜（脈沖EPR光譜儀的一種形式）測量它們之間的距離來完成的。自旋标簽是特殊設計的非反應性自由基分子。EPR光譜儀可以通過一系列微波脈沖激發自由基并檢測其反應。自旋之間的偶極耦合直接使兩個标記之間産生了距離。自旋标簽對可以放在蛋白質的不同位置以産生一組距離，還可以用來确定蛋白質折疊的三維模型。
低噪聲及子產品化元件
“通過精準的脈沖序列，EPR光譜儀可以測量1 - 100埃範圍内的距離，這就是我們為什麼要使用Spectrum儀器産品的重要原因，因為它們的噪音極低。”Maly表示，“此外，我們的光譜儀采用子產品化設計，使客戶能夠自由選擇他們想要的産品性能。我們從Spectrum旗下的産品中選擇了适用最為廣泛的AWG和數字化儀，而使用者也不必受限于購買特定的卡片。我們認為Spectrum産品可圈可點之處在于它們可以內建在Netboxes，然後通過以太網與電腦連接配接。這樣，我們隻通過一台小巧的電腦，而不是一台足以容納所有卡片裝置或笨重的機架解決方案就能完成全部操作。這也使後期的裝置維修和部件更換變得更加容易。”
圖2：在35GHz Q頻段範圍内運作
在過去幾十年裡，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于建構EPR硬體的裝置。該裝置采用微波技術，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)。但随着5G技術的發展，出現了能夠在35GHz（Q頻段）運作的商用裝置，這對于此次推出的新産品而言更為适用。
AWG在34 GHz下産生的WURST脈沖
根據實驗要求，AWG在200至500 MHz範圍内能夠産生10 - 100 ns長脈沖。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，将微波脈沖送入100W固态放大器。然後，将反射信号向下轉換為200至500 MHz範圍内的IF頻率并發送到數字化儀。在EPR光譜儀中，信号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僞影。
圖2顯示了在現代EPR實驗中使用AWG生成脈沖類型的示例。WURST(寬帶、均勻速率、平滑截斷)脈沖是寬帶微波脈沖，其激發帶寬和輪廓遠遠超過簡單的矩形脈沖。這種脈沖允許在EPR光譜儀中進行寬帶激發，其表現與AWG的性能息息相關。
輕巧磁鐵産生強烈磁場
此外，産生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:“我們使用了一個更小的超導磁體來産生所需的磁場強度。在這個實驗中，樣品總是需要用液氦冷卻到低溫。是以，我們找到了一個不含液體制冷劑（幹式）的磁鐵供應商。這種磁鐵體積小，重量輕，可以産生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，新産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作低溫。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，因為這些産品都是EPR光譜儀所使用的關鍵部件。在設定裝置方面，Spectrum的技術支援也是一流的。如果我們的客戶在使用産品中出現任何問題，我們知道Spectrum将使我們可以信賴的合作夥伴。”
Bridge12 Technologies全新EPS光譜儀現已上市，更多詳情請通路https://www.bridge12.com。
關于Spectrum儀器
Spectrum儀器公司成立于1989年，采用獨特的子產品化理念設計和生産了200多種數字化儀和發生器産品，其中包括PC卡（PCIe和PXIe）以及獨立的以太網裝置（LXI）。三十多年來，Spectrum儀器的客戶遍布全球，産品也被廣泛用于衆多行業領軍企業和知名大學。Spectrum儀器總部位于德國漢堡附近，旗下産品均享受5年質保以及來自工程師團隊的卓越服務。更多詳情，請通路公司官網www.spectrum-instrumentation.com