A magnetic resonance spectrometer operating at several fixed frequencies in the millimeter range is designed on the basis of a new generation of microwave bridges and a cryogen-free magneto-optical cryogenic system. The spectrometer allows measurements of EPR in continuous wave and pulse (free-induction decay, FID and electron spin echo, ESE) modes, photo-EPR, and optically detected magnetic resonance (ODMR) in a wide range of temperatures (1.5–300 K) and magnetic fields (up to 7 T with the ability to invert the field). It is based on a line of unified microwave bridges with a powerful oscillator and a superheterodyne receiver. Currently, they operate in W and D bands (at 94 and 130 GHz, respectively), but the frequency bands can be extended. In addition to highly stable fixed-frequency oscillators with narrow spectrum (better than − 100 dBc at 10 kHz offset at 94 GHz), they have variable frequency oscillators, which simplify tuning of the microwave circuit with a resonator and allow operation with frequency modulation when using a non-resonant microwave system. In the latter, it is possible to study large samples and quickly change the operating frequency of the spectrometer, simply replacing the microwave bridge. For all frequencies, the spectrometer uses common hardware and original software. The performance of the spectrometer at 94 GHz and 130 GHz was tested in measurements of CW-EPR, ESE and ODMR of NV defects in diamond single crystals, Tb3+ and Ce3+ ions in yttrium aluminum garnet crystals, nitrogen donors, and V3+ ions in 6H-SiC.

中文翻译：

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基于一系列微波桥和无低温磁光低温恒温器的紧凑型高频 EPR/ESE/ODMR 光谱仪的功能

基于新一代微波桥和无致冷剂磁光低温系统，设计了一种工作在毫米范围内多个固定频率的磁共振光谱仪。光谱仪允许在连续波和脉冲（自由感应衰减、FID 和电子自旋回波、ESE）模式、光 EPR 和光学检测磁共振 (ODMR) 中在很宽的温度范围 (1.5–300 K) 中测量 EPR ) 和磁场（高达 7 T，具有反转磁场的能力）。它基于一系列具有强大振荡器和超外差接收器的统一微波桥。目前，它们在 W 和 D 频段（分别为 94 和 130 GHz）运行，但频段可以扩展。除了具有窄谱的高度稳定的固定频率振荡器（在 94 GHz 的 10 kHz 偏移时优于 − 100 dBc）之外，它们还具有变频振荡器，可简化带有谐振器的微波电路的调谐，并允许在以下情况下进行频率调制使用非谐振微波系统。在后者中，可以研究大样品并快速改变光谱仪的工作频率，只需更换微波电桥即可。对于所有频率，光谱仪使用通用硬件和原始软件。光谱仪在 94 GHz 和 130 GHz 下的性能通过测量金刚石单晶中的 NV 缺陷、钇铝石榴石晶体中的 Tb3+ 和 Ce3+ 离子、氮供体以及 6H-中的 V3+ 离子的 CW-EPR、ESE 和 ODMR 进行测试。碳化硅。它们具有变频振荡器，可简化带有谐振器的微波电路的调谐，并允许在使用非谐振微波系统时进行频率调制。在后者中，可以研究大样品并快速改变光谱仪的工作频率，只需更换微波电桥即可。对于所有频率，光谱仪使用通用硬件和原始软件。光谱仪在 94 GHz 和 130 GHz 下的性能在金刚石单晶中 NV 缺陷的 CW-EPR、ESE 和 ODMR、钇铝石榴石晶体中的 Tb3+ 和 Ce3+ 离子、氮供体以及 6H-中的 V3+ 离子的测量中进行了测试。碳化硅。它们具有变频振荡器，可简化带有谐振器的微波电路的调谐，并允许在使用非谐振微波系统时进行频率调制。在后者中，可以研究大样品并快速改变光谱仪的工作频率，只需更换微波电桥即可。对于所有频率，光谱仪使用通用硬件和原始软件。光谱仪在 94 GHz 和 130 GHz 下的性能在金刚石单晶中 NV 缺陷的 CW-EPR、ESE 和 ODMR、钇铝石榴石晶体中的 Tb3+ 和 Ce3+ 离子、氮供体以及 6H-中的 V3+ 离子的测量中进行了测试。碳化硅。在后者中，可以研究大样品并快速改变光谱仪的工作频率，只需更换微波电桥即可。对于所有频率，光谱仪使用通用硬件和原始软件。光谱仪在 94 GHz 和 130 GHz 下的性能在金刚石单晶中 NV 缺陷的 CW-EPR、ESE 和 ODMR、钇铝石榴石晶体中的 Tb3+ 和 Ce3+ 离子、氮供体以及 6H-中的 V3+ 离子的测量中进行了测试。碳化硅。在后者中，可以研究大样品并快速改变光谱仪的工作频率，只需更换微波电桥即可。对于所有频率，光谱仪使用通用硬件和原始软件。光谱仪在 94 GHz 和 130 GHz 下的性能在金刚石单晶中 NV 缺陷的 CW-EPR、ESE 和 ODMR、钇铝石榴石晶体中的 Tb3+ 和 Ce3+ 离子、氮供体以及 6H-中的 V3+ 离子的测量中进行了测试。碳化硅。