Cầu vi sóng
Cầu vi sóng chứa cả nguồn vi sóng và máy dò. Các kính hiển vi cũ sử dụng một ống chân không gọi là klystron để tạo ra các lò vi sóng, tuy nhiên các bộ phổ kế hiện đại sử dụng một diode Gunn. Ngay sau khi nguồn vi sóng có một bộ cách ly nhằm giảm bất kỳ sự phản xạ nào trở lại nguồn mà có thể gây ra các dao động trong tần số vi sóng . Nguồn vi sóng từ nguồn sau đó được truyền qua một bộ ghép hướng chia tách vi sóng thành hai đường dẫn, một hướng đối với khoang và phần còn lại là nhánh tham chiếu. Dọc theo cả hai đường dẫn có một bộ suy hao biến đổi có trong thiết bị cho phép điều khiển chính xác lưu lượng vi sóng. Điều này cho phép kiểm soát chính xác cường độ của lò vi sóng đối với những trải nghiệm mẫu. Trên cánh tay tham chiếu sau bộ suy hao biến có một bộ dịch pha xác lập mối quan hệ pha định nghĩa giữa tín hiệu tham chiếu và phản xạ cho phép phát hiện nhạy cảm giai đoạn.
Hầu hết các máy EPR đều là máy phản xạ phản xạ có nghĩa là máy dò chỉ nên nhìn thấy bức xạ vi sóng trở lại từ khoang. Điều này đạt được bằng cách sử dụng thiết bị được biết đến như là thiết bị thông tin dẫn hướng bức xạ vi sóng (từ nhánh đang hướng về phía khoang) vào trong khoang. Phóng xạ vi sóng phản xạ (sau khi hấp thụ bởi mẫu) sau đó được truyền qua bộ tuần hoàn hướng tới máy dò để đảm bảo nó không quay trở lại nguồn vi sóng. Tín hiệu tham chiếu và tín hiệu phản xạ được kết hợp và truyền tới diode phát hiện chuyển đổi công suất vi sóng thành dòng điện.
Sự cần thiết cho cánh tay tham khảo
Ở mức năng lượng thấp (dưới 1 μW), dòng điện diode tỷ lệ với năng lượng vi sóng và máy dò được gọi là máy dò luật vuông. Ở mức công suất cao hơn (lớn hơn 1 mW), dòng điện diode tỷ lệ thuận với căn bậc hai của điện cực vi sóng và máy dò được gọi là máy dò tuyến tính. Để có được độ nhạy tối ưu cũng như thông tin định lượng, diode nên được hoạt động trong vùng tuyến tính. Để đảm bảo máy dò đang hoạt động ở mức đó, cánh tay chuẩn sẽ phục vụ cho việc “thiên vị”.
Nam châm
Trong một máy EPR, bộ phận từ tính bao gồm từ tính với nguồn điện chuyên dụng cũng như cảm biến trường hoặc bộ điều chỉnh như đầu dò Hall. Các máy EPR sử dụng một trong hai loại nam châm được xác định bởi tần số vi sóng hoạt động (xác định yêu cầu về cường độ từ trường). Đầu tiên là một nam châm điện nói chung có khả năng tạo ra cường độ trường lên đến 1,5T làm cho chúng thích hợp cho các phép đo sử dụng tần số băng tần Q. Để tạo ra các cường độ trường thích hợp cho các nam châm siêu dẫn hoạt động ở băng tần W và tần số cao hơn được sử dụng. Từ trường đồng nhất trên thể tích mẫu và có độ ổn định cao ở trường tĩnh.
Bộ cộng hưởng vi sóng (khoang)
Bộ cộng hưởng vi sóng được thiết kế để tăng cường từ trường vi sóng ở mẫu để tạo ra quá trình chuyển đổi EPR. Nó là một hộp kim loại có hình chữ nhật hoặc hình trụ tương đồng với lò vi sóng (như một ống cơ quan với sóng âm thanh). Ở tần số cộng hưởng của lò vi sóng trong khoang còn lại trong khoang và không phản xạ lại. Resonance có nghĩa là khoang lưu trữ năng lượng vi sóng và khả năng của nó để làm điều này được cho bởi các yếu tố chất lượng (Q), được xác định bởi phương trình sau đây:
Giá trị của Q càng cao thì độ nhạy của máy quang phổ càng cao. Năng lượng tiêu tan là năng lượng bị mất trong một giai đoạn vi sóng. Năng lượng có thể bị mất đối với các bức tường bên của khoang như lò vi sóng có thể tạo ra các dòng điện mà lần lượt tạo ra nhiệt. Hậu quả của cộng hưởng là tạo ra một làn sóng đứng bên trong khoang. Các sóng đứng điện từ có các thành phần điện và từ trường chính xác ở khâu pha. Điều này tạo ra lợi thế khi điện trường cung cấp sự hấp thụ không chủ đạo của lò vi sóng, từ đó làm tăng năng lượng tiêu tan và làm giảm Q. Để đạt được các tín hiệu lớn nhất và vì thế độ nhạy, mẫu được đặt sao cho nó nằm trong từ trường cực đại và điện trường tối thiểu. Khi cường độ từ trường sao cho một sự kiện hấp thụ xảy ra, giá trị của Q sẽ giảm do mất thêm năng lượng. Điều này dẫn đến sự thay đổi của trở kháng nhằm ngăn chặn khoang được kết hợp một cách nghiêm trọng. Điều này có nghĩa là lò vi sóng bây giờ sẽ được phản xạ trở lại máy phát hiện (trong cây vi sóng), nơi phát hiện thấy một tín hiệu EPR