实验装置由电磁铁系统，微波系统和电子检测系统等组成1．电磁铁系统由电磁铁，励磁电源和调场电源组成，用于产生外磁场B= BD +BAcos ωt励磁电源接到电磁铁直流绕组，产生BD通过调整励磁电流改变BD调场电源接到电磁铁交流绕组，产生BAcos ωt，并经过相移电路接到示波器X轴输入端2．微波系统（1） 三厘米固态信号源：产生微波信号2） 隔离器：只允许微波从输入端进，从输出端出起隔离微波源与负载的作用3） 可变衰减器：用于调整输入功率4） 波长计：用来测量微波波长，使用时调整螺旋测微计，在示波器上会出现吸收峰，或微安表指示大幅度下降，根据螺旋测微计的读数查表，即可得到吸收峰处的微波频率5） 调配器：使两种不同阻抗的微波器件达到匹配的可调器件，匹配就是将输入的波完全吸收，没有反射6） 检波器：用来测量微波在测点的强度7） 谐振腔：本实验使用TE型谐振腔，腔内形成驻波，将样品置于驻波磁场最强的地方，才能出现磁共振微波从腔的一端进入，另一端是一个活塞，用来调节腔长，以产生驻波，腔内装有样品，样品位置可沿腔长方向调整8） DPPH样品：密封在细尼龙管中，置于谐振腔内图（1）魔T示意图（9） 魔T：它有4个臂，相对臂之间是互相隔离的。
当4个臂都匹配时，微波从任一臂（如臂4）进入，则等分进入相邻两臂（2、3），而不进入相对的臂（1）但当相邻两臂（2、3）若有反射则能进入相对臂这样将臂3接谐振腔，臂2接匹配器，臂1接检波器，当样品产生磁共振吸收微波能量改变魔T匹配状态时，就有微波从谐振腔反射回来进入检波器图（2）谐振腔示意图3．电子仪器（1） 微安表：测量检波电流2） 示波器（3） 特斯拉计：测量静磁场强度实验内容和步骤1．微波波长和谐振腔的调整（1） 将可变衰减器调到100打开三厘米固态波信号源的电源，“工作状态”置“连续”档预热20分钟2） 将谐振腔活塞调到140mm，即腔长调到140mm；样品位置调到70mm3） 根据谐振腔长度应为，即半波导波长的整数倍，n取6，由式（7）计算出所需的入射波波长λ和相应的谐振频率此时谐振腔内为TE106波4） 调整可变衰减器，使检波电流为70微安调整微波频率，方法如下：参考“频率—测微器刻度对照表”上的数值，仔细调整频率测微器（垂直方向的测微器），并用波长计测量微波频率，直到出现谐振频率测量后将波长计调到远离谐振频率的位置5） 微调谐振腔活塞和样品位置，使检波电流最小此时样品位于谐振腔中微波磁场最强位置。
2．ESR信号的观测（1） 将励磁电源电压调到0，打开励磁电源，打开扫场电源调整示波器为XY工作方式，两通道都置“AC”档，X灵敏度置10mV/DIV，Y灵敏度置1V/DIV，开示波器2） 断开微安表，可变衰减器下调，将在1.5—2.1A范围内在仔细调整励磁电流，使示波器显示共振峰，调整调配器，使共振峰如图（4）所示在此过程中，需要调整示波器和可变衰减器，使示波器能够清晰显示共振峰可变衰减器不要调的过小，一般不低于30，以保护检波器3） 调整扫场电源的相位，使两共振峰重合调整励磁电流使共振峰居中记录励磁电流值用特斯拉计测量磁场4） 移动样品位置，测出各共振信号出现的位置z1 , z2 , z3…图（4）共振吸收峰改变谐振腔腔长，重复以上步骤，得到另外几组组数据3．数据处理（1）计算g因子2）求波导波长λg （6） 与由波长表测量λ所得到的 （7）相比较,其中波导宽度a=22.8mm注意事项1． 磁极间隙的大小由教师调整，学生不要调整，以免损坏样品腔。
2． 样品位置和腔长调整不要用力过大、过猛，防止损坏3． 保护特斯拉计的探头防止挤压磕碰，用后不要拔下探头4． 励磁电流要缓慢调整，同时仔细注意波形变化，才能辨认出共振吸收峰回答问题1． 本实验中谐振腔的作用是什么？腔长和微波频率的关系是什么？2． 样品应位于什么位置？为什么？3． 扫场电压的作用是什么？图（3）实验装置图由于使用新设备本实验，本实验讲义做了较大修改，如有不妥之处，请各位老师和同批评指正另外，仪器尚在完善中，实际情况和实装置图及实验步骤可会有些出入，望在实验中稍加注意。