Способ определения знака начального расщепления спинового мультиплета парамагнитного иона

 

Изобретение относится к области физических измерений и может найти применение при исследовании парамагнитных центров методами спектроскопии . Цель изобретения - обеспечение возможности определения знака начального расщепления спинового мультиплета парамагнитного иона при любых температурах. С этой целью на исследуемый образец воздействуют осевым давлением, приложенным вдоль главной оси кристалла, а магнитное поле направляют перпендикулярно к главной оси. Определяют скорости изменений положений резонансных линий спектра ЭПР с изменением давления , величины и знаки которых определиют знак начального расщепления. 2 ил. о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН 5ц 4 G 01 N 27/78

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3778278/24-25 (221 03.08.84 (46) 15.03.86. Бюл. К 10 (7l) Донецкий физико-технический институт АН УССР (72) В.Н.Васюков и С.Н.Лукин (53) 539.2:539.89 (088.81 (561 Лоу В. Парамагнитный резонанс в твердых телах. М.: Изд-во "Иностранная литература", 1962, с.94.

Альтшулер С.А. и Козырев Б.М.

Электронный парамагнитный резонанс соединений элементов промежуточных групп. М.: Наука, 1972, с. 271. (54} СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАКА НАЧАЛЬНОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ СПИНОВОГО МУЛЬТИПЛЕТА ПАРАМАГНИТНОГО ИОНА

„,$0„„121 22 (57) Изобретение относится к области физических измерений и может найти применение при исследовании парамагнитных центров методами спектроскопии. Цель изобретения — обеспечение возможности определения знака начального расщепления спинового мультиплета парамагнитного иона при любых температурах, С этой целью на исследуемый образец воздействуют осевым давлением, приложенным вдоль главной оси кристалла, а магнитное поле направляют перпендикулярно к главной оси. Определяют скорости изменений положений резонансных линий .спектра ЭПР с изменением давления, величины и знаки которых определя- ют знак начального расщепления. 2 ил.

20

30 ношения й„д

dP кdP (2) 35

121

Изобретение относится к физическим измерениям и может найти применение при исследовании парамагнитных центров методами радиоспектроскопии (электронного парамагнитного резонанса — ЭПР), например, в кристаллах, претерпевающих структурные фаэовые переходы.

Цель изобретения — обеспечение возможности определения знака начального расщепления спинового мультиплета .парамагнитного иона при любых температурах.

На фиг. 1 представлены уровни энергий состояний мультиплета иона

С (спин 6 = 3/ ) в магнитном поле Н, направленном вдоль главной оси в случае .3 > 0; на фиг. 2 — то же, в случае З О.

Пример. Для иона С начальное расщепление равно 22. 2 является параметром спинового гамильтониана, описывающего спектр ЭПР этого иона. Основным мультиплетом является мультиплет со спином 8 = 3/2. . В обоих случаях возможны три разрешенных квантово — механических перехода между уровнями мультиплета, которым соответствуют три линии поглощения в спектре ЭПР, показанные на фиг. 1 и 2. Как в случае 3)> О, так и 24 О.резонансные линии находятся в одних и тех же полях. Существует различие только в расположении уровней по энергии. Так например, низкополевая линия поглощения (первая) в случае Р(0 возникает в результате перехода между двумя наиболее низкими по энергии уровнями. Низкие уровни по закону Больцмана сильнее заселены, а следовательно при Э (0 низкополевая линия наиболее интенсивя на при низких температурах. В случае 11) 0 наоборот, низкополевая линия возникает в результате перехода между двумя наиболее высокими по энергии уровнями, и поэтому при Э>0 низкополевая линия наименее интенсивна. Различие в интенсивностях низкополевой (Ц и высокополевой (3 )линий описывается соотношением 1/ = ЕХР (— 2И/ко 1, (1) где 4 — постоянная Планка; — частота; постоянная Больцмана;

Т вЂ” температура по Кельвину.

В случае использования широко распространенных спектрометров, ра8322 2 ботаюших на частоте 4 10 ГГц,.для получения различия в интенсивностях

3, и 4 в 107 (без воздействия давления) необходимо проводить иссле-. дование при Т аа 8 К, В предлагаемом способе измерение спектров ЭПР осуществляется при направлении магнитного поля перпенди кулярно главной оси кристалла и одновременном воздействии на образец осевого давления, приложенного вдоль главной оси кристалла.

Осевое давление P приложенное вдоль оси симметрии кристалла, изменяет величину аксиальной компоненты внутрикристаллического поля, действующего на парамагнитный ион.

Это отражается на изменении параметра начального расщепления 3, что в свою очередь приводит к изменению положений резонансных линий в магнитном поле.

Изменение положения в магнитном поле 1 — той резонансной линии спектеа ра (Ня) е изменением давления ан„ дР зависит от скорости изменения параметра начального расщепления с из(1

tdP менением давления(- — согласно соотГк может быть вычислено по извест-. ным выражениям энергий состояний мультиплета. Если магнитное поле Н направлено перпендикулярно (под углом) к главной оси кристалла, то уровни энергий состояний мультиплета в общем случае являются нелинейной функцией параметра 3 и в этом случае Гк зависит от 3 . Если определить энаки дНк /d P для нескольких резонансных линий, то можно найти знаки d3 /d P и Рк . Зная знак легко найти и знак З, от которого оно, зависит.

Спектр иона Сг (спин 5 = 3/2) в аксиальном кристалле состоит из трех резонансных линий трех разрешенных переходов с правилом отбора

Ьtn =Й1. Осевое давление, приложенное вдоль оси симметрии кристалла, изменяет величину аксиальной компоненты электрического внутрикристаллического поля, действующего на парамагнитный ион, что отразится в изменении параметра начального рас3 1 щепления З, что, в свою очередь, приведет к изменению положений резонансных линий в магнитном поле.

При направлении осевого сжатия вдоль оси симметрии кристалла С и при направлении магнитного поля Н перпендикулярно оси симметрии, ско-,. рости изменения положений резонансных линий от давления описываются соотношениями

q/4 — (I-42/4(2ЙН,) — (I-93 /S(q(IH,) )

42 — (I-НЭ /4(РН ) )/ .4 SD/2 /IH (3/ р ",(4.зэ4/4 (иН1) 3- —,(I-40 /8 (g /IH,) I( где — фактор спектроскопического.расщепления; — магнетон Бора;

Э вЂ” параметр начального расщепления;

Н, Н,, Ha — магнитные поля резонансных линий.

Данное соотношение справедливо при условии hg> 2/Dj.

Для определения знака параметра начального расщепления необходимо при фиксированной температуре получить зависимость положений резонансных линий от давления с целью определения знаков d H dP, d Н / d P

d Н /d P . Воспользовавшись первым иЛи третьим уравнением соотношения (3) определить знак параметра dD d P Воспользовавшись вторым уравнением

218322 4 соотношения (3) определить знак параметра начального расщепления 2 по знаку 21Н, /dP

Предлагаемым способом исследовали ион C(в кристалле AYCf 6 H О при комнатной температуре и частоте

1 = 9,0116 ГГц. Изучая влияние осевого давления на спектр ЭПР при НСС, установлено, что d н,/(Р = — d Я /2 Р =

1О = †(0,242 0,008/э), кг/см

/tlat/д Р = — (0H 031 2 0,008/ э), кг/см

Опираясь на значения cfki /д Р или

J Н /dР определено, что бЭ-/3Р

= — (0,226 0,01) 10 см, кг/см

Отрицательные значения ЗЭ /d Р и Н, / р -.. -. -. (3)-.— ко при 3 (О.

Формула изобретения

Способ определения знака начального расщепления спинового мультиплета парамагнитного иона, основанный на измерении спектра электронного нарамагнитного резонанса (3IIP), отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности из-, мерений знака начального расщепления спинового мультиплета парамагнитного иона при любой температуре, на иссле 30 дуемый кристалл одновременно воздействуют осевым давлением, приложенным вдоль главной оси кристалла, при этом магнитное поле направляют перпендикулярно к главной оси, определяют скорости изменений положений резонансных линий спектра ЭПР парамагнитного иона в магнитном поле с изменением давления, величины и знаки которых определяют знак параметра начального расщепления.

m, Ю

1218322

= -1/Я фиг. 2

Составитель А.Федоров

Редактор И.Сегляник Техред М.Пароцай 1 оРРектоР М.Максимишинец

Заказ 1 128/53

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4,4

Филиал ППП "Патент", r.ужгород, ул.Проектная,4