Способ исследования вещества методом электронного парамагнитного резонанса

 

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса и может быть применено для исследований магнитных и релаксационных свойств возбужденных состояний парамагнитных центров в твердых телах при температурах жидкого гелия. Целью изобретения является расширение класса исследуемых объектов и функциональных возможностей способа. В образце возбуждают звуковые колебания частоты, соответствующей резонансным переходам между основным и возбужденным уровнями парамагнитного центра, в виде последовательности импульсов наносекундной длительности. Регистрируют сигналы ЭПР и релаксационные процессы на частоте следования этих звуковых импульсов. 4 шт. с б (Л 00 N5 о: со vj to

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

Д11 1 G Ol N 24/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ДВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

©О

К)

Cb

Ж

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4039233/31-25 (22) 20.03.86 (46) 30.07.8?. Бюл. Р 28 (71) Казанский государственный уни" верситет им.В.И.Ульянова-Ленина (72) А.А.Антипин, Р.М.Рахматуллин и Ю.К.Розенцвайг (53) 538. 113(088.8) (56) Гешвинд С. Специальные вопросы сверхтонкой структуры спектров ЭПР.—

В кн.: Сверхтонкие взаимодействия в твердых телах. М.: Мир, 1970, с.149162.

Зверев Г.М.Спектроскоп для исследования спин-решеточной релаксации парамагнитных веществ в интервале температур 2 — 60 К. — Приборы и техника эксперимента, 1961, Р 5, с.l09112.

„.SU,, 1326972 А 1 (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЕЩЕСТВА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОННОГО ПАРАМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА (57) Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса и может быть применено для исследований магнитных и релаксационных свойств возбужденных состояний парамагнитных центров в твердых телах при температурах жидкого гелия. Целью изобретения является расширение класса исследуемых объектов и функциональных возможностей способа. В образце возбуждают звуковые колебания частоты, соответствующей резонансным переходам между основным и возбужден ным уровнями парамагнитного центра, в виде последовательности импульсов наносекундной длительности. Регистрируют сигналы ЭПР и релаксационные С„, процессы на частоте следования этих звуковых импульсов. 4 ил.

1326972, 5

Изобретение относится к тех-п1ке электронного парамегнитного резонанса (ЗПР} и может быть применепо для исследований магнитных и релаксациоп-, 5 ных свойстт3 возбужденньгх состояний парамагнитных центров (ПЦ) в твердых телах при температурах жидкого гелия, а также в области теразвуковой дефекТОСКОПИИ 10

Цель изобретения — расширение клас са исследуе1гых объектов и функциональных возможностей способа.

На фиг,1 показано устройство резонатора; на фиг,? — блок-схема спек- 15 трометра ЗПР, реализующего предлагаемый способ; на фиг.3 — релаксационная кривая амплитуды Х сигнала :IIP от первого возбужденного дублета Ег в.к1,!tc.талле LiÓF, при температуре ;:и

4,2 К на частоте. наблюдеп1ия 36,4 П ц„ на фи1.4 — спектр 3IIP от первого и

„3+

Б то 13 О ГО Б О 3 бужд ен 1.1ьгк ду блс 1 о в 1 в кристалле ЫЪГ„при температур".

4,2 К па частоте набгп<-дениц 36„4 ГГц, Для паблюдения сигь1алов ЭГ1Р o t в О 3 б ужд е н ньГх c o c I o ß!EH .It П Ц с эн е-. р г не и уровней Г - - 50 см при температурах жидкого гелия помещают исследуемый образец 1 в отражательный измеритель- 30 нььй резонатор 2, наклацывают EIQ образец СВЧ магнитное поле:, которое создают пода-EOEI! СВЧ-мощности от СВЧ-генератора 3 через циркулятор 4 по во11новоду 5 в резонатор при сон11адснии частоты колебаний СВЧ-генератора и собственной частоть1 резонатора, и с

tIONO!EE1E EO 9 JIQIi TpONE1 r EI": га 6 — IIO (I OIEEE ное магнитное попе Н„, обеспечивающее условие наблюдения ЭПР ПЦ 13 ьозбуж-,б денном состоянии. С помощью генерато,ра 7 звука, управляемого генератором

8 электрических импульсов, возбуждают в образце звуковые колебания частоты, соответствующей резонансным переходам между основным и возбужденным уровнями ПЦ, в виде последовательности импульсов наносекунцной длительности. Возникающий после действия звукового импульса сигнал ЭПР регистрируют с помощью супергетеродинного приемника 9 и многоканального анали-, затора 10 импульсов, синхропизованного с частотой следования импульсов генератора 8. 55

Экспериментальная проверка способа.проводилась на супергетеродинном

ЭПР-спектрометре с рабочей частотой

36,4 ГГц и полосой пропускания 8 МГц.

ИспОльзОвался Отражательный резОна тор цилиндрического типа на волну Н 11 который помещался в сосуды Дьюара для работы при температурах жидкого гелия. Исследуемьгй образец диаметром 2,5 мм помещался одним торцом в пучность магнитного СВЧ-поля резонатора через центральное отверстие настроечного бесконтактного поршня. В опытах применялись генератор электрических импульсов Г5-27А и многоканальный анализатор импульсов с числом каналов 800 и временным разрешением

5 мкс.

Звуковые колебания с энергией

Е < 50 см (область теразвука) могут быть возбуждены в твердых телах при температурах жидкого гелия известными генераторами, которые представляют собой либо металлическую пленку, либо пленочный туннельный диод, либо пленку кристалла с активными центрами. В этих устройствах генерация теразвука происходит при подаче на пленку электрических или световых импульсов.

При гроверке способа в качестве генератора теразвука применялась констаптано13ая пленка сопротивлением

25 См, которая наносилась на торец исследуемого образца, находящийся вне резонатора, вакуумным распылением и на. которую подавались электрические импульсы длительностью 200 нс и амплитудой 18 В. Исследуемый образец— кристалл I.1.У1 с примесью ионов Er — представлял собой цилиндр диаметром

2,5 мм и длиной 5 мм. При выполнении условий резонанса для первого возбуж,ценного дублета (Е=17 см ) Er в

LiYF впервые наблюдался релаксационньй процесс в возбужденном состоянии ПЦ (фиг.3), кбторый характеризуется временами задержки 7, нарастания и спада. Время зацержки определялось режимом распространения теразвука в кристалле, а времена нарастания и спада — величиной спин-решеточного взаимодействия. На фиг.4 по1 казан спектр ЗПР от первого (Е=17см ) и второго (E = 28 см " ) возбужденных дублетов Er в LiYF .

Сигнал ЭПР от,цублета с энергией

28 см= получен впервые.

Предлагаемьгй способ может быть использован для изучения режимов распространения теразвука в твердых телах, причем регистрация звука часто1326972 ты 10 > Гц осуществляется на сравнительно низкой частоте наблюдения ЭПР (10 " Гц) .

Формула изобретения 5

Способ исследования вещества методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР), заключающийся в том,что исследуемый образец с парамагнитными центрами (ПЦ) помещают в отражательный измерительный резонатор, накла. дывают на образец сверхвысокочастотное магнитное поле и постоянное магнитное поле, обеспечивающие условия

ЭПР между подуровнями ПЦ, возбуждают б состояния вещества с энергией уровней Е < 50 см при температурах жидкого гелия, отличающийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов и функциональных возможностей способа, возбуждают состояния с помощью звуковых колебаний частоты, соответствующей резонансным переходам между основным и возбужденным уровнями ПЦ, в виде последовательности импульсов наносекундной длительности и регистрируют сиг-. налы ЭПР и релаксационные процессы на частоте следования этих звуковых импульсов.

1326972

ill

Э

С у е

Ф ф ф

Ф @+a

Ф @Ф ф е е е

Э щ

Ф Ффй ф

Ю @ @ фаад, 3

Составитель А.Федоров

Редактор M.Петрова Техред Л.Олийнык Корректор Е.Рощко

Заказ 3381/39 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Ироизводственно-полиграфическое предприятие,г .Ужгород,ул„Проектная,4