Способ определения времени электронной спин-решеточной релаксации

 

Изобретение относится к радиоспектроскопии, а именно к измерению времени электронной спинрешеточной релаксации в твердых парамагнетиках. Целью изобретения является расширение диапазона исследуемых веществ. Спиновую систему образца возбуждают, прикладывая в направлении вектора статического магнитного поля импульс дополнительного магнитного поля. Осуществляют многократное адиабатически быстрое прохождение через резонанс с одновременной регистрацией, определяют время релаксации.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1606921 (5I ) 5 G 01 М 24/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4283170/31-25 (22) 13.07.87 (46) 15.11.90. Бюл. № 42 (71) Казанский государственный университет им. В. И. Ульянова-Ленина (72) Ф. С. Имамутдинов и А. Х. Хасанов (53) 539. 143.4 (088.8) (56) Патент Великобритании № 1319461, кл. G 01 N 27/78, 1973.

Castle J. G., Chester P. F., Wagner P. Е.

Phys. Rev. 1960, ч 119, № 3, р. 953-961.

Изобретение относится к радиоспектроскопии, а именно к измерению времени электронной спин-решеточной релаксации в твердых парамагнетиках.

Цель изобретения — расширение диапазона исследуемых веществ.

Способ осуществляют следующим обра:ом.

Для определения времени Ti электрон,ой спин-решеточной релаксации спиновую систему образца возбуждают до образования неравновесной разности населенностей на исследуемом зеемановском переходе в ппиложенном статическом магнитном поле Н, прикладывая в направлении вектора Н импульс Й; дополнительного магнитного поля. Осуществляют многократное адиабатически быстрое прохождение (АБП) через резонанс при Н0 с одновременной регистрацией линии электронного парамагнитного резонанса и определяют время релаксации по результатам регистрации.

Спиновую систему образца возбуждают по механизму магнитного охлаждения прик2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВРЕМЕНИ

ЭЛЕКТРОННОЙ СПИН-РЕШЕТОЧНОЙ

РЕЛАКСАЦИИ (57) Изобретение относится к радиоспектроскопии, а именно к измерению времени электронной спин-решеточной релаксации в твердых парамагнетиках. Целью изобретения является расширение диапазона исследуемых веществ. Спиновую систему образца возбуждают, прикладывая в направлении вектора статического магнитного поля импульс дополнительного магнитного поля.

Осуществляют многократное адиабатически быстрое прохождение через резонанс с одновременной регистрацией, определяют время релаксации. ладывая в направлении вектора Н импульс

Т дополнительного магнитного поля. При импульсном воздействии в системе устанавливается разность населенностей и, превышающая термически равновесное значение по этой величины в исходном статическом магнитном поле Н. Для повышения точности измерений за счет увеличения начального отношения (n — np) np в наблюдаемом релаксационном процессе следует использовать импульса Н с амплитудой Н Н и подобранной оптимальной длительностью т,, что позволяет получать (и — n0) )l.

После выключения импульса Н;, проводимого за время, малое или сравнимое с Т, разность (и — no) хотя бы частично сохраняется. Регистрацию релаксирующей линии

ЭП P мож но проводить при двухкратном или большем числе АБП через резонанс в одном цикле возбуждения системы или в режиме нескольких таких циклов с интервалами времени между ними, много большими ожидаемого времени Ть при однократном (в каждом цикле) АБП с регули1606921

Формула изобретения з руемой задержкой относительно момента окончания возбуждающего импульса. Технически АБП нетрудно осуществить при помощи имеющихся в составе спектрометра ЭПР модуляционных катушек, либо используя для этого возбуждающие катушки Гельмгольца.

Пример. Исследуемый образец кристалла

1.а СОз(1ЧОз) 2 24Н О помещался в измерительной СВЧ-резонатор спектрометра и находился в общем геометрическом центре импульсных катушек Гельмгольца и основного магнита. К образцу, охлажденному жидким гелием, прикладывалось СВЧ-поле с частотой о=14,2 ГГц, рабочее статическое поле Н, а затем в направлении вектора Н импульс полусинусоидальной формы, первоначально имеющий произвольные значения т; и H.. После окончания импульса осуществляют многократное АБП через резонанс с одновременной регистрацией линии ЭПР. Подбирают т и Н;, соответствующие возможно большему превышению измеряемой амплитуды 1 над амплитудой 1о термически равновесной линии ЭПР.

Затем при установленных оптимальных значениях т =8 мс и }1 =2кЭ определяют время 7 по функции огибающей амплитуд всех зарегистрированных реализаций линий ЭПР или по формуле

Т =т/1и -

/ — /

«-1, где 11) 12 и 1о — амплитуды любых двух неравновесных и термически равновесной реализаций; т — интервал времени между моментами достижения амплитуд 1l и 1 .

Время релаксации ионов Св равно

Ti= (3+-0,5) мс, в пределах ошибки измерений совпадающее с его значением, установленным при тех же условиях по методу насыщающего СВЧ-импульса. Расчетным путем установлено, что объемная концентрация ионов Со" в кристалле составляет 24 10з см, т. е. в -10 раз выше предельной измерительной концентрации царамагнитных центров. Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить (по сравнению с известными) диапазон исследуемых веществ, т. е. определять время релаксации с необходимой точностью как в разбавленных, так и в концентрированных

10 парамагнитиках, и, кроме того, измерять частотные зависимости времен Т|(v) электронной спин-решеточной релаксации при фиксированной частоте vo электромагнитного поля, что сильно упрощает технически и удешевляет измерения, поскольку они могут проводиться на одном спектрометре

ЭП P.

20 Способ определения времени электронной спин-решеточной релаксации, включающий возбуждение спиновой системы образца до образования неравновесной разности населенной на зеемановском переходе в приложенном статическом магнитном поле

Н, изменение магнитного поля, позволяющее осуществить многократное адиабатически быстрое прохождение через резонансное значение Но, с одновременной регистрацией линии электронного парамагнитного резонанса, определение времени релаксации по результатам регистрации, отличаюи4ийся тем, что, с целью расширения диапазона исследуемых веществ, спиновую систему образца возбуждают, прикладывая в направлении вектора Н импульс H- дополнительного магнитного поля, при этом его амплитуда Н, Н, а длительность импульса определяется условиями создания максимальной неравновесной разности населенностей на зеемановском переходе.

Составитель Т. Торопкина

Редактор А. Ревин Техред А. Кравчук Корректор С. Шевкун

Заказ 3547 Тира ж 489 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

11 3035, Москва, УК вЂ” 35, Рау ш ск ая наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент>, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101