Способ управления релаксацией многоуровневой спин-системы

 

Изобретение относится к области спектроскопии и может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений. Способ включает двухчастотное импульсное воздействие на многоуровневую спин-систему с частотами заполнения, равными частотам двух переходов, и регистрацию сигналов отклика, по огибающей которого судят об изменении скорости релаксации на одном из переходов за счет изменения длительности импульса накачки на другом переходе. Дополнительно воздействуют двумя РЧ импульсами на регистрируемом переходе и по огибающим основного и стимулированного эха судят о скорости изменения поперечной и продольной релаксаций. Техническим результатом изобретения является выделение и определение основных релаксационных констант на каждом из возбуждаемых переходов спин-системы. 4 ил.

Изобретение относится к области радиоспектроскопии и может быть использовано при изучении структуры и строения химических соединений, а также при разработке квантовых устройств.

Известен способ управления релаксацией многоуровневой спин-системы, включающий изменение расстояния между уровнями энергии путем наложения внешнего магнитного поля параллельно оси кристалла /1/ - Mс Whorter A.L., Meyer J. W. /Solid State Maser Amplifier// Phys. Rev. 1958. V. 109. N 2. P. 312-318.

Данный способ имеет недостатки. Во-первых, он сложен, т.к. необходимо иметь монокристалл и внешний магнит (до 3500 э). Во-вторых, мало изменение времени поперечной релаксации (меньше чем в три раза).

Известен также способ управления релаксацией многоуровневой спин-системы, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра с многоуровневой спин-системой, последовательностью из двух РЧ импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, и регистрацию сигналов отклика, по огибающей которого судят о изменении скорости релаксации на одном из переходов за счет изменения длительности импульса накачки на другом переходе /2/ - Айнбиндер Н.Е., Гречишкин B.C., Осипенко А.Н., Шишкин Е.М. / ЖЭТФ. 1970. С. 1543 - 1548. Он взят нами за прототип.

Данный способ имеет недостаток. Он не позволяет управлять поперечной и продольной релаксацией.

Задачей данного изобретения является разработка способа управления поперечной и продольной релаксацией.

Эта задача решается с помощью существенных признаков, указанных в формуле изобретения: общих с прототипом: способ управления релаксацией многоуровневой спин-системы, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра с многоуровневой спин-системой, последовательностью из двух РЧ импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, и регистрацию сигналов отклика, по огибающей которого судят о изменении скорости релаксации на одном из переходов за счет изменения длительности импульса накачки на другом переходе - и отличительных от наиболее близкого аналога существенных признаков: дополнительно воздействуют двумя РЧ импульсами на регистрируемом переходе и по огибающим основного и стимулированного эха судят о скорости изменения поперечной и продольной релаксаций, причем временные интервалы между первым и вторым, вторым и третьим импульсами устанавливают соответственно меньше времени поперечной и продольной релаксаций, а время воздействия и длительность импульса накачки выбирают в зависимости от необходимой скорости релаксации.

Ниже раскрывается наличие причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения и достигаемым результатом.

Во-первых, предложен способ управления поперечной и продольной релаксацией.

Во-вторых, способ позволяет как увеличивать, так и уменьшать скорость релаксации.

Анализ отличительных признаков предлагаемого изобретения показал, что такой способ управления релаксацией не обнаружен. Он обладает новизной и высоким изобретательским уровнем.

На фиг. 1-4 приведены двухчастотные импульсные программы, которые используются при реализации предлагаемого изобретения. При одночастотном воздействии на переход 3/2-5/2 (KReO₄ ¹⁸⁷Re, J = 5/2, Т =77 К, ν_в = 55,651 МГц), измеренные времена поперечной и продольной релаксаций равны: T₂ = 390 мкс, T₁ = 4800 мкс).

1. Управление поперечной релаксацией Если импульс накачки на одном из переходов подается одновременно со вторым импульсом наблюдаемого перехода (фиг. 1), то наблюдается ускорение скорости поперечной релаксации, т.е. уменьшение времени T₂ наблюдаемого перехода (T₂ = 270 мкс). Если же импульс накачки на одном из переходов подается в промежутке между вторым импульсом и сигналом эха наблюдаемого перехода (фиг. 3), то наблюдается уменьшение скорости поперечной релаксации, т.е. увеличение времени T₂ наблюдаемого перехода (T₂= 455 мкс).

2. Управление продольной релаксацией Если воздействовать импульсом накачки на одном из переходов многоуровневой спин-системы одновременно с третьим импульсом наблюдаемого перехода (фиг. 2), то наблюдается ускорение продольной релаксации, т.е. уменьшение времени T₁ наблюдаемого перехода (T₁ = 3600 мкс). Если воздействовать на один из переходов импульсом накачки в промежутке между третьим импульсом и сигналом стимулированного эха (фиг. 4), то наблюдается уменьшение скорости продольной релаксации, т.е. увеличение времени T₁ наблюдаемого перехода (T₁ = 5800 мкс).

Вышеприведенные примеры рассмотрены в случае 90-градусного импульса накачки. Дополнительное управление релаксацией многоуровневой спин-системы можно получить за счет изменения длительности импульса накачки. Изобретение позволяет получить общее изменение времен релаксации в десятки раз.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет управлять поперечной и продольной релаксацией многоуровневой спин-системы в зависимости от условия возбуждения.

Формула изобретения

Способ управления релаксацией многоуровневой спин-системы, включающий воздействие на образец, содержащий квадрупольные ядра с многоуровневой спин-системой, последовательностью из двух РЧ импульсов с частотами заполнения, равными частотам двух соседних переходов, и регистрацию сигналов отклика, по огибающей которого судят об изменении скорости релаксации на одном из переходов за счет изменения длительности импульса накачки на другом переходе, отличающийся тем, что дополнительно воздействуют двумя РЧ импульсами на регистрируемом переходе и по огибающим основного и стимулированного эха судят о скорости изменения поперечной и продольной релаксации, причем временные интервалы между первым и вторым, вторым и третьим импульсами устанавливают соответственно меньше времени поперечной и продольной релаксации, а время воздействия и длительность импульса накачки выбирают в зависимости от необходимой скорости релаксации.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4