Способ измерения времени парамагнитной релаксации

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (11) 56889!

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19.03.76 (21) 2336457/25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 15.08,77. Бюллетень ¹ 30 (45) Дата опубликования описания 23.11.77 (51) М.Кл е G 01 N 27/78

Государствеииый комитет

Совета Мииистроа СССР по делам изобретений н открытий (53) УДК 538.113 (088.8) (72) Автор изобретения

И. М. Батяев

Пермский ордена Трудового Красного Знамени государственный университет имени А. М. Горького (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕН

ПАРАМАГНИТНОЙ РЕЛАКСАЦИИ

Предлагаемое изобретение относится к спектроскопии электронного парамагнитного резонанса и может быть использовано для измерения времен релаксации .в электронных парамагнетиках.

В спектроскопии магнитного резонанса для релаксацио нных нзморений наиболее широко,применяются импульсные методы, основанные на создании,неравновесного состояния в изучаемом парамагнетике (GIIHiII-системе) и наблюдении затем за процессом релаксации системы к равновесному состоянию.

Известен способ, заключающийся в воздействии на изучаемую спин-систему высокочастотным магнитным полем Н1 и адиабатически быстром, прохождении через резонанс изменением поляризующего магнитного поля

Н,Н наблюдении затем (в присутств гн ненасыщающего высокочастотного .поля или без него) процесса релаксации, вектора наманни IeHHocTH спин-системы, из которого и определяются времена релаксации (lj.

Однако известно, что эффективное обращение вектора намагниченности при адиабатически быстром,прохожден:ги возможно л лиь при выполнении условия Hi ) ЛН, где ЛН ширина линии поглощения. Следовательно, в указанных методах, при прохождении через резонанс .на спин-систему необходимо воздействовать импульсом высокочастотного магнитного поля большой мощности. В электронном пар амагнитном резонансе условие

Н,)) ЛН выполнить весьма трудно, что ведет либо к невозможности применения указанiEIbIx методов, либо к снижению их точности и чувствительности.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому изобретению является способ измерения времен парамагнитной релаксации, заключающийся в том, что на изучаемую спиноэую систему воздействуют поляризующим магнитным полем и высокочастотным .насыllIBIOIIIIHIM MBII;HHTEIbIM полем (2).

В известном способе требуется формирование импульсов BbicGKGHBcòoòíoãо магнитного

IloJIEI c большим GTEIQIIIPEIHebi< WIGIIIIIoстей Во включенном и выключенном состоянии, что представляет собой сложную радиотехничес,кую задачу.

При попадании такого импульса на вход чувствительного приемника полезных сигналов приемник на некоторое время (в ремя нечувствительности) теряет способность усиливать сигналы. Следозательно, .в данном случае нельзя измерять зр.мена релаксации короче,времени нечувствительности приемника. Применение же известных методов уменьшения времени нечувствительности сильно усложняет аппаратуру.

Наконец, чувствительность метода им568891

Составитель В. Филиппов

Текред А1. Семенов

Редакrop H. Шубина! корректор В. Гутман

Зпк<-.з 670/!908 Изд. ¹ 677 Тираж 1109 Подписное

414И11П11 Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушскгя паб., д. 4/5

Тпп. X.а-.рьк. фил. пред. «Г1атент» пульсного насыщечия ограничена тем обстоятельствоы, что регистрацию:релаксационного процесса необходимо вести при уров!не мощ ност!! высокочастотного магнгитного поля далеком от насыщения.

Целью изоб!ретения является увел!ичение чувствительности и упрощение аппаратур!ного оформления процесса измерений.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу неравновесное состояние спинозой системы создают путем неадиабатически быстрого изменения поляризующего поля, а затем наблюдают релаксационный процесс в насыщающем высокочастотном поле.

Способ осуществляется следующим образом.

Изучаемая спин-система помещается в поляризующее магнитное поле Н .и перпендикулярное ему высокочастотное магнитное поле Н!. у2Н Т,Та=1, где Т1 и Т2 времена продольной и поперечной релаксации системы, у— гиромагчитное отношение изучаемых спи нов, и о!= 7Н, а — частота колебаний магнитного поля Н,. После установления стационарного режима создается !неравновесное состояние спин-системы путем резкого (за время, меньд,Н шее T,, T,, ) уН!2) изменения бН поляt ризующего ма гнитного поля. оН) ЛН, где

ЬН вЂ” ширина линии поглощения. При этом происходит релаксация продольной Mz и поперечных Мх!и Мк составляющих вектора на— > магниченности М спин-системы к новому равновесному состоянию и !регистрируется мощность Р, поглощаемая спин-системой, откуда и определяются времена релаксации.

После установления в новом состоянии стационарно!го режима (поглощение мощности спин-системой отсутствует) магнитное поле Н резко изменяется на величину бН в об.ратном:направлении. Так ка!к это эквивалентно включению резонансного высокочастотного магнитного поля, то наблю1даются переходные:нутации, затухающие со временем 2 (Т вЂ” 1 "Т вЂ” 1) — 1

Поскольку в изложенном .методе в отличие от метода импульсного насыщения используются импульсы поляризующего ма!гнигного поля и регистрация переходных сигналов ведется при уровне мощности высокочастотного поля, близком к насыщению, то устраняются вышь1!зложенкые недостатки метода им!пульсного гнасыщепия и достигается более высокая чувствительность.

Для измерения используется се!рийный стационарный ЭПР-спекгрометр, к которому до15 бавлена шеирокополосная рагист!рирующая система, а также генератор импульсов тока и модулирующие катушки для создания импульсов поляризующего поля.

По сравнен!ию с методом импульсного,насыщения п редложенны!! метод игмеет преимущества, так как используется более простая аппаратура и достгигается более высокая чувствительность при широком диа!пазоне измеряемых времен релаксации.

25 Формула изобретения

Способ измерения времен па!рамагпитной релаксации, заключающийся в том, что на изучаемую спиновую систему воздействуют поляризующим магнитным полем и высокочастотным насыщающим ма!гнигныи полем, отл и ч а ю щ!и йс я тем, что, с целью увеличения чувсгвительности и упрощения аппаратурнаго оформления процесса измере35 ний, неравновесное состояние спиновой системы создают путем неадиабаничеок!и быстрого изменения поляризующего поля, а затем наблюдают,релаксационный процесс в насыщающем высокочастотном поле.

Источники информации, принятые во внимание п ри эксперпизе:

Патент Великоб!рита!ни и № 1319461, кл. G 01 N 27/78, опублик. 1973.

45 2. Davis С. F. et аl Direct measurement of

Е1есtron spin hattice Relaxation times — Phys

Rev, 1958, III, 1268.