Способ определения времени электронной спин-решеточной релаксации Советский патент 1990 года по МПК G01N24/10 

S

(Л

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.

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

Цель изобретения - расширение диапазона исследуемых вешеств.

Способ осуществляют следующим об- ра. ом.

Для определения времени Ti электронной спин-решеточной релаксации спиновую систему образца возбуждают до образования неравновесной разности населеннос- тей на исследуемом 3eeMaHqBCKOM переходе в приложенном статическом магнитном поле Н, прикладь1 вая в направлении вектора Н импульс HI дополнительного магнитного поля. Осуществляют многократное адиабатически быстрое прохождение (АБП) через резонанс при Но с одновременной регистрацией линии электронного парамагнитного резонанса и определяют время релаксации по результатам регистрации.

Спиновую систему образца возбуждают по механизму магнитного охлаждения прикладывая в направлении вектора IT импульс TU дополнительного магнитного поля. При импульсном воздействии в системе устанавливается разность населенностей п, превышающая термически равновесное значение По этой величины в цсходном статическом магнитном поле Н. Для повышения точности измерений за счет увеличения начального отношения (п-по)по в наблюдаемом релаксационное процессе следует использовать импульса Hi с амплитудой и подобранной оптимальной длительностью т, что позволяет получать (п-по)1. После выключения импульса , проводимого за время, малое или сравнимое с Т|, разность (п-По) хотя бы частично сохраняется. Регистрацию релаксирующей линии ЭПР можно 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 регули05О

О5

;о

ts3

руемой задержкой относительно момента окончания возбуждающего импульса. Технически АБП нетрудно осуществить при помощи имеющихся в составе спектрометра ЭПР модуляционных катущек, либо используя для этого возбуждающие ка- тущки Гельмгольца.

Пример. Исследуемый образец кристал та La2CO3(NO3) 12- 24Н2О помещался в измерительной СВЧ-резонатор спектрометра и находился в общем геометрическом центре импульсных катущек Гельмгольца и основного магнита. К образцу, охлажденному жидким гелием, прикладывалось СВЧ-поле с частотой ,2 ГГц, рабочее статическое Т7, а затем в направлении вектора Н импульс полусинусоидальной формы, пepвoнaчaльj p имеющий произвольные значения и Hj. После окончания импульса осуществляют многократное АБП через резонанс с одновременной регистрацией линии ЭПР. Подбирают TJ и Hi, соответствующие возможно большему превьине- нию измеряемой амплитуды над амплитудой 1о термически равновесной линии ЭПР. Затем при установленных оптимальных значениях 1 8 мс и определяют время TI по функции огибающей амплитуд всех зарегистрированных реализаций линий ЭПР или по формуле

Т,т/1п4-, - г . о

где Ii, Is и lo - амплитуды неравновесных и термически реализаций;

т - интервал времени между тами достижения амплитуд Ij и Ь.

Время релаксации ионов Со равно TI (3±0,5) мс, в пределах ощибки измерений совпадающее с его значением, установленным при тех же условиях по методу насыщающего СВЧ-импульса. Расчетлюбых двух равновесной

моменным путем установлено, что объемная концентрация ионов Со в кристалле составляет 24- cм т. е. в 10 раз выше предельной измерительной концентрации ца- рамагнитных центров. Таким образом, пр длагаемый способ позволяет расщирить (по сравнению с известными) диапазон исследуемых веществ, т. е. определять время релаксации с необходимой точностью как в разбавленных, так и в концентрированных

парамагнитиках, и, кроме того, измерять частотные зависимости времен Ti(v) электронной спин-рещеточной релаксации при фиксированной частоте vo электромагнитного поля, что сильно упрощает технически и удещевляет измерения, поскольку они могут проводиться на одном спектрометре ЭПР.

0

5

Формула изобретения

Способ определения времени электронной спин-рещеточной релаксации, включающий возбуждение спиновой системы образца до образования неравновесной разности населенной на зеемановском переходе. в приложенном статическом магнитном поле П, 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, отличающийся тем, что, с целью расщирения диапазона исследуемых веществ, спиновую систему образца возбуждают, прикладывая в направлении вектора Н импульс Н дополнительного магнитного поля, при этом его амплитуда , а длительность импульса определяется условиями создания максимальной неравновесной разности насе- ленностей на зеемановском переходе.

5