§ 6. СРАВНЕНИЕ С ЭКСПЕРИМЕНТОМ

При первых попытках проверить изложенную выше теорию выращивались кристаллы с известным количеством растворенной магнитной компоненты [11] (калиевые квасцы с известным содержанием алюминия, замещенного парамагнитным хромом). Уравнение (IX.43) было решено численно при упрощающем предположении однородного распределения парамагнитных примесей. Были вычислены значения для протонов в зависимости от т. Две важные особенности полученных таким

образом численных значений, а именно пропорциональность концентрации примесей и находятся в согласии с формулами (IX.44) и (IX.46), найденными для в § 5. Качественное согласие с экспериментальными кривыми хорошее, теория дает правильный порядок величины для хотя экспериментальные изменения лучше описываются формулой

В качестве другого примера ядерной релаксации под действием растворенных магнитных примесей можно рассмотреть эксперименты, выполненные на монокристаллах фтористого лития [14]. В очень чистом монокристалле при комнатной температуре и поле 6400 эрстед время релаксации оказалось равным 5 мин, мин. В облученном рентгеновскими лучами кристалле образовавшиеся парамагнитные дефекты, такие, как -центры, уменьшают эти времена релаксации до 30 сек для и до 10 сек для

Убедительное доказательство связи между спиновой диффузией и релаксацией было получено при измерении времени релаксации как функции ориентации облученного кристалла по отношению к внешнему полю.

В упрощенной теории, рассмотренной в § 5, мы пренебрегали анизотропией коэффициента для спиновой диффузии. В действительности же вероятность взаимного переворачивания двух спинов, например является произведением двух величин: во-первых, квадрата матричного элемента диполь-дипольного взаимодействия ответственного за это переворачивание во-вторых, функции формы обратно пропорциональной ширине линии которая в таком кристалле, как с двумя магнитными составляющими, обусловлена в основном взаимодействием с ближайшими соседями Если угол между направлением поля и плоскостью (100) кристалла изменяется от 0 до 180°, то, как было найдено из эксперимента, примерно пропорционально ширине линии, а отношение между максимальным и минимальным значениями каждой величины оказалось приблизительно равным двум.

Важным обстоятельством является существование различной угловой зависимости у квадратов матричных элементов входящих в выражения для взаимодействия между одинаковыми ядрами, и у ширины линии, обусловленной главным образом взаимодействием между неодинаковыми ядрами. Однако в кристалле типа в котором ядро кальция имеет спин, равный нулю, эти две величины имеют одно и то же происхождение и одинаковую угловую зависимость, поэтому угловая зависимость должна быть значительно слабее. Простой экспоненциальный характер роста сигнала при приближении к равновесию был также хорошо установлен в

Дальнейшее подтверждение теория получает при изучении времени релаксации как функции ядерной частоты в монокристалле (для фиксированной ориентации кристалла). Согласно (IX.44), это изменение должно быть равно

Время релаксации измерялось при 300 и 77° К на частотах между 4 и На фиг. изображены как функции квадрата ядерной частоты при 300 и 77° К.

То обстоятельство, что кривые на фиг. 59, а в. являются прямыми линиями с точностью до ошибок эксперимента, находится в отличном «согласии с соотношением (IX.57а). Из упомянутых измерений можно

определить значения электронного спин-решеточного времени релаксации парамагнитных примесей. Для рассматриваемого кристалла, используя (IX.57а), находим

Этим значениям не следует слишком доверять в случае нескольких сортов парамагнитных примесей в кристалле: -центров, атомов переходных элементов (железо, кобальт) и т. д.

Для качественного доказательства существования механизма спиновой диффузии интересно сравнить время релаксации, измеренное в отсутствие поля, со значением, экстраполированным с помощью (IX.57а) из измерений в сильном поле.

Фиг. 59. (см. скан) Спин-решеточная релаксация в монокристалле обусловленная парамагнитными примесями. Изображены зависимости четвертой, второй и первой степени как функции квадрата частоты при 300° К (а, в, д) и при 77° К (б, г, е). Линейная зависимость на графиках а и б находится в согласии с теоретической формулой (IX.57а).

Как уже было показано в § 2, вследствие роли, которую играет спин-спиновое взаимодействие в отсутствие поля, нет причин считать эти значения совпадающими. Интересно также

отметить, что при комнатной температуре для отношение

оказалось равным 5,6 для и 2,3 для

Поскольку для в отсутствие поля диффузия спинов может происходить между неодинаковыми спинами и так же как и между одинаковыми спинами (в отличие от случая сильного поля), то появляется: дополнительный механизм, приводящий к сокращению времени релаксации, который отсутствует в где имеет равный нулю спин.