Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике 7.3.2. Техника измеренияПарамагнитный резонанс может наблюдаться при его взаимодействии с высокочастотными полями в системах, предназначенных для сверхвысоких частот. При резонансе изменяется комплексная высокочастотная восприимчивость в единице объема при наличии высокочастотного поля
Для образца, имеющего N ионов на кубический метр со спином
Поглощение энергии
Общее поглощение энергии при резонансе
Образец может находиться в системе с бегущей волной или в объемном резонаторе [458]. Дальнейшее рассмотрение будет проведено для последнего случая. Мощность, поглощаемая в образце:
а поглощаемая стенками:
Если, как это обычно и бывает,
Для колебания вида
в предположении, что образец расположен в месте с максимальной амплитудой высокочастотного поля. Из уравнения (7.71) видно, что образец ведет себя так, как будто он обладает магнитной добротностью
Например, если
и
Если На практике изменения добротности объемного резонатора
Для линейного детектора КСВН равен единице, хотя желательно работать при несколько более слабой связи с тем, чтобы парамагнитный резонанс не рассогласовывал резонатор. В этом случае
Эти коэффициенты связи должны получаться в рабочих условиях, обеспечиваемых, например, при очень низких температурах. Источник мощности желательно стабилизировать; отраженный сигнал, поступающий с Т-образного гибридного соединения или ферритового циркулятора, усиливается и развертывается на экране осциллографа. Магнитное поле для экспериментов по парамагнитному резонансу может быть получено с помощью катушки с воздушным сердечником или катушки Гельмгольца [323], но обычно требуемые значения поля настолько велики, что необходимы электромагниты с железными сердечниками [80]. Так как в миллиметровом диапазоне требуются поля в стабилизации поля [87, 370, 535] применяются измерители протонного резонанса. По принципу действия спектрометры, применяемые при исследованиях парамагнитного резонанса, аналогичны тем, которые используются при исследованиях газов. В приборах, применяемых в экспериментах, используются средства [400] для раздельного определения
Рис. 7. 15. Спектрометр для исследования парамагнитного резонанса. Частота Перестройки резонатора, которая необходима при измерениях по точкам, можно избежать [479], модулируя частоту сердечника через несколько сот килогерц частотой На рис. 7.15 приведена блок-схема типичного спектрометра высокой чувствительности с автоматической записью, разработанного Хиршоном и Френкелем [236]. Частота источника так что детектируются только изменения На вход фазочувствительного детектора подается сигнал с усилителя, настроенного на частоту
Рис. 7. 16. Спектрометр с высокочастотной модуляцией: а — резонатор с внешней петлей связи; б - резонатор с внутренней петлей связи; в — блок-схема спектрометра. Для высокочастотной модуляции магнитного поля в стенке резонатора в том месте, где ток равен нулю, можно прорезать узкую щель. Фактически резонатор может быть использован как катушка с одним витком [89]. Однако обычно более удобно применять небольшую модуляционную катушку, которая расположена (рис. 7.16, а) сразу же после резонатора. Торцевая поверхность представляет собой пластинку из мельхиора, толщина которой равна среднему значению глубин проникновения высокочастотного поля и поля частоты модуляции. К полученной таким образом петле через коаксиальную линию от генератора мощностью В таких спектрометрах с успехом применялись резонаторы из посеребренного химическим способом стекла [35], но резонаторы из эпоксидной смолы [583] оказались более прочными и стабильными [106]. Резонатор из посеребренного пластика дает на частоте Ширина линии парамагнитного резонанса в диапазоне сверхвысоких частот для большинства твердых тел значительно больше ширины характеристической кривой резонатора. Например, при такой небольшой ширине линии, как Когда два вида спиновой системы имеют различные магнитные моменты, которые могут взаимодействовать друг с другом, применим метод, известный под названием двойного резонанса [448]. Если один вид спина насыщен сильным резонансным полем, то поведение спина другого вида может наблюдаться с помощью слабого поля другой частоты. Например, хорошо известный эффект Оверхаузера [366] состоит в усилении ядерного магнитного резонанса полем, частота которого находится в резонансе с частотой процессии спинов электронов. Применение метода двойного резонанса улучшает возможности разрешения поглощения при парамагнитном резонансе за счет ядерного резонанса [164, 165]. При качании частоты высокочастотного поля сверхтонкая структура ясно видна даже в тех случаях, когда она теряется в широкой линии парамагнитного резонанса. Таким образом можно увеличить разрешающую способность в 104 раз, поскольку в данном случае предельная ширина определяется ядерным, а не электронным резонансом. Этот метод был изучен [170] при исследовании структуры
|
1 |
Оглавление
|