Способ исследования вещества методом электронного парамагнитного резонанса

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса и может быть применено для исследований магнитных и релаксационных свойств возбужденных состояний парамагнитных центров в твердых телах при температурах жидкого гелия. Целью изобретения является расширение класса исследуемых объектов и функциональных возможностей способа. В образце возбуждают звуковые колебания частоты, соответствующей резонансным переходам между основным и возбужден- ным уровнями парамагнитного центра, в виде последовательности импульсов наносекундной длительности. Регистрируют сигналы ЭПР и релаксационные процессы на частоте следования этих звуковых импульсов. 4 шт. с б (Л 00 N5 о: со vj to

tpue.1

срие. 2

.ed.

tj

фи.З

® ® a e

,

« ч ,

e

5-. t fi/fce 50

HQJJI

фи. 4

Составитель А.Федоров Редактор-М.Петрова Техред Л.Олийнык Корректор Е.Рошко

Заказ 3381/39 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Растаскал наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г .Ужгород,ул,.Проектная,4

Изобретение относится к технике электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и может быть нримеиелю для исследоватш магнитных и релаксацион- ных свойств возбужденных состояний парамагнитных центров (ПЦ) в твердьпс телах при те млература.х жидког о гелия а таклсе в области теразвуковой дефектоскопии ,

Цель изобретения - расширение клас са иccлeдye гвпк; объектов и функциональных возможностей снособа.

На фит,1 показано устройство резо- . натора; на фиг.2 - блок-схема спек- трометра ЭПР, реализующего предлага- емьм способ; на фиг.З релаксационная кривая амплитуды I сигнала ЗПР от первого возбуеденного дублета Ег .Б- кристалле LiYFa. при температуре 4,2 К на частоте иаб.тод1гния 36,4 ГЧ ц; ,на фиг,4 - спектр ЭПР от первого и второго Бозбу ;дденны: дублетов Ег в кристалле LiY F.j. при температуре 4,2 К па частоте наблюдения 36,4 ГГц,

Дця наблюдения сигналов ЭПР от возбу кденкг к состояний ПЦ с энергией уровней температурах жидкого гелия помещают исследуемый образец 1 в отражателт ный измеритель- ньй резонатор 2, накладывают на образец СВЧ магнитное поле, которое создают подачей СВЧ-моп1,ности от СВЧ-ге- нератора 3 через циркулятор 4 по волноводу 5 в резонатор при совпадении частоты колебаний СВЧ-генератора н собственной частоты резонатора, и с электромагнита 6 - постоянное магнитное поле H|.,j обеспечивающее условие наблюдения ЭПР ПЦ в возбуж- денном состоянии. С помощью генератора 7 звука, управляемого генератором 8 электрических импульсов, возбуждают .в образце звуковые колебанш частоты, соответствующей резонансным перехо- дам между основным и возбркденным уровнями ПЦ, в виде последовательности 1-1Мпульсов наносекундной длительности . Вознржающий после действия звукового импульса сигнал ЭПР регист- рируют с помощью суперг.етеродинного приемника 9 и многоканального анализатора 10 иьшульсов, синхронизован- ного с частотой следования импульсов генератора 8.

Экспериментальная проверка способа , проводилась на супергетеродинном ЗПР-спектрометре с рабочей частотой 36,4 ГГц и полосой пропускания 8 МГц.

Использовался отражательный резонатор цилиндрического типа на волну Н который помещался в сосуды Дьюара дпя работы при температурах жидкого гелия, исследуемый образец диаметром 2,5 мм помещался одним торцом в пучность магнитного СВЧ-поля резонатора через центральное отверстие настроечного бесконтактного поршня. В опытах применялись генератор электрических ттульсов Г5-27А и многоканальный анализатор импульсов с число каналов 800 и временным разрешением 5 МКС. . .

Звугсовые колебания с энергией Е : 50 (область теразвука) могут быт возбуждены в твердых телах при температурах жидкого гелия известными генераторами, которые представляют собой либо металлическую пленку, либо пленочный туннельньп диод, либо пленку кристалла с активными центрами . В этих устройствах генерация теразвука происходит при подаче на пленку электрическ1 х или световых импульсов.

При проверке способа в качестве генератора теразв тса применялась кон стантановая .пленка сопротивлением 25 Ом, которая наносилась на торец исследуемого образца, находящийся вн резонатора, вакуумным распьтением и на. которую подавались электрические импульсы д/ ительностью 200 не и амплитудой 18 В. Исследуемьш образец - кристалл LiYF с примесью ионов представлял собой цилиндр диаметром 2,5 мм и длиной 5 мм. При выполнении условий резонанса для первого возбз ж денного дублета ( см М Ег в LiYF4 впервые наблюдался релаксационный процесс в возбужденном состоянии ПЦ (фиг.3), кЬторый характеризуется временами задержки Г, , нарастания и спада. Время задержки определялось режимом распространения теразвука в кристалле, а времена нарастания и спада - величиной спин-решеточного .взаимодействия. На фиг.4 показан спектр ЭПР от первого ( и второго (Е 28 ) возбуж- денных дублетов Ег в LiYF. Сигнал ЭПР от дублета с энергией . 28 см получен впервые.

Предлагаемый способ может быть использован для изучения режимов распространения теразвука в твердых телах , причем регистрация звука часто31

ты 10 Гц осуществляется на сравнительно низкой частоте наблюдения ЭПР (Ю- Гц).

Формула изобретения

Способ исследования вещества методом электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) , заключающийся в том,что исследуемьй образец с парамагнитными центрами (ПЦ) помещают в отражатель- ньш измерительный резонатор, накла- . дывают на образец сверхвысокочастотное магнитное поле и постоянное магнитное поле, обеспечивающие условия ЭПР между подуровнями ПЦ, возбуждают

26972 .

состояния вещества с энергией уровней Е 50 см при температурах жидкого гелия, о тличающийся тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов и функциональных возможностей способа, возбуждают состояния с помощью звзгковых колебаний частоты, соответствующей резо- 0 лансным переходам между основным и возбужденным уровнями ПЦ,,в виде последовательности импульсов наносекунд- ной длительности и регистрируют сигналы ЭПР и релаксационные процессы 15 на частоте следования этих звуковых импульсов.

5