Способ определения знака начального расщепления спинового мультиплета парамагнитного иона

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН й 27/7 ПИСАН ЕТЕНИЯ Е И К АВТОРСКОМ ВИДЕТЕЛЬСТ йт ь яГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(,53) 539.2:539.89 (088.811,56) Лоу В. Парамагнитный резонанв твердых телах. М.: Изд-во "Иностранная литература", 1962, с.94.Альтшулер С.А. и Козырев Б.М.Электронный парамагнитный резонанссоединений элементов промежуточныхгрупп, М.: Наука, 1972, с. 271,54 СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗНАКА НААЛЬНОГО РАСЩЕПЛЕНИЯ СПИНОВОГО МУИПЛЕТА ПАРАМАГНИТНОГО ИОНА(57) Изобретение относится к облати физических измерений и может нти применение при исследовании пармагнитных центров методами спектрскопии. Цель изобретения - обеспечение возможности определения зка начального расщепления спиновомультиплета парамагнитного иона плюбых температурах, С этой цельюна исследуемый образец воздействуюосевым давлением, приложенным вдоглавной оси кристалла, а магнитнополе направляют перпендикулярно кглавной оси. Определяют скоростиизменений положений резонансных лний .спектра ЭПР с изменением давлния, величины и знаки которых опредеют знак начального расщепления. 2 ил(2) 35 40 45 50 55 121Изобретение относится к физическим измерениям и может найти применение при исследовании парамагнитных центров методами радиоспектроскопии (электронного парамагнитного резонанса - ЭПР), например, в кристаллах, претерпевающих структурные фаэовые переходы,Цель изобретения - обеспечение возможности определения знака начального расщепления спинового мультиплета .парамагнитного иона при любых температурах.На фиг. 1 представлены уровни энергий состояний мультиплета иона Ср( спин б = 3/) в магнитном поле Н, направленном вдоль главной оси в случае .3О; на фиг. 2 - то же, в случае ЗО.П р и м е р. Для иона С начальное расщепление равно 22. 2 является параметром спинового гамильтониана, описывающего спектр ЭПР этого иона. Основным мультиплетом является мультиплет со спином 8 = 3/2. В обоих случаях возможны три разрешенных квантово - механических перехода между уровнями мультиплета, которым соответствуют три линии поглощения в спектре ЭПР, показанные на фиг. 1 и 2. Как в случае О ) О, так и 24 О.резонансные линии находятся в одних и тех же полях. Существует различие только в расположении уровней по энергии. Так 1 например, низкополевая линия поглощения (первая) в случае Р( О возникает в результате перехода между двумя наиболее низкими по энергии уровнями. Низкие уровни по закону Больцмана сильнее заселены, а следовательно при Э ( О низкополевая линия наиболее интенсив яка при низких температурах. В случае Э ) О наоборот, низкополевая линия возникает в результате перехода между двумя наиболее высокими по энергии уровнями, и поэтому при Э О низкополевая линия наименее интенсивна. Различие в интенсивностях низко- полевой (Ц и высокополевой Длиний описывается соотношениемЕХР- 2 И/ко 1, (1) где 1 - постоянная Планка;- частота;постоянная Больцмана;Т - температура по Кельвину.В случае использования широко распространенных спектрометров, ра 8322 2 ботаюших на частоте 4 1 О ГГц, дляполучения различия в интенсивностях3, и 3 в 107 (без воздействия давления) необходимо проводить иссле-.дование при Т = 8 К,В предлагаемом способе измерениеспектров ЭПР осуществляется при направлении магнитного поля перпендикулярно главной оси кристалла и одновременном воздействии на образец осевого давления, приложенного вдольглавной оси кристалла.Осевое давление 1) , приложенноевдоль оси симметрии кристалла, изменяет величину аксиальной компоненты внутрикристаллического поля,действующего на парамагнитный ион.Это отражается на изменении параметра начального расщепления 3, что в свою очередь приводит к изменению положений резонансных линий в магнитном поле.Изменение положения в магнитномполе К - той резонансной линии спект ра (Ня 1 е изменением давленияанЗРзависит от скорости изменения параметра начального расщепления с из(1дРменением давления(- - согласно соотГ может быть вычислено по извест-.ным выражениям энергий состояниймультиплета. Если магнитное поле Ннаправлено перпендикулярно (под углом) к главной оси кристалла, тоуровни энергий состояний мультиплета в общем случае являются нелинейной функцией параметра Э и в этомслучае Г зависит от 2 . Если определить энаки 3 Нк 9 Р для несколькихрезонансных линий, то можно найтизнаки дЭ /д Р и Рк . Зная знак Рлегко найти и знак З , от которого оно,зависит.Спектр иона Сг (спин б 3/2) ваксиальном кристалле состоит изтрех резонансных линий трех разрешенных переходов с правилом отбораЬ в = ф 1. Осевое давление, приложенное вдоль оси симметрии кристалла,изменяет величину аксиальной компоненты электрического внутрикристаллического поля, действующего на парамагнитный ион, что отразится визменении параметра начального рас3 1 щепления З , что, в свою очередь, приведет к изменению положений резонансных линий в магнитном поле.При направлении осевого сжатия вдоль оси симметрии кристалла Си при направлении магнитного поля Н перпендикулярно оси симметрии, ско-,. рости изменения положений резонансных линий от давления описываются соотношениямигде- фактор спектроскопического.расщепления;- магнетон Бора; Э - параметр начального расщепления; Н, Нд., Н - магнитные поля резонансных линий,Данное соотношение справедливопри условии 1 2(Э/.Для определения знака параметра начального расщепления необходимо при фиксированной температуре получить зависимость положений резонансных линий от давления с целью определения знаков д Н, ЙР, с Н / О Р 3 Н /3 Р . Воспользовавшись первым иЛи третьим уравнением соотношения (3) определить знак параметра 3 Р /АР Воспользовавшись вторым уравнением 28322 4соотношения (3 определить знак параметра начального расщепления 2 познаку 3 Н/3 РПредлагаемым способом исследовалиион Сг в кристалле АЛИСУ 6 НО прикомнатной температуре и частоте1 = 9,0116 ГГц. Изучая влияние осевого давления на спектр ЭПР при НСС,установлено, что б Н,/3 Р = - д Я/ДР =О = -(0,2420,008/э, кг/смЙН/дР = - 0,031 2 0,008/ э), кг/смОпираясь на значения 3 Н, /ОР илиДН /ИР определено, что 3 Э,/3 Р= - (0,226 ф 0,01) 10 см , кг/смОтрицательные значения дЭ /д Р иИН, ИР(3)ко при 3 с О,Формула изобретенияСпособ определения знака начального расщепления спинового мультиплета парамагнитного иона, основанный на измерении спектра электронного нарамагнитного резонанса (ЭПР, о т л и ч а ю щ и Й с я тем что у с целью обеспечения возможности из-, мерений знака начального расщепления спинового мультиплета парамагнитного иона при любой температуре, на исследуемый кристалл одновременно воздействуют осевым давлением, приложенным вдоль главной оси кристалла, при этом магнитное поле направляют перпендикулярно к главной оси, определяют скорости изменений положенийЗ 5 резонансных линий спектра ЭПР парамагнитного иона в магнитном поле с изменением давления, величины и знаки которых определяют знак параметра начального расщепления.40= 1/2 Составитель А.Федоровор И,Сегляник Техред М.Пароцай Корректор симишинец . аз 112 7 Подписноитета СССР ытии наб.,4 Патент", г.ужгород, ул.Проектная 3 Тираж ВНИИПИ Госу по делам 113035, Москв рственного комобретений и оЖ, Раушск