Способ определения параметров структуры твердого магнитоанизотропного вещества

(21) 4149985/31-2 (22) 20.11.86 (46) 30.10.88. Бюл (71) Ленинградский институт им. В.И. электротехническийльянова (Ленина) ин,рпретаНаука,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Жидомиров Г.М. и др. Интеция сложных спектров ЭПР. И,ф1975, с. 215.Авторское свидетельство СССРР 1239571, кл. С 01 И 24/10, 1986,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВСТРУКТУРЫ ТВЕРДОГО МАГНИТОАНИЗОТРОПНОГО ВЕЩЕСТВА(57) Изобретение относится к радиоспектроскопии, в частности к магниторезонансным методам исследованияструктуры веществ. Целью изобретения является повь 1 шение точности определения структурных параметров вещества в сложных случаях наложения линий. В способе снимают ориентационную зависимость спектров магнитного резонанса с перпендикулярной модуляцией статического магнитного поля. В спектрах магнитного резонанса, снятых с перпендикулярной модуляцией для систем с нецелочисленными спинами Я1/2,сохраняются только наиболее информативные - тонкоструктурные анизотропные компоненты, а изотропные составляющие, в том числе и тонкоструктурные, отвечакицие переходам между состояниями+1/2)-ф 1+1/2 ), не прояв- а ляются. Существенным достоинством способа является возможность разрешения анизотропных линий при малых константах взаимодействия и возможность разделения фаэ в твердом веществе, 134338Изобретение относится к радио- спектроскопии, в частности к магниторезонансным методам исследования структуры и состава твердых веществ, и может быть использовано в промышленности в методиках неразрушающего контроля качества продукции радио - спектроскопическими методами.Цель изобретения - повышение точ- .10 ности определения структурных параметров вещества в многокомпонентном спектре.На фиг.1 показано изменение ориентации образца на угол 0 между на 15 правлением статического магнитного :поля и главной осью структуры вещества образца; на фиг.2 - спектр СаРРе для 6 = 20 , снятый в условиях суоперпозиции трех полей: статического , магнитного напряженностью Н, модулирующего его переменного магнитно го поля, вектор напряженности кото-рого коллинеарен с вектором Н и высокочастотного электромагнитногоу поля, вектор напряженности Н последнего поля перпендикулярен к векторам ; напряженности двух первых полей; на ; фиг.З - спектр образца СаР( Ге) для6 = 20 снятый в трех взаимно перУ10 пендикулярных полях: статическое магнитное поле напряженностью Н , моду-. лирующее его переменное магнитное поле, вектор напряженности которого перпендикулярен вектору Н и высокочастотное электромагнитное поле, век тор напряженности последнего поля перпендикулярен к векторам напряженности двух первых полей.При перпендикулярной модуляции статического магнитного поля и синх- .40ронном детектировании сигнапа на первой модуляционной гармонике спектра для системы с нецелочисленными, большими чем 1/2 спинами, взаимодействую- . щими с аксиально-симметричными внутрикристаллическими полями, центральная изотропная компонента (переход-1/2+ф+1/2 не проявляется множитель (ш + 1/2) обращается в нуль, и в спектрах магнитного резонанса, снятых с перпендикулярной модуляцией, отсутствуют все изотропные компоненты, имеющиеся в спектрах с продольной модуляцией, что допускает более точное и простое определение параметров структуры. Существенно при этом, что перпендикулярная модуляция при условии Н/Н( 1, где Н - напряженность поля модуляции, не возмущает структурь: энергетических уровнейспиновой системы (т.е. модуляцияадиабатическая), поэтому угловая за -висимо сть резонансных частот такаяже, как и при продольной модуляции,Как видно из фиг. 2 и 3, в спектрах, снятых при помещении образца всуперпозицию трех взаимно перпендикулярных полей, число компонентуменьшается, при этом сохраняютсятолько анизотроиные компоненты, авсе изотропные, отвечающие переходам+ 1/2)7 1/2 , отсутствуют. Зтимобеспечивается разрешение оставшихсяв спектре анизотропных линий тонкойструктуры, несущих основную информацию о структуре вещества.Дальнейшая обработка спектра(фиг.3) сводится к определению параметров спектральных линий, положенияв магнитном поле ширины, формы линии, из угловой зависимости которыхизвлекается информация о Физико-химических параметрах структуры.Основным достоинством данного способа является повышение точности измерений, следующее из разрешения линий тонкой структуры спектров магнитного резонанса, в случаях, когдаснятие ориентационной зависимостиобычным - на продольной модуляции -способом неэффективно, т.е. при наличии в образце маскирующего эффектаот изотропных компонент близких по-фактору спинов, при малых константах взаимодействия, при углах, близ -ких к "магическому и др.Данный способ позволяет также осуществлять разделение фаз в твердомтеле (например. определять наличиеи вклад в спектр связанной, порождающей анизотропный спектр, и свободнойводы в кристаллогидратах),Дпя демонстрации эффективностипредлагаемого способа приводим результаты эксперимента по снятию ориентационной зависимости спектра образца СаР Ре на частоте 1 О ГГц притемпературе 77 К (фиг.1). Ориентационная зависимость спектра ЗПРСаР Ре) на продольной модуляции известна - она проявляет сильную анизотропию. Анизотропные линии малойинтенсивности на крыльях и в среднейчасти спектра отвечают центрам Ре вссостоянии Й , маскируются широкойизотропной линией примесных кисло 1434338родных центров и не разрешаются на продольной модуляции.Образец СаР (Ге) п-типа проводимости отжигался на воздухе в течение 10 ч при давлении 8 атм и температуре 1200 С, Появившиеся кислородные центры обусловили широкую (ЬН = = 200 Э) изотропную линию (фиг.2), которая практически полностью маскирует тонкую структуру центров железа, При снятии ориентационной зависимости спектра ЭПР этого образца предлагаемым способом на 1-й синфазной гармонике частоты перпендикулярной модуляции получены спектры, в которых присутствовали только анизотропные компоненты, связанные с центрами железа, Изотропная линия кислорода отсутствовала. Полное подавление изотропной компоненты достигалось юстировкой катушек перпендикулярной модуляции (фиг.З).Обработка полученных спектров позволяет определить локальную симметрию ценров Ре в отожженном СаР (Ре), параметр а кубического расщепления, я-фактор и другие константы спинового гамильтониана. Полученные данные полностью согласуются с результатами экспериментов по снятию ориентационных зависимостей спектров ЭПР на образцах СаР (Ге) с продольной модуляцией.формула изобретенияСпособ определения параметровструктуры твердого магнитоанизотропного вещества, включающий получениеспектров магнитного резонанса в зависимости от величины угла между направлением статического магнитногополя и главной осью структуры вещества при наложении на образец суперпозиции статического магнитного, модулирующего переменного, низкочастотного магнитного и высокочастотного электромагнитного полей, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности определения структурных параметров вещества в многокомпонентном спектре, создают статическое магнитное поле, перпендикулярное модулирующему переменному низко частотному магнитному полю, частотакоторого меньше обратных характеристических времен релаксации в веществе, и перпендикулярное двум последним высокочастотное электромагнитноеполе, и получают спектр на синфазнойс модуляцией первой гармонике магнитного резонанса1434338 1 подумаю ЙЮЭ Составитель А.ФедоровТехред А.Кравчук Коррект Редактор М.Петров ерн Заказ 5549/46 ческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Пронэвод но-полиг Тираж 847 ВПИИПИ Государственного по делам изобретений 035, Москва, Ж, РаушПодписноекомитета СССРи открытийкая наб., д, 4/