Способ определения пространственного распределения взаимосвязанных частиц различного типа

(19 5 С 01 И 24/12 ННЫЙ НОМИТЕТИЯМ И ОТНРЫТИЯМ ОСУДАРСТО ИЗОБРЕТЕРИ ГКНТ С ОБРЕТ МУ СВИДЕТЕ и Физики минет полупроводрик Оптическое новном сос - Оптика 51, с. 94 лектроннос нородном маг 6,зонансн поглощен ия электромаг - объекта в чсл ПРОСТРАНСТЗАИМОСВЯЗАНН 11 Хбъект неод представля с риемов,икает пр к спосо странст вместногоектромагегистрирония поочеимосвязана и примен м совокупнитных волн, поз вать сигналы это редно от узких у образца. О совме по образцу взаим оляющаяо поглощ тков следуемо ои примесдикалов,способ це-ом распределени частицхарактерив, 2 ил. связанны различного тикам набл па удят в иссле емых г ния примесей Изобретение о зонансному контр ческих свойств о совокупности свя разнотипных резо может быть испол риродных крисдиагностической я комплекс еск ргани квант честв эле материалов опре- взаиморонике д Цельютро ого тела для ипроводниковых и иалов, в минер являет частиц изобретени онцентраци елен 1(71) Институт геохимииралов АН УССР и Институников АН УССР(56) Конькин А.Л, и др.детектирование 1 ЭЯР в отоянии иона Ттп в СаРеи спектроскопия, 1981,Ищенко С,С. Двойнойядерный резонанс в неоднитном поле, - ЯЭТй, 19933, с. 1030,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯВЕННОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВЧАСТИЦ РАЗЛИЧНОГО ТИПА(57) Изобретение относитопределения совместного венного распределения вз ных частиц различного ти мо к веществам, содержащи ности связанных между со ных центров, вакансий, р ядер атомов. В частности лесообразно использовать тносится к мультиреолю локальных Аизибъектов, содержащих занных между собой нирующих частиц, и ьзовано в Физике тверзучения свойств полу- диэлектрических матеалогии при изучении ваниях по Аизике твердого тела дляизучения свойств полупроводниковых идиэлектрических материалов, применяемых в квантовой электронике и микроэлектронике, в геологии для получениясведений об изотопическом распределении в кварце, слюдах и других природных минералах, в медицине для ранней диагностики заболеваний, связанных с комплексными структурными дефектами живых тканей. Целью изобретения является дополнительное определение концентрации частиц. Способ основан на анализе сигналов совместного итных волн частицами иях воздействия на о одным полем. Способ ой набор технических ыполнении которых во ранственная.локализация с резонансного поглощения э совместного распреденарушений решетки вталлах, в биологии имедицине для выявленструктурных дефектовсоединений, а такжесвязанных, резонансным образом поглощающих электромагнитную энергию на разных частотах в различных участках исследуемого объекта.На фиг. 1 представлены; исследуемый,. объект с тремя типами частиц, находящийся в неоднородном поле, х - координатная ось; области поглощения 1 и 2-й волн отмечены штри:;овкой, а зона их перекрытия д х- двойной штриховкой; а также графики зависимостей энергетических уровней частиц от координаты х; расстояние между уровнями определяют резонансные частоты частиц, стрелками показаны частоты электромагнитных волнlкоторыми облучается образец, горизонтальными линиями возле стрелок изображены областипоглощения волн.На Фиг. 2 приведен график, характеризующий концентрацию частиц у(х) в разных участках образца ЬР.Способ осуществляют следующим образом. 251, = 9290 МГц; У= 420 МГ14,24 МГц, д= 0,08 М", =оз = 6,1 МГц дзонд ьдз -- Оэ где о; - резонансная частота частиц1 -го типа с точке х = 01,2,3;У - ширина резонансной линии1частиц 1 -го типа;ъ. - коэффициент связи сдвигарезонансной частоты частицд -го типа и величины поля35фаз"д - резонансная частота часотиц, поглощающих зондирующую волну в точке х = 0коэффициент связи сдвига0 Зондрезонансной частоты частиц, поглощающих зондирующую волну, и величины по.ля Ф.45С помощью электромагнита с клинообразными насадками на полюсах кристалл Ьз.Р подвергается воздействию магнитного поля (ф = Н) с градиентом ЙН/Йх = 25 10 дТ/мм, где ось х50 совпадает с длиной кристалла, а начало оси х (точка х = О) совмещено с началом образца.Подставляя значение градиента магнитного поля и параметров (1) в выражение для Дх, получают: дх550,8 мм. Выделяют в образце зону дх+ = 0,8 мм с координатой центра х+ = 0,4 мм. П р и м е р. Использован кристаллЬР, в котором изучают совместное расПределение трех типов взаимосвязанных частиц; Р - центров (вакансия аниона, захватившая электрон), ядер атомов Атора и ядер атомов лития,Измерения проводятся на супергетеродинном спектрометре, позволяющемрегистрировать совместное резонансноепоглощение СВЧ волны электроннымицентрами и РЧ волн ядрами атомов,Ядерные резонансы возбуждаются вмонтированными в СВЧ резонатор проволочными петлями, к которым подключаютгенераторы РЧ диапазона.Исследуемый образец представляетсобой параллелепипед, имеющий длину1 = 4,8 мм и поперечное сечение 2 хгх 2 мм , Изучаемые частицы - Р-центры, ядра фтора и ядра лития, нумеруемые 1, 2, 3 соответственно, характеризуются согласно справочным даннымпараметрами:ц; у,= 28024 МГц/Т;Гц; р= 40 МГц/М; (1) 05 Мгц у.=-= 16 Мгц/Т;С помощью СВЧ .и РЧ генераторовоблучают исследуемый образец тремяэлектромагнитными волнами, Частотыдвух из них выбирают согласно выражению дляаФ ах" Ю;+у. (х+ ) + (2)о 0 Й. 2 2равными 1,=9136 МГц и =14,28 МГц, используя в формуле (2) для определения , верхний, а для 11 " нижний ряд знаков. Третью волну используют в качестве зондирующей, выбирая ее частоту, согласно зон= 1 - ФзоА/3равной 1, = 6,08 МГц. Па формуле для максимального значения частоты зондирующем волны зонд 1 о +дф о зонд1 + получаютзонд .С 1 х 2 зонд= 6,32 МГц.1Регистрируют спектрометром сигналсовместного поглощения всех трех волн в процессе развертки частоты зондирующей волны от значенияд= = 6,08 МГц да Я = 6,32 МГц. Амп- литуда наблюдаемого при этом сигнала, пропорциональна числу изучаемых час-, тиц в выделенной зоне образца.Изменяя частоты СВЧ и РЧ генераторов, увеличивают частотыи д= 5 б МГц и Л 1 = 0,08 МГц вычисг фляя их по формуле д 11 = ч. - ахи,йхЭтим самым перемещают выделенную зо-5ну в исследуемом кристалле на величину, равную ширине зоне. Повторяютпроцесс регистрации сигнала, амплитуда которого теперь пропорциональначислу изучаемых частиц в участке образца, ограниченном новым положением зоны.Увеличение частот 1 и 4 и1измерение сигнала производят и = 5раз и о наблюдаемым сигналам судято совместном распределении Р-центрови связанных с ними ядер атомов фтораи ядер атомов лития в кристалле 1 ЛГ,Способ позволяет определять локальные свойства объектов, содержащих взаимосвязанные разнотипные частицы, резонансно поглощающие электромагнитную энергию, что имеет важное значение для решения фундаментальных научных и прикладных проблем.Данным способом можно получить информацию о совокупностях взаимосвязанных центров окраски в щелочно-галоидных кристаллах,определяющих ла- З 0зерные свойства этих материалов, обобразованиях примесь-вакансия, являющихся центрами свечения в полупроводниках, а также обусловливающих локальные фазовые переходы в сегнетоэлектриках; о наличии и распределении в минералах примесей и связанныхс ними ядер определенных изотопов,являющихся признаком рудных месторождений в геологии; о комплексах из40радикалов и связанных с ними атомов,определяющих патологические измененияв тканях живых организмов и служащихв медицине показателем ранней стадиизаболевания,624 6ных участках исследуемого объекта, воздействуют на объект полем Ф с градиентом Йф/Йх при произвольном выборе направления оси х, начало которой совмещают с началом объекта, выделяют в объекте зону с размером ахи вдоль оси х и координатой; центахра х= - с учетом ограничения2 облучают объект двумя электромагнитными волнами, частоты которых 4, выбирают согласно условию при этом используют для определения частот волн первой электромагнитной волны верхний ряд знаков, для второй электромагнитной волны - нижний ряд знаков, одновременно облучают объект зондирующей электромагнитной волной, частоту которой выЗонд бирают равнойЗондо ЭонА Эонд о 2 измеряют сигнал совместного поглощения всех электромагнитных волн впроцессе увеличения частоты зондирующей волны от выбранного значениядо значения зонд дф1 эонд =о + Уэонд дхФормула изобретенияСпособ определения пространственного распределения взаимосвязанных частиц различного Рипа, включающий облучение объекта электромагнитными волнами на резонансных частотах и регистрацию поглощения этих волн в условиях неоднородного внешнего поля, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью определения концентрации частиц, взаимосвязанных, резонансным образом поглощающих электромагнитнуюэнергию на разных частотах в различувеличивают частоты электромагнитныхволн на величину .йф б,: у, ах+,повторяют измерение сигнала совместного поглощения всех электромагнитных волн, причем увеличение частот электромагнитных волн и измерение сигнала совместного поглощения всехэлектромагнитных волн производят и =11539624зон о зонд Хзонд зсмк 1 1 ВЮСИ Составитель В,Покатил Техред М, Ходанич Редактор А.Маковская ор Н. Король Тираж 486 Подписноеенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 аказ 212 ВНИИПИ Госуд сигналам судят о концентрации и сов,местном распределении частиц в объекте,где 1 - номер электромагнитной волныи типа частиц, поглощающихэту волну;д; - ширина резонансной линии час-,тиц 1-го типа;. - коэЫициент связи сдвига реО 1зонансной частоты частиц х-готипа и величины поля ф;о; - резонансная частота частицз.-го.типа в точке х = 0; оизводственно-издательский комб резонансная частота частиц,поглощающих зондирующую волну, в точке х = 0;ширина резонансной линии частиц, поглощающих зондирующуюволну;максимальное значение частоты зондирующей волны;коэААициент связи сдвига резонансной частоты частиц;поглощающих зондирующую волну, и величины поля Ф;размер исследуемого объектавдоль оси х,Патент", г.ужгород, ул. Гагарина 101