Положение линии ЭПР (отношение В к v, или эффективный g-фактор), которое можно определить из экспериментов, несет в себе полезную информацию, однако обычно желательна информация большего объема. Сведения об окружении спинов могут быть получены из анализа ширины и формы резонансной линии (а также ее тонкой и сверхтонкой структур, которые мы рассмотрим несколько позже). При измерениях ЭПР обычно производится развертка поля В (при постоянной частоте v) в интересующей нас области. Можно получить зависимость поглощаемой мощности Р от 5, однако большая чувствительность может быть достигнута при использовании метода фазочувствительного детектора, который позволяет получить производную (dP/dB). На рис. 5.26 представлены поглощаемая мощность Р и ее производная (dPfdB) для простой линии поглощения. Любая из этих зависимостей может быть использована для определения положения Вг максимума поглощения и ширины линии ДЯу на ее полувысоте. Динамика стимулированных переходов вверх и вниз для системы спинов, когда В линейно изменяется во времени и проходит через резонансное значение, была рассмотрена Бло- хом31. Его работа касалась ЯМР, однако она в равной степени ценна и для данной ситуации. Результаты Блоха говорят о том, что если уровень падающей мощности достаточно мал, а скорость развертки достаточно велика, так что AN незначительно отличается от AN0 по всей области развертки магнитного поля, то можно предсказать лоренцеву форму линии: Р= Рмакс[1 + (В — АгР/Г1]-1. (5.115) Максимум Р или ноль (dP/dB) имеют место при В = ВГ. Ширина линии поглощения на полувысоте ДВ1/а = 2Г, а расстояние между экстремумами (peak-to-peak) производной dP/dB 30 Van Vleck J. Я.—Phys. Rev., 74, 1168 (1948). 31 Block F.—Phys. Rev., 70, 460 (1946). 564 Гл. 5. Диэлектрические и магнитные свойства твердых тел *ь * 1 1 1 vv ^\ J 1 Vl / ^Ч. 1 ^ч / "^Ч 1 1 ^^^*»*<*-\ j 1 ю 11 12 13 14 Рис. 5.27. Производная линии поглощения ЭПР малых частиц натрия (диаметр менее 5 мкм), полученная при 296 К и v=320 МГц [Feher G., Kip А.— Phys. Rev., 98, 33, 1955]. Штриховая кривая имеет лоренцеву форму и представляет производную выражения (5.П5). Проверке формы линии и вычислению времени релаксации посвящена задача 5.14. равно Д5РР= (2А\/3) Г = ДВ^/д/З. В задаче 5.14 предлагается ширину линии в теслах преобразовать в ширину линии в частоте, которую часто можно отождествлять с (1/тг). Выражение для времени спиновой релаксации можно записать в виде тг~1,Ы0-и/гГ с, (5.116) если Г выражена в теслах32. Когда AN в процессе наблюдения резонанса заметно отличается от AN0y кривая поглощения по форме приближается к гауссовой: Р = РмакСехр[—(В—Вг)2/Г21п2]. (5.117) Это выражение записано таким образом, что ширина на полувысоте, как и ранее, АВ^ =2Г, однако связь между Г и тг отличается от зависимости (5.116), и АВРР теперь представляет большую долю от ABXJi. 32 Здесь уместно напомнить читателю, что практически во всей литературе по ЭПР и ЯМР используется система единиц СГС; при этом для обозначения напряженности поля не делается различия между терминами «гаусс» и «эрстед». 6.3. Магнитный резонанс 565 На рис. 5.27 производная линии поглощения ЭПР сопоставляется с кривой лоренцевой формы, а в задаче 5.14 читателю предлагается убедиться в том, что форма экспериментальной кривой отлична от гауссовой. Время релаксации, полученное из ширины линии на рис. 5.27, можно сравнить с данными рис. 5.25 для того же образца металлического натрия.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Ширина и форма линии ЭПР» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
