Мы уже рассмотрели самый простой спектр ЭПР, и теперь нам предстоит познакомиться с деталями спектров ЭПР, которые выявляются в большинстве экспериментов. Некоторые из этих деталей оказываются полезными для использования ЭПР с целью изучения структуры твердого тела, а также положения дефекта в кристаллической решетке и его симметрии. Тонкая структура для S>l/2 Спектр ЭПР становится более сложным, если магнитный атом или ион имеет более одного неспаренного электрона, и поэтому его полное спиновое квантовое число оказывается больше, чем 1/2. Такая ситуация имеет место, например, в случае ионов Мп**, спектр ЭПР для которых представлен на рис. 5.24. Каждый ион МггН- имеет пять неспаренных З^-элек- тронов; считается, что орбитальная часть момента количества движения «заморожена» для этих электронов. К такому заключению мы пришли при обсуждении рис. 5.13, когда убедились в том, что S = 5/2 для иона Мп++. Существует (25+1) возможных ориентации спина атома или иона в магнитном поле, которым соответствуют значения магнитного квантового числа ms=S, (S—1), ..., (1—S), —S. Теперь в магнитном поле каждой из величин ms соответствует свое значение энергии, а двухуровневая картина рис. 5.23,6 должна быть обобщена на случай (2S+1) уровней (например, на рис. 5.28,а это сделано для S=5/2). Обычно (2S+1) уровней для данного значения В разделены неодинаковыми энергетическими зазорами, причем, как показано на рис. 5.28, для 5 = 0 имеет место вырождение, которое частично снимается вследствие асимметрии поля в кристалле. Для переходов между этими уровнями, которые стимулированы фотонами, справедливо обычное правило отбора33 Дт«= 38 Это правило отбора является следствием того, что момент количества движения фотона равен А. Переходы с Am, = ±2 иногда наблюдаются, например для триплетного состояния нафталина [Van der Waals /. #., de Groot M. S.—Molecular Phys. 2, 333 (1959)]. 566 Гл. S. Диэлектрические и магнитные свойства твердых тел Рис. 5.28. а — изменение положения энергетических уровней при изменении поля В для иона с электронной конфигурацией 3d5 в кристаллическом поле октаэдрической симметрии;" поле В параллельно главной оси октаэдра, б — разрешаемый спектр ЭПР для случая, когда Av>3a' [Wertz J. Е., Bolton J. R. Electron Spin Resonance, McGraw-Hill, 1972]. = ±1. При данной микроволновой частоте это правило соответствует нанесенным на рис. 5.28, а вертикальным стрелкам для пяти различных значений В. Возникающий спектр ЭПР, который на рис. 5.28,6, представлен в виде производной линии поглощения, имеет тонкую структуру, состоящую из пяти линий, а в общем случае он должен иметь 2S линий. Если ширины этих линий превышают расстояния между отдельными линиями, должна наблюдаться одна широкая линия.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Детали спектров ЭПР» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
