Постоянные времени Х\ для спин-решеточной релаксации и %2 для спин-спиновой релаксации рассматривались выше в этом разделе в связи с ЭПР, и изложенные соображения применимы также и к ЯМР. Решения уравнений Блоха31 для отклика системы спинов при линейном прохождении B/v через условие резонанса зависят от ti и тг. Величина ti обычно не влияет на ширину линии ЯМР, но важна для определения той скорости, с которой могут индуцироваться спиновые переходы в условиях, когда не достигается насыщение системы. Значение х\ может становиться очень большим, в частности при низких температурах. Обнаружив, что при комнатной температуре t/i = 300 с для спиновой релаксации ядер 7Di в монокристаллах LiF, Паунд и Парселл48 Pur cell Е. М., Pound R. V.— Phys. Rev., 81, 279 (1951). II 586 Гл. 5. Диэлектрические и магнитные свойства твердых тел смогли использовать этот очень медленный отклик для того, чтобы создать инверсную заселенность ядерных спинов, т. е. такую заселенность, при которой состояния с большей энергией оказываются более заполненными, чем состояния с меньшей энергией. Парселл и Паунд описали это явление на основе представления об отрицательной температуре для ядер, которая в данном случае оказалась равной —350 К. Это неравновесное состояние релаксирует через бесконечную спиновую температуру к нормальным условиям. Последующее развитие мазеров и лазеров привело к тому, что представления об инверсной заселенности и «отрицательных» температурах стали обычными. Большая ширина линий ЯМР в твердых телах является результатом магнитных диполь-дипольных взаимодействий с ядерными магнитными моментами ближайших соседей. Соседний магнитный момент на расстоянии г вносит вклад в магнитное поле bb=(\i0/4nrb)[3{ii'V)T—r2ix], (5.134) что можно проверить путем сравнения с выражением (5.6) для электрического диполя. Оценка с помощью уравнения (5.134) показывает, что момент величиной gN[in на расстоянии а до ближайшего соседа создает поле |6В| ~ (|1ой>|1п/4яа3), которое обычно порядка 10~3 Тл. Вклады от различных ближайших соседей складываются векторно, что приводит к изменению резонансных условий. В результате возникает ситуация, при которой эффективное поле увеличивается для одних ядер и уменьшается для других в данный момент времени. Таким образом, нетрудно оценить диполь-дипольное взаимодействие по наблюдаемым величинам ширины линии ЯМР, которые обычно лежат в пределах Дбрр= (5^-50) • Ю-4 Тл.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Релаксация и ширина линии ЯМР в твердых телах» з дисципліни «Фізика твердого тіла»
