Способ определения параметров структуры твердого магнитоанизотропного вещества

 

Изобретение относится к радиоспектроскопии , в частности к магниторезонансным методам исследования структуры веществ. Целью изобретения является повьшение 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 , сохраняются только наиболее информативные - тонкоструктурные анизотропные компоненты, а изотропные составляющие , в том числе и тонкоструктурные , отвечающие переходам между состояниями | ± 1 /2 , не проявляются . Существенным достоинством способа является возможность разрешения анизотропных линий при малых константах взаимодействия и возможность разделения фаз в твердом веществе. 3 ил. с S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБ ЛИК, 09) (11) А1

u94G 01 N 24 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4149985/31-25 (22) 20.11.86 (46) 30. 10. 88. Бюл. У 40 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) Б.Ф.Алексеев, M. Б. Гайфуллин, Е.А. Сизова и С. Г. Федин (53) 538.113 (088.8) (56) Жидомиров Г.М. и др. Интерпретация сложных спектров ЭПР. И.:. Наука, 1975, с. 215.

Авторское свидетельство СССР

У 1239571, кл. G 01 N 24/10, 1986, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

СТРУКТУРЫ ТВЕРДОГО ИАГНИТОАНИЗОТРОПНОГО ВЕЩЕСТВА (57) Изобретение относится к радиоспектроскопии, в частности к магниторезонансным методам исследования структуры веществ. Целью изобретения является повышение 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 S 1/2, сохраняются только наиболее информативные — тонкоструктурные анизотропные компоненты, а изотропные составляющие, в том числе и тонкоструктурные, отвечакицие переходам между состояниями +1/2) ) 1/2), не проявляются. Существенным достоинством способа является возможность разрешения анизотропных линий при малых константах взаимодействия и возможность разделения фаэ в твердом веществе, 3 ил.

1и34338

Изобретение относится к радиоспектроскопии, 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- . f0 ности определения структурных параметров вещества в много компонентном спектре.

На фиг.1 показано изменение ориентации образца на угол 9 между на15 правлением статического магнитного ,поля и главной осью структуры вещества образца; на фиг.2 — спектр CaP Fe. для 9 = 20, снятый в условиях суо перпозиции трех полей: статического, магнитного напряженностью Н, модулирующего его переменного магнитно-! го поля, вектор напряженности которого коллинеарен с вектором It u . высокочастотного электромагнигного

Э поля, вектор напряженности Н послед. него поля перпендикулярен к векторам

; напряженности двух первых полей; на

; фиг. 3 — спектр образца GaP (Ге) для

8 = 20 снятый в трех взаимно перУ

10 пендикулярных полях: статическое маг-! нитное попе напряженностью Н, моду-: лирующее его переменное магнитное ! поле, вектор напряженности которого перпендикулярен вектору 1I,, и высокочастотное электромагнитное поле, век-! тор напряженности последнего поля перпендикулярен к векторам напряженности двух первых полей.

При перпендикулярной модуляции статического магнитного поля и синх40 ронном 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

l --1/2><- 1 +1/2)) не проявляется множитель (m + 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„/II (<1, где П вЂ” напряженность поля модуляиии, не возмущает с тру ктурь:. энергетических уро вн ей спиновой системы (т.е. модуляция адиабатическая), поэтому угловая за— висимость резонансных частот такая же, как и при продольной модуляции, Как видно из фиг. 2 и 3, в спектрах, снятых при помещении образца в суперпозицию трех взаимно перпендикулярных полей, число компонент уменьшается, при этом сохраняются только анизотроиные компоненты, а все изотропные, отвечающие переходам

+ I/2) ) )/2, отсутствуют. Зтим обеспечивается разрешение оставшихся в спектре анизотропных линий тонкой структуры, несущих основную информацию о структуре вещества.

Дальнейшая обработка спектра (фиг.3) сводится к определению параметров спектральных линий, положения в магнитном поле,, ширины, формы линии, из угловой зависимости которых извлекается 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, когда снятие ориентационной зависимости обычным — на продольной модуляции— способом неэффективно, т.е. при наличии в образце маскирующего эффекта от изотропных компонент близких по

g-фактору спинов, при малых константах взаимодействия, при углах, близ— ких к "магическому" и др.

Данный способ позволяет также осуществлять разделение фаз в твердом теле (например. определять наличие и вклад в спектр связанной, порождающей анизотропный спектр, и свободной воды в кристаллогидратах), Дпя демонстрации эффективности предлагаемого способа приводим результаты эксперимента по снятию Ори ентационной зависимости спектра образца GaP Fe> на частоте 10 ГГц при температуре 77 К (фиг. I ) . Ориентационн ая з ависимость спектра ЗПР

СаР . .Ре) на продольной модуляции известна — она проявляет сильную анизотропию. Анизотропные линии малой интенсивности на крыльях и в средней части спектра отвечают центрам Fe в с состоянии d маскируются широкой изотропной линией иримесных кисло1434338 родных центров и не разрешаются на продольной модул яции.

Образец GaP (Ге) п-типа проводимости отжигался на воздухе в течение 10 ч при давлении 8 атм и температуре !200 С. Появившиеся кислородные центры обусловили широкую (dH =

= 200 Э) изотропную линию (фиг.2), которая практически полностью маскирует тонкую структуру центров железа, При снятии ориентационной зависимости спектра ЭПР этого образца предлагаемым способом íà I-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.3).

Обработка полученных спектров позволяет определить локальную симметрию цен ров Fe в отожженном GaP (Ре>, параметр а кубического расщепления, g-фактор и другие константы спинового гамильтониана. Полученные данные полностью согласуются с результатами экспериментов по снятию ориентационных зависимостей спектров ЭПР на образцах GaP (Fe) с продольной модуляцией. !

Формула изобретения

Способ определения параметров структуры твердого магнитоанизотропного вещества, включающий получение спектров магнитного резонанса в зависимости от величины угла между направлением статического магнитного поля 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 шийся тем, что, с целью повышения точности определения структурных параметров вещества в многокомпонентном спектре, создают статическое магнитное поле, перпендикулярное модулирующему переменному низко25 частотному магнитному полю, частота которого меньше обратных характеристических времен релаксации в веществе, и перпендикулярное двум последним высокочастотное электромагнитное поле, и получают спектр на синфазной с модуляцией первой гармонике магнитного резонанса °

1434338

i подуюс ия

ЙЮз

Со ст а вит ел ь А. Федо ро в

Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Редактор M.Ïåòðoaà

Заказ 5549/46

Тираж 847 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4