Спецпрактикум по сверхвысоким частотам. Гусев Ю.А. - 105 стр.

UptoLike

Составители: 

)/exp(
)/exp(
0
0
2
1
1
2
RTE
k
RTEk
k
k
N
N
=
==
(2)
в соответствии со сказанным должна быть заманена уравнением
инд
инд
kk
kk
N
N
+
+
=
2
1
1
2
(3)
где k
инд
- константа скорости перехода под действием высокочастотного поля
Н
1
(отметим, что k
инд
~ Н
1
2
).
Поскольку при этом населенность верхнего уровня будет большей, чем это
соответствует Больцмановскому распределению, то и число тепловых переходов
сверху вниз в стационарном режиме будет больше, чем число тепловых переходов
снизу вверх. Это означает, что часть энергии высокочастотного поля поглощается
в образце и тратится на его нагревание. Легко показать, что скорость
поглощения
энергии системой, состоящей из N
0
парамагнитных частиц, будет равна
инд
инд
kk
k
RT
E
kN
W
+
0
00
2
(4)
Задачей опыта при наблюдении явления ЭПР является точная регистрация
поглощаемой высокочастотной энергии. Из основного уравнения ЭПР (1) ясно,
что наблюдение спектра можно вести двумя принципиально различными
способами: а) менять частоту при фиксированном значении Н и б) менять
напряженность магнитного поля при фиксированном значении
ν. По техническим
причинам во всех спектрометрах ЭПР применяют второй способ и таким образом
запись cпектра осуществляется в координатах I
ПОГЛ
= f(H) при ν=const, где I
ПОГЛ
-
интенсивность поглощения высокочастотной энергии. Эффект парамагнитного
поглощения тесно связан с парамагнитной релаксацией.
В теории Казимира и Дю-Пре принято рассматривать процесс
намагничивания парамагнетика как двухступенчатый:
1) сначала равновесие устанавливается внутри спин-системы - системы
парамагнитных моментов всех парамагнитных частиц и затем 2) происходит
обмен энергией между спин-системой и решеткой, к которой относятся
все
степени свободы парамагнетика, за исключением магнитных. Внутренние
взаимодействия в парамагнетике не только служат причиной поглощения им
энергии радиочастотного поля, но вызывают также уширение линии
парамагнитного резонанса [1].
От внутренних взаимодействий в парамагнетике зависит также положение и
число линий парамагнитного резонансного поглощения.
Наконец, благодаря внутренним взаимодействиям, изменяются правила
отбора. Возможными, например,
становятся переходы не только между
соседними зеемановскими подуровнями энергии, что для парамагнетика, у
которого эти уровни эквидистанты, приводит к тому, что помимо главной линии
                 N 2 k1 k 0 exp(− ∆E / RT )
                    =   =                   = exp(− ∆E / RT )         (2)
                 N1 k 2         k0

    в соответствии со сказанным должна быть заманена уравнением

                                N2   k + k инд
                                   = 1                    (3)
                                N 1 k 2 + k инд

     где kинд - константа скорости перехода под действием высокочастотного поля
Н1 (отметим, что kинд ~ Н12).
     Поскольку при этом населенность верхнего уровня будет большей, чем это
соответствует Больцмановскому распределению, то и число тепловых переходов
сверху вниз в стационарном режиме будет больше, чем число тепловых переходов
снизу вверх. Это означает, что часть энергии высокочастотного поля поглощается
в образце и тратится на его нагревание. Легко показать, что скорость поглощения
энергии системой, состоящей из N0 парамагнитных частиц, будет равна

                                N 0 k 0 ∆E      k инд
                          W ≅          ⋅   ⋅                    (4)
                                  2      RT k 0 + k инд

    Задачей опыта при наблюдении явления ЭПР является точная регистрация
поглощаемой высокочастотной энергии. Из основного уравнения ЭПР (1) ясно,
что наблюдение спектра можно вести двумя принципиально различными
способами: а) менять частоту при фиксированном значении Н и б) менять
напряженность магнитного поля при фиксированном значении ν. По техническим
причинам во всех спектрометрах ЭПР применяют второй способ и таким образом
запись cпектра осуществляется в координатах IПОГЛ = f(H) при ν=const, где IПОГЛ -
интенсивность поглощения высокочастотной энергии. Эффект парамагнитного
поглощения тесно связан с парамагнитной релаксацией.
    В теории Казимира и Дю-Пре принято рассматривать процесс
намагничивания парамагнетика как двухступенчатый:
    1) сначала равновесие устанавливается внутри спин-системы - системы
парамагнитных моментов всех парамагнитных частиц и затем 2) происходит
обмен энергией между спин-системой и решеткой, к которой относятся все
степени свободы парамагнетика, за исключением магнитных. Внутренние
взаимодействия в парамагнетике не только служат причиной поглощения им
энергии радиочастотного поля, но вызывают также уширение линии
парамагнитного резонанса [1].
    От внутренних взаимодействий в парамагнетике зависит также положение и
число линий парамагнитного резонансного поглощения.
    Наконец, благодаря внутренним взаимодействиям, изменяются правила
отбора. Возможными, например, становятся переходы не только между
соседними зеемановскими подуровнями энергии, что для парамагнетика, у
которого эти уровни эквидистанты, приводит к тому, что помимо главной линии