Тема: АНАЛИЗ И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ СПЕКТРОВ ДВОЙНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА ФТОРИДНЫХ КРИСТАЛЛОВ, АКТИВИРОВАННЫХ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ ИОНАМИ

Интерес к спектроскопическим исследованиям монокристаллов двойных фторидов LiR3+F4, где R - примесный редкоземельный ион, связан с их активным использованием в квантовой электронике, твердотельных лазерах и датчиках. Их спектры электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) имеют большое разнообразие по количеству компонент, расщеплению и относительным интенсивностям.
Зачастую методы ЭПР не позволяют разрешить сверхтонкую структуру (СТС) линий спектра электронно-ядерного взаимодействия, так как расстояние между линиями СТС не превосходит их ширины, линия просто уширяется. В особенности это относится к суперсверхтонкой структуре линии, обязанной взаимодействию электронной оболочки парамагнитного атома с ядерными моментами соседних диамагнитных атомов [1].
Казалось бы, что в таких спектрах ЭПР следует примириться с потерей деталей сверхтонкого взаимодействия. Действительно, так обстояло дело до 1956 г., когда Фэер предложил и применил метод двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР) [2]. В настоящее время широко используются модифицированные методы ДЭЯР для измерения небольших сверхтонких и ядерных квадрупольных взаимодействий не разрешённых в спектре ЭПР.
Применение импульсных методов значительно расширяет спектр возможностей ДЭЯР. Двойной электронно-ядерный резонанс возникает при облучении системы взаимодействующих электронов и ядер резонансными сверхвысокочастнотными (СВЧ) и резонансными радиочастотными (РЧ) импульсами одновременно. Прикладываемая импульсная последовательность обычно настолько коротка по времени, что эффекты релаксации за это время почти не сказываются. В результате чего импульсный ДЭЯР можно применять в широком диапазоне температур, при условии того, что наблюдается электронное спиновое эхо.
Спектры ДЭЯР, используемые и обсуждаемые в данной работе, получены с помощью импульсной последовательности Мимса. Она схематично представлена на рис. 1. Используется трёхимпульсная последователь- 
ность для получения стимулированного эха, между вторым и третьим СВЧ импульсами дополнительно прикладывается радиочастотное поле в виде я-импульса для поворота намагниченности ядер. Сигнал ДЭЯР регистрируется как изменение амплитуды стимулированного электронного эха в результате переходов между ядерными подуровнями, при приложении радиочастотного я-импульса.

Купить

В качестве заключения сформулируем основные выводы и результаты данной работы:
1. Выполнен расчёт спектра ЭПР иона Nd3+ в кристалле LiYF4 с учётом ССТВ с ближайшими ядерными спинами 19F, экспериментальный и расчётный спектры качественно совпадают, ССТС не видна.
2. Получены расчётные спектры ДЭЯР ионов Ce3+, U3+, Nd3+ в кристалле LiYF4 в частотных диапазонах, характеризующих взаимодействия с 7Li и 19F.
3. Найдены поправки к положению линий в спектре ДЭЯР ионов Ce3+, U3+, Nd3+ в кристалле LiYF4, обусловленные квадрупольным взаимодействием ядерных спинов 7Li с градиентом внешнего электрического поля.
4. Сопоставлены экспериментальные и расчётные спектры ДЭЯР, для частотного диапазона, соответствующего 7Li, наблюдается хорошее согласие для всех примесных ионов.
5. Для частотного диапазона, соответствующего 19F, не наблюдается совпадений частот переходов, что может являться следствием неточности использованных параметров ССТВ [5], учитывающих контактное взаимодействие с ядерными спинами лигандов.
Выражается благодарность М.Р. Гафурову, Г.В. Мамину, И.Н. Куркину за предоставление экспериментальных данных, а также благодарность Российскому научному фонду (проект № 17-72-20053) за финансовую поддержку.

Купить