Сильные импульсные магнитные поля в физическом эксперементе - Лагутин А.С.
ISBN: 5-283-03910-2
Скачать (прямая ссылка):
амплитуды сигнала от поля вблизи резонанса. Теоретический анализ ситуации
был проделан Радо [152]. Оказывается, что для зависимости мощности
проходящего чрез образец СВЧ-излучения от толщины образца характерен
осциллирующий вид (рис. 4.20). Аналогичный характер имеет и зависимость
проходящей мощности от частоты па-дющего излучения [153] (рис. 4.21).
Поэтому в зависимости от толщины образца и рабочей частоты форма линии
поглощения при развертке по полю может быть различна (кривая поглощения,
кривая дисперсии или их суперпозиция), что усложняет интерпретацию
получаемых экспериментальных данных. Следовательно, необходимо
использовать образцы в виде пластин, толщина которых на порядок меньше
длины волны падающего излучения, при этом форма линии поглощения будет
близка к форме кривой поглощения.
Рис. 4.20. Расчетная зависимость мощности проходящего через образец СВЧ-
излучения от толщины пластаны Ls. Длина волны электромагнитного излучения
в образце принималась равной 0,5-10Г* см [152]
Рис. 4.21. Спектр поглощения e-Fe203 в инфракрасной области, полученный
на образце в виде пластины толщиной 1 мм в нулевом магнитном попе при
температуре 4,2 К. Плоскость образца перпендикулярна оси [111] кристалла
(4 - коэффициент поглощения; / - частота излучения; заштрихованная
область - АФМР)
В.Н. Науменко и коллеги [65] описали безрезонаторный спектрометр
проходного типа с приемником прямого усиления. Он использовался для
проведения исследований ФМР и АФМР в диапазоне X = 0,3 -г -г 6 мм в СМП
(Вт = 30 Тл) при низких температурах (4,2; 27 и 77 К). В спектрометре
применена так называемая квазиоптическая система облучения образца (рис.
4.22). Источник СВЧ-излучения подключен к линии передачи, состоящей из
рупора, системы линз и полого диэлектрического лучевода с вращателями
плоскости поляризации и делителями луча. Регистрация сигнала, отраженного
от волномера, производится оптико-акустическим приемником. Между двумя
последними линзамй лучевода установлен криостат с пленочными окнами,
внутри которого размещена измерительная ячейка с исследуемым образцом.
Сигнал, прошедший через образец, попадает на детектор (монокристалл InSb,
охлажденный до 4,2 К), а затем на предварительный и оконечный усилители.
Регистрация спектра поглощения вместе с сигналом, амплитуда которого
пропорциональна напряженности магнитного поля, производится двухлучевым
запоминающим осциллографом. В спектрометре предусмотрена автоматическая
регистрация уровней нулевого и 100%-ного поглощения, что позволяет
определить относительные параметры резонансных линий с высокой степенью
точности (рис. 4.23).
Ширина полосы пропускания приемно-усилительного тракта составляла 5 МГц,
кратковременная нестабильность частоты Дсо/со ламп обратной волны,
которые использовались в качестве генераторов СВЧ-излучения, была около
10~4. Разрешающая способность спектрометра Врез/Дйрез, ограниченная в
этом случае неоднородностью магнитного поля в образце, составляла для
образца толщиной 1 мм и размером
3,5 х 3,5 мм примерно 500, что вполне достаточно для большинства
резонансных исследований в твердых телах.
Э П Р. Рассмотрим работу установки для исследований ЭПР в суб-
миллиметровой области длин волн при температуре жидкого гелия в 130
Рис. 4.22. Структурная схема импульсного радиоспектрометра [65 ]:
1 - генератор СВЧ-излучения с рупором; 2 - конфокальные линзовые луче-
воды; 3 - вращатели плоскости поляризации; 4 - абсорбционный волномер; 5
-делитель луча; б - оптико-акустический приемник; 7 - механический
модулятор; 8 - блок автоградуировки; 9s- блок питания соленоида; 10 -
криостат с соленоидом и образцом; 11 - блок задержки; 12 - интегратор; 13
- приемник; 14, 15 - предварительный и оконечный усилители; 16 -
контрольный осциллограф; 17 - регистрирующий осциллограф
Рис. 4.23. Ос. лило грамма резонансного поглощения СВЧ-излучения в СоР2
при Т =
=4,2 К в импульсном магнитном поле [ 65 ]:
1 - нулевой уровень поглощения; 2 - резонанс в образце; 3 - временная
зависимость магнитной индукции в соленоиде; 4 - уровень 100%-ного
поглощения; 5 - нулевой уровень для индукции поля
полях с Вт до 50 Тл (рис. 4.24) [154]. Во время импульса поля
электромагнитное излучение от лазера по световоду поступает на образец,
который расположен в центре рабочей полости соленоида внутри гелиевого
дьюара. Прошедшее через образец излучение поступает по световоду в другой
цьюар, в котором находится охлаждаемый жидким гелием детектор.
Детектированный сигнал усиливается и попадает в РОП. Одновременно в
другой канал РОП поступает проинтегрированный сигнал с помещенного вблизи
образца датчика поля. В экспериментах применялись лазеры двух типов: на
парах воды (Л = 119 мкм) и HCN (X = = 337 мкм). В качестве детектора
использовался легированный индием германий с концентрацией/ носителей
1017 см~ 3.' Время отклика для него менее 100 не, что вполне достаточно
для применения в условиях данного
131
