Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Портис А. -> "Физическая лаборатория" -> 98

Физическая лаборатория - Портис А.

Портис А. Физическая лаборатория. Под редакцией Русакова Л.А. — М.: Наука, 1972. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): fizlab1972.djvu
Предыдущая << 1 .. 92 93 94 95 96 97 < 98 > 99 100 101 102 103 104 .. 116 >> Следующая

Резонансное поглощение ядерными магнитными моментами в твердых телах**)
В хорошо известном методе магнитного резонанса, который применяется для определения магнитных моментов ядер в молекулярных пучках П1> возникают переходы между уровнями энергии, которые соответствуют различным ориентациям ядерного спина в сильном постоянном магнитном поле. Мы наблюдали, что и в твердом веществе, содержащем протоны {парафин), происходит поглощение энергии высокочастотного поля из-за таких переходов. В этом случае имеются два уровня, расстояние между которыми в соответствии с формулой hv=2\iH отвечает частоте v, приблизительно равной 30 Мгц при нашем значении магнитного поля. Хотя при комнатной температуре hvlkT*- 10~Б, разница в заселенности этих двух уровней весьма незначительна, число ядер, участвующих в этом процессе, настолько велико, что при тепловом равновесии можно ожидать измеряемый эффект. Если предположить, что единственные локальные поля, имеющие значение, обусловлены магнитными моментами соседних ядер, то можно показать, что мнимая часть магнитной проницаемости в резонансе должна быть порядка hv/kT. Отсутствие в этом выражении ядерного момента и расстояния между ядрами можно объяснить тем, что влияние этих факторов на сечение поглощения в расчете на одно ядро и плотности ядер компенсируется их влиянием на ширину наблюдаемого резонанса.
Решающее значение здесь имеет время, которое требуется для установления теплового равновесия между спинами и решеткой. Различие в заселенности двух уровней необходимо для поглощения. Это следует из соотношения между поглощением и вынужденным излучением.- Кроме того, даже в том случае, когда время релаксации очень мало, поглощение энергии высокочастотного поля будет более или менее быстро (в зависимости от интенсивности высокочастотного поля) приводить к выравниванию заселенности уровней.
Желая иметь большое время релаксации (несколько часов), мы использовали такое слабое осциллирующее магнитное поле, что поглощение существовало в течение часов, независимо от времени релаксации, если тепловое равновесие уже достигнуто.
Резонатор представлял собой короткий отрезок коаксиальной линии, нагрузкой которой служила емкость конечной пластины. Он был настроен на ре-
*) J. М. В. К е Hogg, I. I. R a b i, N. F. Ramsey, J. R. Z а с h a-r i a s, Phys. Rev. 56, 738 (1929).
**) E. M. P u г с e 1 1, H. С. T о г г e у, R. V. Pound, Phys. Rev. 69, 37 (1946).
284
зонанс при частоте приблизительно 30 Мгц. Вход и выход его были снабжены витками связи. Индуктивная часть полости резонатора заполнялась 850 см9 парафина, который в ходе эксперимента находился при комнатной температуре. Резонатор помещался в зазор большого магнита для исследования космических лучей Физической лаборатория в Гарварде. Мощность высокочастотного излучения, которая вводилась в резонатор, находилась на уровне 10~u em. Высокочастотное магнитное поле в полости резонатора было перпендикулярно направлению постоянного поля. Выход объемного резонатора балансировался по фазе и амплитуде по отношению к другой части выходного сигнала генератора. Остаточный сигнал после усиления и детектирования измерялся микроамперметром.
При сбалансированной высокочастотной схеме мы медленно меняли постоянное магнитное поле. При этом наблюдался чрезвычайно острый пик резонансного поглощения. Показание выходного прибора в максимуме поглощения примерно в 20 раз превышало величину флуктуации, связанных с шумом, нестабильностью частоты, и т. д.
Поглощение уменьшило выход на 0,4 процента и, так как добротность Q нагруженного резонатора составляла 670, мнимая часть магнитной проницаемости парафина в резонансе, как и ожидалось, оказалась равной 3*10~*.
Резонанс наступил при поле 7100 э н частоте 29,8 Мгц, в соответствии с нашей предварительной грубой калибровкой. Мы не производили точного измерения поля и частоты. Величина магнитного момента протона, которая следует из приведенных чисел, составляет 2,75 ядерных магнетонов, что находится в удовлетворительном согласии с величиной 2,7896, полученной по методу молекулярных пучков.
Полная ширина резонанса на половине высоты равна приблизительно 10 в. Эта ширина может быть частично связана с неодиородиостямн магнитного поля, которые имели такой же порядок величины. Ширина из-за локальных полей от соседних ядер по оценкам составляла около 4 э.
Время релаксации было, по-вндимому, меньше, чем время установления резонансной величины магнитного поля (около 1 минуты). Типы связей спина с решеткой, которые были введены Валлером [2) оказались в несколько сотен раз слабее, чем это необходимо для объяснения столь малого времени релаксации.
Этот метод можно усовершенствовать как по чувствительности, так и по точности. В частности, кажется возможным увеличение чувствительности в несколько сотен раз при изменении способа обнаружения эффекта. По-вндимому, метод можно использовать для точного измерения магнитных моментов (точнее, гиромагнитных отношений) наименее распространенных ядер. Метод позволяет также исследовать интересный вопрос о связи спина с решеткой. Между прочим, метод можно применить для калибровки магнитного поля, так как необходимая для этих целей аппаратура весьма проста. Использование высокочастотного поля с вращающейся компонентой дало бы возможность расширить применения метода и определить знак момента.
Предыдущая << 1 .. 92 93 94 95 96 97 < 98 > 99 100 101 102 103 104 .. 116 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed