Исследование ядерного спинового эха в магнитоупорядоченных веществах с магнитными и электрическими СТВ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

m о я g i

САЕКТ-ПЕГЕРБУРКЗЙШ ITXTO\FCII<SH£bu ЗгШЗЕРСЯГЗГ

Fa правах рукспжя

вшш

Сергей Николаевич

1Ш2®ВАНй5 ЯДЕРНОГО СЛИВОВОГО ЗХА В !ШШОтР1ЩШЕЖ BEESSC3BAX С ЬЙГНИГЕЙ!И И ЭЛЕКГРИЧЭСНШ СГБ.

Спвгдеалыюсп»: 01-04.03 - ранисфгааа

АВТОРЕФЕРАТ диссертации is сс::скакиэ учзной степени накг-цата фкаико^атэматяческих наук

Cai-scr-GsTepöypr ISS2

Рабата шполвэш ш. кафэдаа ЕгсшрЕлэнгальшй физики СмГйЗорошяьскохх) государственного унишрагтега нм. М.В.Фрунзэ.

РУШБОД^ОНЬ г доегор §н2ш£0~Ш1©Ш'ШЧЭСКИХ шук,

нхщщ Сергеев H.A.

0ф2Щ52льшо схкювзнш :

доктор ®зшм/атеттн<ззс8ш профессор Дудшя.В.И. каададат ^закотштематгжгкш; шук, дэпвнг Москалев В.В.

Вэд?дая ортшззацня :

Esmzryr физики АН Украиш (г.Киэв)

Защнга состоится "J¿Ln OK > ЬЯ 1992 года в ЧаСОЗ на гаседака стющляивировзнного Совета Д 063.57.36 го задета диссертаций на соисханж учэшй степени джтора фкзико-ттемати-ябсекх шук при Государствен^ С^нет-Поторбургском университета m адресу:1Й2034, г.Сашст-Штарбург.Уншэрситетская наб.,дом 7/9.

С дассергацдай юяео азЕЗ£ог.еяься в научэз2 библиотека им. А.М. Горького ГосударстЕанБзго С^зкг-Шлврбурхского ушвэрсигега.

Автореферат разослан »40* СгНТлБрЗ 1992 года.

УчвшЯ секретарь сшщшиаирозаншго осеэщ. додааг

РьШчек С.Т.

Я": ' ; • ' 4 Ч Ой!!АЯ ШШШРШЯШ РАНДЫ

Актуальность теш. Метод ядерного магнитного р&зонакса {ВНР) ' находит широкое применение для исследования различил физических свойств шгнитоупорядочэнных твердых тол. К основным цреимущэст-вам метода следует отнести его высокув чувствительность :сах к структуре атомного упорядочения, так и к упорядочении в схэгггрон-ной подсистеме. Так, по спектрам ЯМР удается определять сгс-.с.'этрня локального окружения для различных ионов в мюговдрззэггочшх шгнетиках. Анализ спектральных и релаксационных параметров сигналов ЯГгТР позволяет судить, о характере химзчэсенх сзяней в твердом теле, определять степень ионности коваленгных связей» исследовать дефектность кристаллической решетки и др. ?,Ьтод ЯМР является одним из основных мэтодоз исследования ^aгEпxпDa михрострук-туры магнетика и используется дня определения ориентации вектора электронной намагниченности относительно ХфтэлшшограЗлтэсшш осей в объемных ьагкетиках. Одно из важных применений г.этодэ. £К? в магнетиках — анализ магнитной №жроструктуры домзншх грэшц. Традиционные применении метода — контроль качества нсследует,й!Х образцов, степени их дефектности и др.

Применение метода .ЯМР в радиоэлектронике состоит в нсгозьзо-вании магнитных кристаллов в качестве рабочих материалов дая спиновых процессоров, работающих на сигналах ядерного спинового эзо. При этом важными параметрами являшся моменты появления сигналов зхо, временной и частотный диапазоны их формирования. Кроме того, при разработке спин-эхо процессоров важно уг/зть избавляться от дополнительных сигналов эхо, формирупцихся в моменты врэ^пп, отличные от требуемого.

Перечислен© кратко осювные области применения Я?.1У в ьаг-нетиках указывают на то, что исследование условий формирования сигналов Я?г!Р и, особенно, сигналов спинового зха представляется важными и актульными, как для повышения э^ктивности и гп^оргл-тивности метода ЯМР при изучении физических свойств шппггоугоря-доченных веществ (ГШ), так так и для технических прягагзппЗ. пс-пзльзугцих сигналы Я?/?.

К мэмэнгу начала наше исследований достаточна горело балл щучены физические процэссы, приводящие к формировании п.лульси^

откликов ЯМР в MSB, содержащих ядра со спином 1= 1/2. Структура эшргетичэского сшктра таких ядерных спиновых систем позволяет, . используя уравнения Блоха, проанализировать динамику ядерных спи-¿■-!- юв в рамках классической векторной модели.

' : В случае ядерных спиновых систем с I * 1, наличие у ядра электрического квадруюльнэго момзнга приводит к необходимости проводить анализ поведения сшшвых систем с позиций квантовой механики, используя формализм матрицы плотности. Несмотря на то, ' "что "общий Подход к решению Проблемы расчета тгпульснш откликов

Ж )

ЯМР от квадрутгайьных ядер был развит еще в 1968 году Соломоном , ряд вопросов импульсной спектроскопии ЯМР _ квадрупольных ядер, учитывающих особенности ЯМР в магнетиках, решен не был. . Неэкви-дистайгность энергетичэского спектра квадрупольного ядра, достаточно большие значения констант квадрупольной связи в МУБ (1.8

53

МГц для ядер Cr в CdCr2Se4) делаиг актуальной проблему анализа формы и гиомэнтов юявления сигналов эхо от квадрупольных ядер в случае возбуждения ядерной спиновой систеш импульсными радиочастотными (РЧ) полями, сравнимыми по амплитуде с расщеплениями между компонентами тонкой структуры спектра ЯМР. Решение.этой проблемы, ка примере ядра со спином I = 3/2, входило в круг задач настоящей диссертационной работы.

В МУЗ запись спектров ЯМР обычно осуществляется путем регистрации частотной зависимости амплитуда сигнала эха. Двд ядер с 1= 1/2 возможно появление лишь одного сигнала эха в момзнг времени t= т (время t отсчитывается с момента окончания действия второго импульса, т — временной интервал между импульсами). В случае селективного возбуждения квадрупольной спиновой системы, помимо основного сигнала эха в момент времени. t= т, ожидается появление дополнительных сигналов эхо. Исследования частотных зависимостей амплитуд дополнительных (и осшеного) сигналов эхо при различных параметрах возбулдаизих импульсоЕ представляется актуальным с точки зрения выявления оптимальных, параметров импульсов, при которых возможно разделенш магнитных и электрических сверхтонких взаимодействий (СГВ) в спектрах.ЯМР. Разработка методик разделения шгнитных и электрических СГВ в спектрах. ЯМР позволила

Solomon Phys.Rev. - 1958. - Vol.110, № 1. - P.61 65.

бы сугцостЕенга поеысигь шфзр»аткв15эсть метода при изучении шгшггоупорядочэкньк тг-ердах та!. Изучение згой проблемы такта входило в круг задач, решаемых в данной работе.

В отличие от ядзр со спшом I = 1/2, неоднородное ушкреннэ спектра ЯМ? КЕадрутгалъкых ядер в МУВ обусловлено разбросом как магнитных, так и элекгричгснк СТЗ. До настопщэго времени при расчетах. хэдулдавд откликов Я1.1Р от кЕадруполькьк ядзр предполагалось, что ста дна механизм неоднородного узппрэния являпгся полностью независимыми друг от друга. Такая упрошенная модель ке-однородкого уширекия не соответствует действительности и кэ позволяет объяснять многие экспериментально наблюдаемые особенности формирования импульсных откликов ЯМР от ¡свадрупольных ядер (например, тожественную структуру сигналов эхо от ядер с I = 3/2). Одной из задач, которая решается з данной работе, является исследование условий формирования спиновых эхо в случае взаимосвязи магнитного и ¡электрического неоднородней уппрекпй спектра

Решение перечисленных выше проблем и составляет цель настоящей диссертационной работа.

Нелъ работи — исследование условий формирования сигналов ядерного спинового эхо в мапяггоупорядоченньп веществах при наличии магнитных и квадрупольных электрических сверхтонких взатмо-действий.

Научная новизна. На основании результатов численного анализа зависимостей амплитуд сигналов двухимпулъсных эхо от квадруполь-ных ядер со спином I = 3/2 в КУБ получено, что

- максимум амплитуды сигнала трехкзантового спинового эха в момент времени 1 = Зт достигается на частоте шгнитюго сверхтонкого перехода. При этом площади первого и второго ■ возбуждащих импульсов равны .1.2п и О.бп, соответственно. Для амплитуды 'действующего непосредственно на ядра БЧ поля с^ и величины квадрупзль-кого взаимодействия со^ должно выполняться соотношение ш.Л^ 1.75. Полученные результаты позволяет определять величин? эффективного (с учетом п'чэффкцнэнга усиления) локального переменного магнитного поля, действующего на квадруполъные ядра в ШВ по известной величине КЕадрупольного взаимодействия;

- при амплитудах и длительностях возбуздалшх импульссв, со-отватствухщих оптимальному возбуддэнию сигнала эха з момент зре-

ьенн 1 = Зг сигналы эхо в комэнт времени Ь = г наблхдажся только ш частотах, соответствующих квадрупольным сателлитам. На. частотах, соответствушцнх магнитным сверхтонким переходам,эхо в момэнг времени 1 = т отсутствует. На основании получзшых результатов предложена ювая мэгодика разделения магнитных и элекгричэсигз квадрупольных взаимодействий в сшктрах двухимпулъсных спиновых эхо от квадрупольшх ядер в МУВ.

Для интерпретации экспериментально наблщдазмэй множественной структуры сигнала двухшпульсюго эха в шгнитных шлупроводниках на основе халькогенвдных шпинелей хрош прэдаожвн физический механизм, приводящий к "взаимной зависимости магнитного и квадру-польного неоднородных уширенкй спектральной линии ЯМР в МУВ- Показано, что в случае взаимосвязанных неоднородных уширений склады спинового эхо от ядер со спином 1= 3/2 могут наблвдаться как в моменты времени О Зт, так и в момэнгы времени, не цвлократные т.

Проведен анализ условий формирования многокомюнетной структуры импульсных откликов ЯМР от ядер ЕЗСг (спин I = 3/2) в ферромагнитных полупроводниках на основе халькогенидных шпинелей хрсжа. и показано, что формирование одно- и многокванговых сигналов эхо ' в сигнале ядерной индукции, возкикапцем шсле одишчюго возбуждающего и>л!ульса?обусловлено фазовыми искажениями фронтов импульса при неоднородном возбуждении спектральной линии.

Практическая ценность. Разработана мзтодика, позволяющая во-_ еысить разрешат© спектров ЯМР от квадрушиьЕыг ядер в шгнэти-ках» разделять спектральные лшш, _ обусловленные магиггкыш и ачектрическими квадругояьными сверхтонкими взаимодействиями. Предложен новый способ определения величины локального шрешнш-го магшгтюго шля, деЯствувдэго на квадругольные ядра в шгшгк-ках. Анализ 1.с?<эьггоз формирования откликов МЕШвственвой структуры сигнала эха от квадрухюльшх ядер позволяет получать дополнительную информацию о характере н шханизшх нзодцюродаого ушире-кйя спектральной линии. Проведение в работе исследования условий формирования мшгокомюнэнтшй структуры сигнала эха позволяют . суцэстЕенш улучшить разделение сигшлов эхо от различных групп ядер в кегвэтиках. Полученные в работе результаты шгут быть использована при анализа условий формирования сигналов эхо в импульсной стктроскопкЕ ЭПР, в оптической эхо-спектроскопии и т.п.

На а"т^ту внюсятся сгэдузщэ гшошпхзя.

1. Новые леяодакя разделения ^агшшзых а квадрупсяьзых сверхтонких ЕЗУивдэЯегвтй! з спектрах ЯКР от хвадругольшх ядер со спином I = 3/2.

2. Результаты аяаяаза особенностей формпрозаши шогокван-товых сигналов эхо от квадрупэльных ядер со спшжм I = 3/2 в ЮТ.

3. Теоретические и экспериментальные результаты исследования влияшта характера неоднородного уширзнкя спектральной линии квад-руполъных спиновых систем на мшкественнув структуру сигшла дзухкмпульсгого эха в магнетиках.

4. Результаты анализа условий формирования многокомпонентной структуры импульсных откликов ЯМР в магнетиках при искажениях фронтов возбутядаЕщих импульсов.

Апробация Работы. Осшвныэ результаты докладывались и обсуждались на Всесоюзной пколе-семинаре "Новые магнитные материалы микроэлектроники" (Рига, 1986 ), КУШ Всесоюзюй конференции го физике магнитных явлений (Калинин, 1889), Всесоюзюй симпозиуме по световому эхо (Куйбышев, 1989), Всесоюзном семинаре по спиновым волнам (Ленинград, 1990), XI Всесоюзной школе го магнипю:.7 резонансу (Алушта, 1939), Семзшаре по мапшкэмикроолектротзшэ (Симферополь, 1991), Се^шврах гю спиновому эхо (Симферополь. 1935, 1988)»

Публикагои. и вклад автора. По матерюлам диссертации опубликовано II работ.и получено одю авторское свидетельство. В работах,- выполненных в соавторстве соискатель приникал участие в постановке задач, проводил расчета, обсуддал получеьныз результата.

Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Изложена на 124 стр. шшиислнсюго текста, вклшает 21 рнсугох, 4 таблицы н сшюск литературы га 33 гаимек/закий.

КРАТКОЙ СОДЕРЗАБНЕ РАБОТЫ

Во введении обоснован актуальность теча, сформулированы даль работа и осювные гологвння, еынэскмыв на ватту. Пзлсгеш краткое содэрганш джсертации.

В первой главе на основе литературных данных ресстгреяы ос-

ковнью особенности Ш? в ;,агаггоугюрядоченяьк веществах, связав

кые с шпашими и эяакгри'звскши квадрукэльными сверхтонки?.'

взаимодействиями. Показано, что доминирующая роль этих вэаимз

действий приводит к неодгородаому уширешю спектральной линии Ш

и мэханкзш этого ушрешя шгут быть связаны с дефектами ка

кристаллической, так и магнитной структуры ферромагнетика (домен

ниа границы, разброс направлений вектора электронной намагничен

ности в доменах относительно рааговесного и др.). •

Рассмотрено действие коэффициента усиления ЯМ* ь шгиэтиках

приводящее хсак к усиленна приложенного к образцу радючастотног

поля , так и к усилении амплитуда сигнала импульсного отклик

ядерной спиноюй системы. Обсуждается неоднородность коэффициент

усиления ЯМР для внутриграничных ядер.

Анализируется метода расчета амплитуды, момента формировани

и частотного положения сигнала ядерного спинового ежа. В случа

медленного затухания сигнала в ядерной спиновой сие теш (да срав

нению с величиной, обратной ноодаородша ещжв ствтральюй Ш

кии) для расчетов сигналов шо шяет быть жяшьзозана модель нэ

взаимодействувдих спинов. Для ядер со спиксм I «= 1/2 используете * )

метод 0 - матриц , позволяэдий получить выражшэ дгл гошречно компоненты ядерной намагниченности одной изохршаты в завкезшост от времени и частоты. Отклик всей спиновой системы получается цу тем интегрирования откликов от всех изохромат с учетом ьесовы множителей в соответствие с функцкой, описывайдей неоднородно уширение сшктралькзй линии.

Дня расчета поперечной компонента нашгничэшзоств одной изо хромата в случае квадрутяьшх ядер используется формализм ттри цы плотности. При зтем точное решние закачи мэжэт быть попу-ген с пэмошьз численных методов. Интегрирование выракэния для по® речной кошонеоты ¡ШлапЕгчзшззсти при неоднородном возбуждани спектральной линия как для эдэр со есшом I = 1/2 так к для хвад-рушльных- ядер может Сшь проведено только числеию.

5а основе анализа детэратуршх источников ощюдален круг во просов, решению которых посвящены оригинажьню главы диссертации Во второй главе проведаю числаншэ шдаифешннэ мэтодак

в)В1оов А.Ь. РЬуБ.Вэу. - 1965. - Уо1.98, * 4. - Р.11С6 - 1111.

регистрация сгоктров ЯМР го частотой зависимости амплитуда сиг-вала двухшпульсного яка как для ядер с 1= 1/2, так для явадру-гольных ядер с' 1= 3/2. Показано, что при амплитудвэм детектировании сигнала, в оттгг-те от случая фазоюго детектирования, происходит ущрениэ зарегистрированного спектра на величину, определяемую амплитудой действувдего на ядра РЧ тля. Тан, например, ширина на годувькоте 60 спектра, расчиганного для частотной зависимости амплитуда эха .при 1= т для ядер с I = 1/2 равна <50 = Для квадрупольных ядер ширина расчетного спектра оказывается зависящей от условий возбуждения и момента появления сигнала эха. Езлучэю, что при регистрации сгвктроа ЛМР го частотной зависимости амплитуда сигнала зха при амплитудном детектировании сигнала, в отличие от случая фазоюго детектирования, вид спектра не зависит от момента включения и длительности сигнала строба интегратора в пределах дшггелыюстн сигнала эха.

Дня исследования особенностей формирования трехквантового сигнала эха в момент времени 1= Зт от квадрупольных ядер с I =3/2 проводились численнкэ расчеты завиЬюязсти амплитуда эха от параметров всзбуздавдих импульсов. Пример расчетной зависимости амплитуда эха при 1= Зт от длительностей воэбуящавдих импульсов при фисированной амплитуде РЧ поля а1 = 1.75 приведен на рис.1. Получено, что площади возбуждавших импульсов, соответствующие формировании тксиюльюго сигнала эха зависят от амплитуда импульсов и лежат в пределах ш111= (1.0+ 1.5)л и (0.5+ 0.7

Максимум расчетного сигнала эха .достигается на частоте шг-нитного сверхтонкого перехода и ширина спектра, зарегкстрирован-ного по частотной зависимости амплитуда сигнала эха при 1 = Зт в случае амплитудного детектирования такта определяется амплитудой РЧ поля в возбущэнцих импульсах = (0.65 ± 0.С5) л,.

Амгшггуда РЧ поля, соответствующая формированию шзхглмальш-го эха оказалась зависящей от длительностей возбуадаь лп импульсов и равной (1.75 ± 0.25)ич. Полученный результ?.. предпохетзо использовать для оценки величины эффективного (с учетом коэффициента усиления ЯМР) переменного шгнитшго юля, действуздего на ядра в магнигизах.

Из дополнительно проведенных расчетов получено, что з кеэд-руполыих спиговых системах, магнитное шсдзэродвсе уанренив

спектральной линии которых сравнимо с величиной квадрутльюго расщепления, возможно формирование трахквангозого эха при 1= Эг импульсными РЧ палями, амплитуда которых шньпе ширины сшивальной линии. Длительность сигнала эха при I- Зт в случае неоднородного возбуждения сшетралыюй линии определяется длительностями возбуждавших импульсов. При однородном — шириной спектральной линии.

На основании результатов прскэденных расчетов получено, что сигнал эха при 1= Зт формируемся и в отсутствии квадрушльного расщепления спектра ЯМР в первом порядке теории возмущен:®. Формирование мнэгоквшгтозых сигналов эхо в этом случае обусловлено вээкь 1 ¿яйстаншостьа энэргеткчэского стактра, вознЕкавдей вследствие квадрушльного сдеига второго порядка.

Рис. 1

Проведаны расчеты особенностей фэр-жровзнш сигнала сшшезо-го эха при t= т для ::вадру1юлъшх ядер с Ï = 3/2. Подучетю, что в случае селективного возбутедента сгоктралыюЯ лишш («^ s wq) шк-симум амплитуда эха достигается при длительюсти первого возбуждающего импульса вдвоо больпзей длительности второго. Площадь шр~ вого импульса u.t, = (я/4 + 3oi/2) при возбуждении центрального перехода и со^ = 7i3 -î- 1/2) при возбулдекш квадрушльных

сателлитов (здесь к - 0,1,2,...).

Особо следует отмэтить случай c^t^ п, u1ta= п/2, когда сигнал эха в момент времени t= т формируется только m частотах, соответствующих возбуждению квадрутадьных сателлшоз, a m "эстотэ центрального перехода подавлен. Указанные значения площадей ш-пульсоз примерно соответствуй возбуздешгз наксталъшго сигнала эха при t= Зт. Обусловленное РЧ позем упирекиэ спектра ЯМР эха при t= т в этом случае вдвое мэныге, чем при площадях возбуздав-щих импульсов, формирующих максимальный crama эха при t= т. Приведенные расчетные результата гозволяпг црэдлозжтъ мэтодяку разделения мапзггных и электрических CIB в сгвзстрэх ШР квадрушгь-ных ядер в магнетиках, ссстощую в рэгжтрашш *гклотюЯ зашзся-мости амшштудч эха при t- т, гшучзшюго при ощешлыеп условиях возбуадошгя эжа в мженг врвьтани t = Зт„

Полученнькэ в главе расчэткаэ результаты шдгвэркетшгся сш-цкальго провадажымя схстраштуло* m ящтж ^Сг в ^ррс^дгааг-ГОМ CâCTgSe^.

В третьей главе щязэодгкы результата расчетов ш.шта gqp-шрования сигналов двухкмцудьсгзэго эхо в ядерных спнтзых свето-гах с 1хзода^родньии шгнигным я квэдругшьшм уинрешиш ашз-ЪаЯЬШЙ ЙЙ&Й!'.

В елу^аэ* йог-Да й5й кёйдого ядра слклонзииэ рэзохэншйЗ частоты и ВаЕйЧЖш КваздШ&::Е>го расщэпгепкя от равшвескнх зка'з- • кий Меняется вайШг-ёУйи сЭуч&ёкжн и взаимно юззвгсишкн югучэ-го, что шрэду с сйгтащ-с! эхо в кс&вйгы вргьетш t= т п 1= 3r L&-гут фршрошт>ся -^гетнг-пшьгш сигналы его. itezsimi форхярспа-шя дахюлкэтэльнй: сшзяов зхо зависят от гйда фукнкя, ccracÊâ-нзодЕюродгое ушйреййэ спз:<траль1юй лкнки. Таг, ослл сба iзШ юодаэродвых упщяэкнй овйе^ваЗгся ^шф&Ы Лсрегща, то йзШШ^

ся только сдан доголнигешьный сигнал эха в М0М6НГ времэни t= 2г. Баш вэодвородаое магнитное ушкрение описываемся функцией Гаусса с дизгорсией сг^, a взоднородное квадрушльюе — функцией Гаусса с дашрсиэй то для момента формирования сигнала asa t получаю

(m* - пГ) - аг(2m + 1)• U'a - m"2)

t m -*-g—- T,

1 + сГ (2m + 1Г

где а = aq/at¿* магнитные квантовые чжла m' и m" могут принимать значения от -I до +1, а ш — от -I до (1-1) с шагом 1. При этом возможно формирование дополнительных сигналов эхо, как в моменты времени, щлократные т, так и в "дробные", зависящие от параметра а, моменты времени. Общее ограничение для махсишльвого момента появления сигнала эха t s 21т при этом сохраняется. Амплитуда дополнительных сигналов эхо зависит от временного интервала мэящу воэбуждавдими импульсами т и дополнительные сигналы наблвдшгся при т< ff"1,?"1.

Для анализа множественной структуры сигшла двухимпульсного ядерного спинового эха в МУВ предаояено рассматривать ситуацию, когда оба вида неоддородаых ушкрений являются взаимосвязанными. Показано, что такая ситуация возмэяои в одноосных ферромагнетиках при наличии разброса в значениях угла мезду тправлениэм вектора электронной натгниченнссги и выделенной осыз сишетрии в кристалле. Для характеристики взаимосвязанных мвгшггаото и квадру-' шдьного неоднородных уширений спектральной линии вводится пара-мэтр 2шч0/й)д, где 2ü)q0 — константа квадруполыюго взаимодействия, (йа -г- акиэотропгая составляющая локального шгннтшго шля на ядро. Дня момента формирования сигшла эха получено выражение, № а&Вйсяхое от вида Функций, описывавдих вводазоодныэ уширянна

2-(а' - т") + ^(т"® - т'2) t » ——--—■ т.

2-5-<2а+1>

На pjk,.t2 щеодаш зависимости расчетных мошнтое появления сигналов эхо &¿ Щрамэтра ? в случае взаимосвязанных шгнипюго и ййа^фушльнопз МЗОЛЩрОМа ударений для ядер с 1= 3/2 (сплошные t&mh щблвдюше »«ленты появления сигналов

' эао от ядер ^Сг a и HgCTaSe^ при Т= 4.2К сгсадэчэпы тем-

Рв=. 2

и

ныш и свэишьа точками, соответственно. Похроанссть измерений ь-омангоа хкйеуюнкя сигналов эхо определялась их дингелыгостью. Истльэовакшэ чжжэнныэ ашчэкет параметра ? определены из неза-шгишг измэрэ:яй1 таланта квадрухшьшго наашодзйсгвЕЯ й анизотропной составлящай локальною ьзкитюго поля в эпа веществах. Достигнутое ссотвэтстввэ расчетных и йксхюршэктаяьно наблв-

33

щэш£ мзьвэшга £ормщ»2ашя сигезшв шо дня ядер Сг в хадько-гепидвых шшнваях хро:ла сЕидеавяьетвуэт о тем, что в денных ве-сествах магнитное л квададаольнсе неоднородные уширения спектральной линия ¡сукшгся взагалэсвязанными.

Обтрухэнвоз ¡зксгариашганью быстрое затухание во времэнк допалнишльньЕ сигналов шо (по сраанэнио с эхо при 1= т и Зт,' •обшсвзго ш^яннрованпш характером неоднородного утирания, т.е. отклонения аэачаиззсхой частоты и вэлшины квадрупольного расщепления для дешэго ядра от равновесных знаязиШ ймэнг как взаимосвязанную, так и нзаавкскэдую составдяазкэ.

В четвертой главе анализируется шэговшшненгная структур; импульсных откликов ЯМР в дав. В ¡этом случае сигналы спаде сво бодной прецзссии к двухиыпульского эха кк«зиг сложную форму и .воз можно появление нескольких амплитудных максимумов в течение врэ мэни, определяемого длигелыюстяыи возбуждающих импульсов.

Назйодеэ ингерзснкм случаем многокошонэнгкой структуры од ноашулъсного отклика является формлрованиэ сигшлов одазммпуяъс кого ядерного эха (ОЯЭ) в ЫУВ в шкент времени г- ^ после охсь чаниа действия вогбужгдоцего импульса даитальностью Дня анг лиза шханкзшв форглирования сигналов ОЯЭ рассмотрены случг больших площадей импульса (о^ >71), амплитудных и фазовых иске 5ээний на фронтах возбуждащего импульса. Для последаго сау^Е проведены чггслэшыэ расчзты форш одаоишульсного отклика мэтод О - матриц. При этом параметры а и р представлялись в виде

а = соэ^г-] - - Да/В,

где В = (Ли2 + — ввлнчиш эффективного РЧ воля, действ

щэго ш ядерные спины во вращавде&уз система координат (ВС?

щ — расстройка чистотой црацгпкя ECK и собственшЗ частотой ето2.'рс!.-с1тйчос::ой грутща сшкрз; у - угол мзяду направленном гзктора F4 поля и сс'л Ох вр.?г;эгг;ейся скстеш координат. гозводя-3551Д утгпт.'рзть сдвпт во время действия импульса.

По^оапо, что при шодгородасм всзбуццокЕ! спектральной лп-<wt« о) и фазоааг искажБнияк ш фронтах гашульса v = n/Z (зо гремд дойстзия импульса у = 05 в момент временя t= tH формируется жпял ОЯЭ, рвптстртфуемьй kcs при Фазовом, таг: и при ампшудасм ззтотсгировакия сигнала. Максимум ОЯЭ достигается при совпадении частоты переменного гагннгюго поля с центром спз1ггралы-:ой линза.

На освэвация полученных результатов показано, что формировала Експер>о--э!Г1'зли>цо найщцэемнх сигналоз 0i3 при t= tM и трэх-гвактового ОЯЗ при Ь= Зил ка ядрах 3с,Сг в CdCr2S94:i\s обусловлено фазовыми кскагонштмя ^¿рульса при йэодазродаом БСзбуяЕзп«я ^нейтральней линии.

■ ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ЕЫВ0£У

В дассертац:25Нной работе гхсггэдоваш особенности формнрова-вия сигналов ядерного эхо в cieedhg системах с магштгнгга и квадругааьныма зяеетрнчзсотя! СГВ и неоднородно упзфгнвэй спзгст-ральной линией. Пронедэн акзлкз (¿срмнроБакгя шсяйэстЕеякой и мвэ-гогаэшошкгзой структур надухъяза оекззюв ЯМ? в f /агшпгоупсрлдо-чзяных веществах.

Основные результаты работа могут быть сфорг.щшгровавн следующим образом:

I. Проведен численный анализ »¿этодякя зашзсп спектров Л?,? неоднородно уикренЕсс спгхггралькуз: лпний с кЕадпугщькь-ш взаимодействиями, состоящей в рзпютращв: частопаг зависимостей ампгн-туд сигналов двух1-мпульскы2 зхо. Получэно. что при регистрации спзктроз Я?.? как по основному сегезлу сто с ьшангсм Нормирования t= т (т— времэжой интервал ЕозбуящЕсшш й.яульсвма, вре-ш t отсчишвается с ремонта окончания дайгтвия второго клзуль-са), так и по дополнительному эхо, fficpM^ynssvyca з мемзнг врг^э-ки t= Зт аппаратура© эф^эзга проявляшея з упзрвкпи зарегистрированной линии на величину % (<% — амплпудэ. эффективного РЧ поля, дейзтвуицого на ядра з MTB) и появлении з спектре дошлей-

тольньн; амшдагудньи максимумов при 10а (с — ширина спектральной линии).

2. Из проведанных численных расчетов частотной зависимости амшопуда сигнала деухшпульсшго ядерного спинового эха в неоднородно уширенных системах с квадрупольшми взаимодействиями получено , что в спектре эха, формирующегося в момент времени 1=1 юаю эффективно выделять квадрупольные сателлиты и подавлял центральные перехода „при площадях первого и второго возбуадакщкг импульсов, напрюлэр, равных п и = и/2, соответственно. Из проведенных расчетов так» шлучеио, что максимум амплитуд? сигнала эха в момент времени 1- = Зт достигается на' частоте центрального перехода,, а квадругольные сателлиты в спектре эха прп Ъ Зт отсутствуют. Расчетные результаты соответствуют эксперю/эн-

«до

тально наблвдаемнм на ядрах Сг (спин I = 3/2) в ферромагнетика, ка основе халькогенидкых шпинелей хрома.

3. Из численных расчетов зависимости амплитуды сигнала эха момент времени 1= Зт от параметров возбулздащих импульсов получе го, что шксимум амплитуда эха достигается при = (1.5 + 2.0)С (Пч — величина квадрупольшго расщепления). Результаты численнь расчетов совпадают с экспериментальными данными, полученными 1 монокристалличэском образце СаСГзЗе^ в насыщающем шгнягюм голе Предложено использовать данный результат дня оценки величины эй фективного (с учетом коэффициента усиления) РЧ поля, действуйте:! ка квадрупольнке ядра в магнетиках.

, 4. Экспериментально и теоретически показано, что в магнию: порученных веществах неоднородные магнитное и квадрушльв у широки могут быть взаимосвязанными. При этом сигнал двуки пульсвого ядерного спинового эха имеет множественную структуру моменты появления откликов определятся временным интервалом ш ду импульсами т. Установлено, что для ядер со спином I = 3/2 си валы эхо могут формироваться как в "дробные" моменты времени, т и в моменты времени, большие чем Зт.

5. Проведаны численные расчеты одноимпульсного отклика сг новой систеш при фазовых искажениях фронтов возбуждащцэго я пульса. Показано, что формирование одноимпульсного ядерного эхг халькогечидгшх шшалях хрома обусловлено фазовыми искажения фронтов импульса при кеодаородном возбуждении спектральной лия

Основное содержание работы излсяаэю в публикациях :

1. Бержавский В.Н., Дрокпн А.й., Нэдвига А.Е., ТЪлулях С.Н. Исследование пленок ЖИГ мзтодом ЯМР // Тез. X Всесопзн. иколы-семянара "НлМГ. - Рига, 1936. - 4.1, С. 160.

2. Абалясев Г-Н.. Шлулях С.Н., Сергеев Н.А., Федотов Ю.В. Исследования ядерного одной^аульсного эха в ферроьегнэпках // Тез. ШП ЗсеооЕвн.кокф.по ?-МЯ. - Калинин. I9S8.- C.515-5I6.

3. Сергеев Н.А.. Тюлулях С.Н.. Одноимпульснэе эхо неоднородю узгиренных спектральных линий// Тез. ТУ Всесовзн. симпсзиут "Световое эхо и пути его практических применений." - Куйбышев, 1939. - С. 147.

4. Берлинский В.Н.. Полулях С.Н. ЯМР ~'Fe в эпигахсиальных пленках У3Га^01г.// ОТ-- 1989.- T.3I. В. 8. - С. 256-258.

5. Abelyashev G.H., Berzanskiy V.H.. Poluiyah S.N.. Sergeev Ы.А. Multipole echoes and high resolution ГО® in magnetically ordered substances // Abstr. of 10 - th ISMAK Conference.-Morzine, France, 1389 .- P 3-3.

6. Абеляоез Г.Н.. Бержанский B.H., Шлулях C.H., Сергеев Н.А., Федотов Ю.В. Способ регистрации электрических квадрушльных сверхтонких взаимодействий ядер в магнигоупорядоченных веществах // А.с. 1556931 от 8.01.1990.

7. Абаляшг-в Г.Н., Б&р»анскиЯ В.Н.. Полулях С.Н.. Сергеев Н.А. ЖР и магнитоупругие колебания в халькогенишых шпинелях хрома // Тез. ХаЗТ ВоесоЕЕН. соведания по физике низких температур. - 1390 .- Т.2 C.S2.

3. Абеляшев Г.Н.. Полухях С.Н. Спектры двухимпуъсньа откликов ЯМР квадрупольин ядер со спином 1=3/2 // Тез. XIX Всесосзн. конф. по 5КЯ. - Ташкент. 1991. - 4.2 . - C.I37.

9. Абеляшез Г.Н., Бержанский В.Н., Полулях С.Н.. Сергеев Н.А. Мнох&стэеээя структура спиновых эхо е н&эдаэродно лпиренил системах с хвафутюлъным взаимодействием // Тез. Семинара гю шгаитсадкрсэлектронике. - Симферополь, 1991 . - С.86.

10. Абелявев Г.К.. Б&ртанскиЯ В.Н., Голу лях С.Н., Сергеев Н.А.. Федотов П. В. »^явственная структура спиновых зхо в даодю-рОДНО уЕИреННУХ систешх с КБаДруПОгЬНЫМ ЕЗаИМОДОЙГГБаЭМ //

5КЭТФ. - 1991. - Т.99, № 4, C.I255 - 1261.

11. Абаляшэв Г.Н., Берлинский В.Н., Псхпудях С.Н., Сергеев H.A., Федотов Ю.В. Исследование условий формирования мкогоквантовьк эхо ЯМР в магнетиках // ЯНТФ. - 1931. - Т.99, й.6.- C.I98I -1986.

12. Абаляшев Г.Н., Берлинский В.Н., Болулях С.Н., Сергеев H.A. Особенности формирования двухимпульсшго эха в сшшэзых' сис-тешх с I = 3/2 // ФТТ. - 1992. - Т-34 ,В.2. - С.676 - 678.

Формат 60 х 84/16 Бумага тип ОП Тираж 100 Заказ 74

Подписано к печати 18.06.92 Объем I.I п.л.

Симферопольский государственный университет им.М.В.Фрунзе 333036,-г.Симфэрошпь, у л. Ялтинская 4.