ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Парамагнитные системы с зеемановским, спинспиновым и спин-решеточным взаимодействиями из "ЭПР и релаксация стабилизированных радикалов" В отличие от змеемановской энергии взаимодействия отдельного неспаренного электрона с полем Яо энергия зеемановского электронного резервуара является термодинамической величиной и имеет вполне определенное значение, зависящее от температуры. [c.71] В условиях сильного насыщения, когда разность населенностей равна нулю, = оо и энергия = 0. [c.72] Пусть в начальный момент времени система находилась в равновесии с решеткой и имела разность населенностей уровней Ло- Для того чтобы эта система перешла в состояние с разностью населенностей, равной нулю, необходимо электронов перевести с нижнего уровня на верхний. Для этого система должна получить энергию, равную 72 оЯ о- Эта энергия есть не что иное, как . [c.72] Ниже мы ограничимся случаем, когда энергия диполь-дипольных взаимодействий много больше энергии спин-решеточных взаимодействий, а зеемановская энергия много больше диполь-дипольной. [c.73] Для рассматриваемой системы решение задачи о форме спектра ЭПР даже в отсутствие насьщения представляет исключительные трудности. Поскольку мы полагаем спин-решеточные взаимодействия достаточно малыми, из общих соображений очевидно, что форма спектра определяется диполь-дипольным гамильтонианом и зависит от пространственного распределения ПЦ. [c.73] Пусть нормированная функция формы сигналов поглощения для этого случая равна где, как и ранее, X = (О — о- Вид этой функции может быть получен экспериментально при исследованиях сигналов поглощения в отсутствие насыщения. [c.73] Одна из задач теории магнитной релаксации состоит в том, чтобы предсказать изменение интенсивности и формы сигналов поглощения при наличии насьгщения. Каждый из спинов здесь находится не только во внешнем поле Но, но и в локальном поле, созданном магнитными моментами спинов соседних ПЦ. Благодаря быстрой взаимной переориентации спинов величина локального поля меняется, однако в каждый данный момент различные спины находятся в разных полях, что приводит к различию ларморовских частот спинов — к уширению линии поглощения. [c.73] Кроме того, диполь-дипольное взаимодействие приводит к взаимной переориентации спинов без изменения суммарной электронной поляризации образца. Изменение ориентации отдельного спина за счет диполь-дипольных взаимодействий происходит за время, существенно меньшее времени спин-решеточной релаксации. [c.73] Каждый из N спинов занимает определенное положение в пространстве и в связи с этим формально каждому конкретному ПЦ можно приписать некоторую конкретную ориентацию спина. [c.74] В пределах полуклассических представлений спиновым состоянием системы называют такое состояние спинов в образце, при котором каждому из них приписана некоторая определенная ориентация. [c.74] Число возможных спиновых состояний системы исключительно велико. Возможен, например, случай при температурах, близких к абсолютному нулю, когда все N спинов ориентированы против поля. Число электронных спиновых состояний, имеющих данную спиновую поляризацию р , существенно меньше числа возможных спиновых состояний, однако оно также весьма велико. [c.74] В отсутствие диполь-дипольных взаимодействий спиновые состояния с данной поляризацией имеют одинаковую магнитную энергию. При наличии диполь-дипольных взаимодействий энергия состояний с данной спиновой поляризацией различается на величину энергии диполь-дипольных взаимодействий, которую можно в полуклас-сическом представлении вычислить из соотношения (3.24), заменив там спиновые операторы соответственно ориентированными классическими магнитными моментами электронов. [c.74] ОбОЗНаЧИМ ЧИСЛО возможных спиновых состояний СИ стемы, имеющих поляризацию р , через В частном случае при температуре 0°К Ре — 1 и — I- При высоких температурах, когда 1, величина Nss N. [c.75] Хотя число состояний Мц, имеющих поляризацию Ре I, велико, все их в принципе можно рассортировать по величине энергии состояния и пронумеровать различные значения энергий этих состояний. Таким образом, для данной спиновой поляризации системы имеется множество состояний с различными энергиями, отличающимися суммарной энергией диполь-дипольных взаимодействий. [c.75] Это означает, что в рассматриваемой системе возможны изменения ориентации двух или четного числа спинов, при которых изменяется энергия состояния спиновой системы и остается постоянной спиновая поляризация. [c.75] Представления о наличии большого числа дискретных энергетических уровней, соответствующих определенным спиновым состояниям системы, являются достаточно строгими в отсутствие спин-решеточных взаимодействий. [c.75] В условиях равновесия с решеткой средняя магнитная энергия системы, обусловленная диполь-дипольными взаимодействиями между неспаренными электронами, равна . Величину этой энергии можно найти, если вычислить энергию соответствующих спиновых состояний системы и вероятность нахождения в этих состояниях. В отличие от энергии спинового состояния системы энергия является термодинамической величиной и соответственно зависит от температуры. [c.75] Магнитную энергию Е° сбычно называют энергией диполь-дипольного электронного резервуара для системы, находяшейся в равновесии с решеткой. [c.76] Микроволновое магнитное поле 2JJi os at, перпендикулярное полю Но, вызывает переориентацию спинов, приводит к изменению спиновой поляризации и изменяет энергию электронного зеемановского резервуара Ez, а также среднюю энергию Es, обусловленную электронными диполь-дипольными взаимодействиями и называемую энергией диполь-дипольного электронного резервуара. [c.76] Вернуться к основной статье