ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Физические основы явления из "Экспериментальные методы химической кинетики 1971" Рассмотрим в качестве примера простейший случай атома, обладающего одним иеснарениым электроном. Предположим, что магнитный момент ядра этого атома равен нулю. Магнитные свойства такого атома связаны с наличием неспаренного электрона и имеют двоякую природу. Они связаны как с орбитальным движением электрона, так и с наличием у него нескомпенсированного спинового магнитного момента. [c.91] Таким образом в единицах е/2тс равно I. [c.91] Парамагнитные частицы в постоянном внешнем магнитном поле. В отсутствие внешнего магнитного поля пространственная ориентация спинов беспорядочна. Энергия атомов не зависит от направления их магнитных моментов. [c.92] Таким образом, помещение парамагнетика в постоянное внешнее магнитное поле приводит к тому, что уровни, обладавшие до этого одинаковой энергией (вырожденные по энергии), расщепляются — вырождение снимается. Становится принципиально возможным наблюдение резонансного поглощения между раздвинутыми уровнями. [c.93] С точки зрения статистической физики вероятность нахождения атома в каком-либо состоянии пропорциональна величине ехр(— /А 7 ), где f —энергия состояния к— константа Больцмана. [c.93] Парамагнитные частицы в постоянном магнитном при действии переменного электромагнитного поля. [c.93] Рассмотрим эффект действия переменного поля несколько более подробно. Переменное поле вызывает переход частиц с нижнего уровня на верхний. При этом энергия переменного поля поглощается. С такой же вероятностью в результате действия переменного поля будут происходить сопровождающиеся излучением кванта энергии hv переходы с верхнего уровня на нижний (индуцированное излучение). Кроме индуцированного излучения, происходит также самопроизвольный, не зависящий от действия переменного поля, переход частиц с верхнего уровня на нижний с излучением кванта энергии (самопроизвольное излучение). Однако в условиях, при которых обычно изучается ЭПР, вероятность такого процесса чрезвычайно мала. [c.94] Оба процесса равновероятны к = кг). [c.94] Благодаря этому будет происходить постепенное обеднение частицами нижнего уровня и обогащение верхнего — заселенность уровней начнет выравниваться. [c.95] Количественной характеристикой эффективности спин-решеточной релаксащ1и служит время спин-решеточной релаксации Т — время, за которое разница заселенностей уровней АЛ =(Л —(Л —Л +)рав уменьшится в результате процесса спин-решеточной релаксации в е раз. На величину спин-решеточного взаимодействия можно влиять, изменяя температуру образца. С ростом температуры величина взаимодействия растет, а уменьшается. [c.96] Рассмотрим случай очень слабого взаимодействия (71 велико). При этом, если мощность переменного поля достаточно велика, релаксационные процессы, в результате которых происходит переход с верхнего уровня на нижний, не справляются с тем количеством частиц, которое забрасывается на верхний уровень переменным полем. Происходит выравнивание заселенностей уровней, и величина поглощаемой мощности падает. Такое явление называется насыщением. Оказывается, что при этом происходит также уширение линии поглощения. [c.96] Спин-спиновая релаксация — это процесс, при котором происходит переход спина с верхнего уровня на нижний, а выделяющаяся при этом энергия передается какому-либо другому спину, находящемуся на нижнем уровне. Получивший энергию спин переходит на верхний уровень. Благодаря этому процессу происходит перераспределение избыточной энергии спина по всей системе спинов. Спин-спиновая релаксация характеризуется, аналогично спин-решеточной релаксации, временем спин-спиновой релаксации Гг. [c.96] Б противоположность спин-решеточному взаимодействию, спин-спиновое взаимодействие практически не зависит от температуры, однако очень быстро уменьшается с увеличением среднего расстояния между спинами. Таким образом, на величину этого взаимодействия можно влиять, изменяя концентрацию парамагнитных центров. [c.96] Сильное спин-спиновое взаимодействие увеличивает скорость процесса передачи избыточной энергии системы спинов решетке. [c.96] Вернуться к основной статье