Cтраница 4
Бекаури и др. проводили исследования при 4 2 К, использовали насыщающие импульсы длительностью от i до 50 мксек, а сигналы быстрого прохождения наблюдали при частоте модуляции поля 50 гц. Эта методика позволила обнаружить, что установление равновесной спиновой температуры в различных местах дискретно насыщенной неоднородноуширенной линии происходит с одинаковой скоростью. Наблюдаемые эффекты были объяснены одновременным насыщением за время действия насыщающего импульса разрешенных и запрещенных переходов. [46]
Однако Паунд не падает духом и после участия в БПП изобретает новый детектор ЯМР, очень простой и эффективный, известный в литературе под названием Коробка Паунда ( Pound box), с помощью которого он первым обнаруживает влияние квадру-польного момента ядра на ЯМР. Наконец, вместе с Парселлом он вводит понятие отрицательной спиновой температуры, о которой будет речь дальше. Добавлю еще, что он очень хорош собой ( вернее, был тридцать пять лет тому назад), с чисто британской элегантностью, которую он поддерживает частыми поездками в Алглию. [47]
В неоднородноуширенной линии некоторому полю соответствуют одновременно разрешенные переходы, определяющие наблюдаемую форму неоднородноуширенной линии, а также запрещенные переходы, которые могут быть насыщены. Насыщение запрещенных переходов в поле Н0 приводит к повышению спиновой температуры пакетов, соответствующих разрешенным переходам. В указанных экспериментах форма линии сбусловлена спиновой температурой разрешенных переходов. Поскольку насыщение запрещенных переходов приводит к повышению спиновой температуры соответствующих им разрешенных переходов, рассмотренные эффекты могут быть важными источниками информации о константах магнитных взаимодействий в твердом теле. [48]
Ядерные спины всегда взаимодействуют со своим окружением-решеткой. Обычно это взаимодействие мало и поэтому можно с известным приближением [64] различать спиновую температуру и температуру решетки. В результате слабого взаимодействия между решеткой и ядерными спинами обе системы находятся в тепловом равновесии друг с другом. Теплоемкость спиновой системы очень мала по сравнению с теплоемкостью решетки, за исключением систем, находящихся при температурах, близких к О К. Поэтому температура, характеризующая состояние равновесия между решеткой и ядерными спинами, обычно близка к температуре решетки. Поглощение энергии радиочастотных колебаний спиновой системой уменьшает заселенность состояния, соответствующего минимуму энергии. Этому противодействует передача теплоты от ядер к решет-ке. [49]
Концепция спиновой температуры, введенной выше для простой двухуровневой системы с помощью формулы (1.128), оправдывается лишь в том случае, если спины находятся в тепловом равновесии. Нарушенное равновесие восстанавливается за время порядка % 2 - Таким образом, концепция спиновой температуры справедлива, если Т2 С TI, где TI - время спин-решеточной релаксации. Такой случай часто реализуется. [50]
Диполь-дипольные взаимодействия между такими спинами приводят к неоднородному уширению. Такое выделение неоднородноуширенных линий является приближенным, однако оно оправдывается, на наш взгляд, прежде всего потому, что процессы установления спиновой температуры в пределах этих линий определяются различными физическими механизмами. Время установления равновесного спинового состояния в пределах статической диполь-дипольной ширины во многих случаях оказывается значительно короче времени установления равновесного состояния во всей неоднородноуширенной линии. Это, по-видимому, определяет причины, по которым соотношение (5.7), полученное Бломбергеном и др., качественно согласуется с экспериментом. [51]
Для частиц, имеющих больше двух уровней энергии, также можно ввести понятие спиновой температуры, если только отношение заселенностей любых двух уровней определяется уравнением (10.17); это оказывается возможным, если спиновая система находится в состоянии внутреннего равновесия. Такое состояние достигается благодаря спин-спиновым взаимодействиям за время Т2, и если 12 - С TI ( как это часто бывает в магнитно концентрированных системах), понятие спиновой температуры оказывается пригодным при изучении сравнительно медленной спин-решеточной релаксации. В случае же магнитно разбавленных систем мы имеем 2S - - 1 уравнений, описывающих временное изменение заселенностей 2S 1 уровней энергии, и совсем не обязательно, чтобы решения этих уравнений можно было представить в виде экспоненты с одним временем спин-решеточной релаксации. [52]