Введение к работе
';l^-a:l .
Актуальность темы. Выяснение закономерностей взаимного пространственного расположения парамагнитных центров, возникающих в твердых телах в результате воздействия различных типов ионизирующего излучения или механического воздействия, является одной из слабоизученных проблем современной химической физики.- Задачи такого типа до настоящего времени решались при помощи стационарной ЭПР спектроскопии и метода электронного спинового эха в стандартной двухимпульсной постановке. Исследуемой характеристикой являлось диполь-дипольное взаимодействие между парамагнитными центрами, выделение которого проводилось на фоне других типов взаимодействий (спин-решеточного, электрон-ядерного и др.). В то же время, анализ современных тенденций в развитии ЯМР спектроскопии показывает, что существенное улучшение ее разрешающей способности было достигнуто благодаря применению многоимпульсных последовательностей, которые позволяли подавлять проявление посторонних взаимодействий и выделять исследуемую характеристику в чистом виде.
В связи с этим, создание в ЭПР спектроскопии новых многоимпульсных последовательностей для исследования диполь-ди-польного взаимодействия, а также выяснение возможности их применения длл решения перечисленных выше задач представляется весьма актуальным.
Целью работы явилась экспериментальная разработка и теоретическое обоснование новых методов для изучения релаксационных процессов в магнитно-разбавленных твердых телах и решение с их помощью некоторых физико-химических задач.
Научная новизна. Предложена новая "2+1"-импульсная последовательность в электронном спиновом эхо. Теоретически обоснованы и экспериментально проверены на модельных системах механизмы проявления электрон-электронного и электрон-ядерного диполь-дипольного взаимодействия в кинетиках регистрируемого сигнала. За счет сокращения "мертвого времени" и устранения из спада сигнала посторонних процессов удалось расши-
рить интервал исследуемых расстояний между спинами до 35-300 X, что'соответствует концентрациям 6-Ю -10 см" . С помощью новой последовательности для систем парамагнитных центров с анизотропным g-фактором выяснена ориентационная зависимость дипольного уширения линий ЭПР, недоступная для ранее известных методов. На основе новой импульсной последовательности, с привлечением анализа дипольного уширения спектров Э1)Р разработана методика изучения функции распределения парамагнитных центров, образующихся при действии тлеющего разряда на поверхность твердых тел.
Проведено теоретическое исследование процесса переноса спинового возбуждения в магнитно-разбавленных системах, состоящих из двух типов парамагнитных центров, при произвольном соотношении между величиной их дипольного взаимодействия, частотной расстройкой и скоростями спин-решеточной релаксации. Проверка полученных соотношений проведена на модельной системе - парах, состоящих из атома водорода и иона железа. Выяснена роль магнитных ядер в процессе перен.са спин.вого возбуждения по спекту ЭПР.
Разработка теории переноса спинового возбуждения позволила ,корректно описать эксперимент по стационарному насыщению и впервые провести сопоставление результатов, полученных этим' методом и методом электронного спинового эха. На примере двухспиновои системы показаны возможности и ограничения метода стационарного насыщения.
Предложен принцип реализации многоимпульсных последовательностей в условиях неполного возбуждения спектра ЭПР.
Практическая ценность. Предлагаемые в работе методы могут быть использованы для контроля за распределением парамагнитных примесей (например, при ионной имплантации, при выращивании лазерных кристаллов и допированных полупроводников), при изучении различных биологических объектов.
Апробация работы и публикации. Результаты работы докладывались на Всесоюзной конференции "Современные методы ЯМР и ЭПР в химии твердого тела" (Черноголовка, 1985), на IX Ампе-ровской летней школе (Новосибирск, 1987), на 3-й Всесоюзной конференции "Физика и химия элементарных процессов" (Москва,
1987), на 4-й международной конференции по применению изотопов и радиационной обработке в промышленности (Лейпциг,1988) 7-й Всесоюзной конференции по радиационной физике и химии неорганических материалов (Рига, 1989), 1-м Советско-Зап. Берлинском семинаре по приложениям магнитного резонанса в химии (Новосибирск, 1989). По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, приложения, выводов и списка литературы. Работа изложена на 174 страницах машинописного текста, содержит 39 рисунков, I таблицу и список литературы из 172 наименований.
