Субмиллиметровая ЭПР спектроскопия примесных парамагнитных ионов в диэлектрических кристаллах

• Автор: Тарасов, Валерий Федорович
• Шифр специальности: 01.04.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 286 с. : ил

Содержание

Принятые обозначения и сокращения.

Введение.
Глава 1. История развития и основные результаты высокочастотной ЭПР спектроскопии парамагнитных ионов промежуточных групп в диэлектрических кристаллах.

1.1. Определение высокочастотной ЭПР спектроскопии.

1.2. Основные задачи и объекты высокочастотной ЭПР

спектроскопии.

1.3. Высокочастотная ЭПР спектроскопия парамагнитных ионов переходных групп в диэлектрических кристаллах.

1.3.1. Высокочастотная ЭПР спектроскопия ионов группы

железа.
1.3.1.1. Высокочастотная ЭПР спектроскопия
крамерсовых ионов группы железа.
Зб1 ионы У4+ и Тл3+.
Зб7 ионы Со2+.
Зб9 ионы Си2+.
1.3.1.2. Высокочастотная ЭПР спектроскопия
некрамерсовых ионов 36 группы.
Зб2ионыУ3+.
Зб4 ионы Мп3+ и Сг2+.
Зб6 ионы ¥&2+.
Зб4 ионы №2+.
1.3.1.3. Высокочастотная ЭПР спектроскопия
переходов между синглетными уровнями обменно-связанных пар.

1.3.2. Высокочастотная ЭПР спектроскопия 4с1 ионов:
4с13 ионы Мо3+.
1.3.3. Высокочастотная ЭПР спектроскопия
редкоземельных ионов в диэлектрических кристаллах.
4ґ5 ионы 8т3+.
41* ионы ТЬ3+.
4^ ионы Бу3+.
41'10 ионы Но3+ и Оу2+.
4Ґ11 ионы Ег3+.
4Ґ12 ионы Тт3+.
1.4. Выводы.
Глава 2. Конструктивные особенности перестраиваемого
спектрометра ЭПР субмиллиметрового диапазона и
методика высокочастотной ЭПР спектроскопии.
2.1. История и современное состояние техники
субмиллиметровой ЭПР спектроскопии.
2.1.1. Широкополосные спектрометры ДИК диапазона.
2.1.2. Монохроматические спектрометры с волноводным трактом.
2.1.3. Спектрометры с широкополосным квазиоптическим трактом.
2.1.4. Получение магнитного поля.
2.1.5. Приемники субмиллиметрового излучения.
2.2. Конструкция и основные характеристики
перестраиваемого спектрометра ЭПР субмиллиметрового
диапазона, разработанного в КФТИ КНЦ РАН.

2.2.1. Блок-схема и основные характеристики
спектрометра.
2.2.2. Генератор микроволнового излучения.
2.2.3. Квазиоптический тракт.
2.2.4. Приемник субмиллиметрового излучения..
2.2.5. Электронные узлы спектрометра.
2.2.5.1. Блок питания ЛОВ.
2.2.5.2. Блок питания электромагнита.
2.2.5.3 .Приемно-усилительный тракт. 7
2.2.5.4. Автоматизация спектрометра.
2.3. Режимы работы спектрометра.
2.3.1. Измерение с разверткой магнитного поля.
2.3.2. Измерение с частотной разверткой.
2.4. Чувствительность спектрометра.
2.5. Выводы. 92 Глава 3. Субмиллиметровая ЭПР спектроскопия крамерсовых
редкоземельных ионов Пу3^:СаГ2 и
3.1. Редкоземельные ионы с нечетным числом электронов как объект субмиллиметровой ЭПР спектроскопии.
3.2. Измерение энергии в кристаллическом поле первого возбужденного уровня основного мультиплета иона Эу31 в СаР2.
3.2.1. Результаты исследования кубических центров Оу3+:СаГ2 до начала наших исследований.
3.2.2. Субмиллиметровая ЭПР спектроскопия переходов между основным квартетом и возбужденным дублетом иона Пу3+:СаГг.

пропускания монокристаллических образцов МцО, выращенных с примесью железа. Измерения проводились при температурах 4,2, 20,3 и
77,4 К в отсутствие магнитного поля. Была обнаружена интенсивная линия поглощения на частоте 3150 ГГц, приписанная переходу между основным
триплетом Г5 и расположенными рядом возбужденными уровнями Г3 и Г

ионаге .
Интересным объектом исследования для высокочастотной ЭПР спектроскопии оказались некрамерсовые ионы Ге2+ в образцах, где они являются структурообразующими. Во многих случаях такие материалы являются магнитоупорядоченными. Однако, в случае низкой симметрии кристаллического поля основным состоянием Ге2+ может оказаться орбитальный синглет, расщепленный на 5 синглетных спиновых подуровней. Если расщепление между основным и первым возбужденным спиновыми подуровнями существенно превышает энергию зеемановского взаимодействия с внешним магнитным полем (Д » §ц.рВ), парамагнетизм будет иметь ван-флековский характер.
Одна из первых работ по изучению магнитного резонанса иона Бе2+ с ван-флековскими свойствами была опубликована в 1977 г. [41]. В ней на фурье-спектрометре, работающим в диапазоне частот 30- 1350 ГГц, при температурах ниже 20 К были измерены спектры пропускания поликристаллических образцов фторсиликата железа Ге81Г6-6Н20 и тиофенолата железа Ге(8РЬ)127 Было установлено, что для фторсиликата железа, где ион железа находится в октаэдрическом окружении из шести молекул воды, нижним состоянием является спиновый синглет |0). Если его энергию принять равной нулю (Уо = 0), то уровни |± 1) будут иметь энергии в кристаллическом поле 297 ГГц и У2 = 417 ГГц, а для квазидублета |±2) У3 4 ~ 14,34 ГГц. В целом, весь спиновый квинтет