Ядерный резонанс в металлооксидных системах HgBa2 CuO4 F и CuGeO3

• Автор: Морозова, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.09
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Теория и методика эксперимента
1.1 ЯКР спектроскопия
1.2 ЯМР спектроскопия
1.3 Особенности ядерного квадрупольного резонанса в твердых телах
Глава 2. Описание экспериментальной установки квадрупольного резонанса
2.1 Описание отдельных блоков экспериментальной установки
Передающий тракт
Цифровая часть передающего тракта
Высокочастотная аналоговая часть передающего тракта
Датчик спектрометра
Приемный тракт
Высокочастотная аналоговая часть приемного тракта
Цифровая часть приёмного тракт
2.2 Программное обеспечение спектрометра
Управляющая программа спектрометра
Блок генерации управляющих сигналов
Блок приема данных
Блок обработки данных
2.3 Сравнение характеристик созданного ЯКР спектрометра и существующих промышленных ЯМР/ЯКР спектрометров
2.4 Рефрижератор замкнутого цикла
Глава 3. Ядерный резонанс в системе НуВа2СиО
3.1 ВТСП: предлагаемые механизмы. Симметрия спаривания
3.2 Физика вихрей в ВТСП
3.3 Возможности методов ядерного резонанса на примере исследования У-ВТСП
3.4 Структура Н%1201
3.5 Исследование структурных особенностей и динамики вихревой решётки в
Ну] 201 ВТСП методами ядерного резонанса. Результаты и обсуждение
Глава 4. Исследование структурных особенностей СиСеОз методом ядерного квадрупольного резонанса
4.1 Спин-пайерлсовский магнетик.
Кристаллографическая и магнитная структура СиСеОз
4.2 Особенности кристаллической структуры СиСеОз
4.3 Ядерный квадрупольный резонанс в СиОеОз
(результаты и обсуждение)
Выводы
Заключение
Литература
Приложение.
Рефрижератор замкнутого цикла. Схема криостата
Интерфейс управляющей программы спектрометра
Введение

Введение
Не смотря на то, что с момента открытия высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) в оксидных системах прошло довольно много времени, вопрос о механизме этого явления остаётся не ясным до сих пор, и его решение является одной из актуальных задач современной физики твёрдого тела. Для решения этой задачи необходимо получение достоверной информации об эффектах, связанных со сверхпроводящим состоянием вещества. Наличие таких сведений может помочь в выборе возможных моделей для объяснения явления высокотемпературной сверхпроводимости. В частности, важным и интересным вопросом, которому в последнее время уделяется большое внимание, является вопрос об особенностях смешанного состояния высокотемпературных сверхпроводников и наличии различных режимов движения вихревой решётки. Однако следует отметить, что многочисленные теоретические и экспериментальные исследования этого аспекта не дали однозначных результатов, и вопрос о принципиальных особенностях смешанного состояния ВТСП в настоящий момент остаётся открытым.
Выбор объектов исследования для данной работы был обусловлен следующим. НВагСиО (Щ1201) соединение наиболее модельное среди ВТСП купратов для исследования связи структурных и сверхпроводящих свойств. Эта фаза имеет структуру с одной кристаллографической позицией меди в СиСЬ слоях и параболическую зависимость температуры перехода от формальной степени окисления меди, структурные искажения и дефекты в Щ1201 практически отсутствуют. Необходимая для достижения сверхпроводимости концентрация дырок достигается анионным допированием, при этом в структуру вводится О2" кислород или фтор И в нестехиомегрического позицию 03. Максимальные значения Тс для оптимально допированых кислородной и фторированной фаз одинаковы. Особенности использовавшихся в работе методов радиоспектроскопии позволи предположить, что введённый в структуру фтор может служить хорошим микроскопическим ЯМР зондом для изучения поведения решётки вихрей. Кроме того, проведение ЛМР экспериментов на ядрах фтора позволяет получить прямое доказательство внедрения фтора в структуру сверхпроводника Р1201, что не было достоверно подтверждено ни в каких других экспериментах.
Помимо ВТСП-систем в работе исследовался неорганический спин-пайерлсовский магнетик СчСеОз. В 1993 году было обнаружено падение восприимчивости,
Введение

характерное для спин-пайерлсовского перехода, в неорганическом веществе СиОеОз. Проведённые исследования по неупругому рассеянию нейтронов непосредственно показали удвоения периода и открытие энергетической щели ниже температуры перехода Т=14К. Падение восприимчивости при Т < 14К связано с наличием щели между основным синглетным состоянием и возбужденными триплегными. В то время как спин-пайерлсовский переход в СиОеОз после его открытия был достоверно подтверждён многими исследователями, структурные особенности соединения остаются и по сей день предметом дискуссии. В 1997-1998 гг. был проведён ряд экспериментов на СиОеОз, и на основании расчетов предложено ранее определённую пространственную группу изменить на пространственную группу более низкой симметрии, что связано с возникновением сверхструктуры в этом соединении. Для атомов меди выделяют четыре различных локальных окружения. При исследовании структурных особенностей соединений, в частности, существования неэквивалентных кристаллографических позиций атомов, ЯКР является одним из наиболее чувствительных методов, и его применение дает возможность напрямую подтвердить результаты расчётов.
Решению перечисленных вопросов и посвящена настоящая работа, а всё вышесказанное свидетельствует об актуальности её темы.
Цель работы состояла в исследовании новых фгорсодержащих фаз ВТСП на основе ртути и первого неорганического спин-пайерлсовского магнетика.
При постановке эксперимента ставились следующие задачи'.
« показать, что атомы фтора действительно входят в структуру 1201
проследить влияние внедрённого фтора на локальное окружение атомов ртути и меди фторсодержащей фазы 1201
• сравнить экспериментальные результаты для оптимально допированых
кислородной и фторной фазы Щ1201
получить информацию о динамике вихрей с помощью ЯМР
• использовать возможности метода ЯКР для подтверждения результатов
рентгенографических работ и разрешения вопроса о наличии кристаллографически неэквивалентных позиций меди в структуре СивеОз, поскольку отсутствие центра инверсии между атомами меди предполагает искажение длин связей и углов в
первой координационной сфере атомов, определяющей неоднородность
электрического поля на ядре.
Глава

Датчик спектрометра.
Назначение выходных (оконечных) каскадов передающего тракта - усиливать мощность полезного сигнала, передаваемого в датчик спектрометра. Поэтому в отличие от предварительных, выходные каскады характеризуются большими значениями используемых в них токов и напряжений. Большой К.П.Д. усилителя можно получить только в том случае, если оконечный каскад согласован с «нагрузкой», в качестве которой выступает датчик. Помимо передачи максимальной мощности РЧ импульсов в датчик, согласование нагрузки необходимо для предотвращения образования в передающем и принимающем трактах отраженных или стоячих волн большой мощности, образующихся после воздействия на систему ВЧ импульса и способных вывести из строя блоки установки. Поэтому согласование входного и выходного каскадов являлось важным принципом, использовавшимся при создании спектрометра.
Вопрос согласования сводится к соотношению между внутренним (выходным) сопротивлением усилительного каскада (рассматриваемого здесь как «высокочастотный генератор») и сопротивлением нагрузки. Датчик считается сопряженным с передающим трактом при выполнении условия 7.дагтка а 7-,Т!;,К1а, где тракта — Ом.
В зависимости от частоты резонанса изменяется значение полного сопротивления участка Ъ. Т. о., необходимо постоянно согласовывать сопротивления оконечного участка провода передающего тракта и датчика. Настройка датчика на резонансную частоту генератора осуществляется в данной установке при помощи конденсатора переменной емкости, входящего в состав колебательного контура (Рис.2-2).
С - конденсатор переменой емкости
I. - катушка индуктивности Л - шунтирующее сопротивление Ь5 - катушка сопряжения
Рис. 2-2 Принципиальная схема датчика спектрометра.