Ядерный сверхтонкая структура

ЛИНИЙ (так называемая сверхтонкая структура спектральных линий) обусловлена влиянием момента ядра атома на его электронную оболочку. Наличие ядерного момента (спина) связано е четностью или нечетностью атомного веса. Однако природные атомы почти всегда представляют собой смесь изотопов, в связи с чем большинство спектральных линий является совокупностью тесно расположенных компонент. [c.144]

Из сказанного выше следует, что, наблюдая сверхтонкую структуру спектральных линий, можно определить ядерный момент I по одному из следующих способов. [c.524]

Сверхтонкая структура (СТС), т. е. появление в спектре нескольких линий, максимумы которых находятся при различных скоростях, является следствием расщепления уровней энергии ядер источника и поглотителя или одного из них. Среди различных причин, вызывающих расщепление, следует выделить магнитное дипольное (ядерный эффект Зеемана) и электрическое квадрупольное расщепление. [c.163]

Для атомов, обладающих как электронным, так и ядерным угл. моментом, возможен особый вид О. о., при к-рой достигается взаимная ориентация ядерно го и электронного угл. моментов с сохранением изотропности распределения суммарного угл. момента. Этот тип О. о. наз. сверхтонкой оптической накачкой и осуществляется неполяризованным и строго монохрома-тич. светом, возбуждающим атомы с одного из подуровней сверхтонкой структуры осн. состояния. Сверхтонкая накачка применяется в оптических стандартах частоты. Напр., в рубидиевых стандартах частоты в качестве эталонного используют переход 6834 МГц атомов НЬ. Такие стандарты обеспечивают постоянство частоты в пределах до 10 от номинального значения, отличаясь простотой конструкции, малой ценой и габаритами. [c.441]

Рассмотренные эффекты сверхтонкого расщепления уровней в магнитных полях лежат в основе радиоспектроскопии, включающей ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), которые в данном практикуме не рассматриваются. Следует подчеркнуть, что они имеют широкое практическое применение в химии для установления структуры молекул. [c.35]

Ядерная сверхтонкая структура энергии уровней М. Каждый уровень энергии М. может иметь ядерную сверхтонкую структуру (СТС), обусловленную наличием у ядер электрич. и магв. моментов. В электронном 2-состоянии ядерная СТС уровней формируется в результате 1) электростатич. взаимодействия электрич. квадрупольного момента ядра с электрич. полем М. (квадрупольное взаимодействие или квадрупольная связь) 2) взаимодействия магн. дипольного момента ядра с магн. полем, возникающим при вращении М. (ядерное спин-вращательное взаимодействие) 3) взаимодействия магн. моментов разл. ядер между собой (ядерные спин-сниновые взаимодействия). [c.189]

Высокое энергетическое разрешение ЯГР Го/ о 10 -г-10 (Го=й/т)—естественная ширина ядер-ного уровня т —среднее время жизни возбужденного ядра Ea=Ee—Eg — энергия у-перехода между возбужденным е й основным g состояниями ядра) позволяет не только измерять очень малые изменения энергии (порядка 10 ° эВ), но и наблюдать сверхтонкую структуру ядерных уровней, вызванную электрическими и магнитными электронно-ядерными взаимодействиями. [c.1054]

В первую очередь сверхтонкая структура спектральных линий обусловливается наличием у ядер магнитного момента связанного с механическим моментом Магнитный характер взаимодействия между ядром и электронной оболочкой атома позволяет перенести на сверхтонкую структуру все рассуждения, которые применялись для объяснения обычной мультиплетной структуры. Вместе с тем, тот факт, что сверхтонкая структура, грубо говоря, в тысячу раз уже обычной мультиплетной структуры, заставляет предположить. что и магнитный момент ядер составляет приблизительно Viooo от магнетона Бора [Хд. Сходство сверхтонкой структуры с мультиплетной позволяет, прежде всего, построить векторную схему, которая дает возможность определять число компонент.- Если до сих пор мы характеризовали состояние атома результирующим моментом то при наличии ядерного [c.521]

Исследования на естественных образцах элементов затрудняются тем, что они в большей части представляют собой смеси нескольких изотопов. Ядра же разных изотопов одного и того же элемента могут обладать разными ядерными и магнитными моментами / и Каждый из изотопов дает свое собственное сверхтонкое расщепление уровней. Поэтому сверхтонкая структура спектральных линий естественных образцов элементвв во многих случаях представляет собой наложение сверхтонких структур отдельных изотопов. Это было впервые выяснено Шюлером на примере линий кадмия. Большинство их обнаруживает сверхтонкую структуру (см., например, рис. 295). [c.528]

Само по себе наличие таких запрещенных линий еще не служит доказательством влияния ядерного момента, так как правила отбора могут нарушаться и в результате других причин. Однако для элемента, представляющего собою смесь изотопов, часть которых имеет/= О, причина нарушения правила отбора может быть установлена однозначно. Если нарушения вызываются возмущением со стороны ядерного момента, то тогда сверхтонкая структура запрещенных линий такого элемента будет обусловлена переходами между подуровнями лишь тех его изотопов, для которых 1фО, так как для изотопов с /= 0 обычные правила отбора останутся в силе. Этот вывод был проверен Мрозовским [2 ] на линиях ртути 6 Sq—бФд, [c.533]

Характерные особенности ЭПР — тонкая и сверхтонкая структура спектра, положение и интенсивность отдельных линий которого зависит от ориентации монокристалла во внешнем поле, а также от взаимодействия между -)лектронными и ядерными магнитными моментами. [c.188]

Чрезвычайно высокое энергетическое разрешение, наблюдаемое в опытах по эффекту Мёссбауэра Г/ о = —10 (Г— естественная ширина ядерного уровня, и —энергия ядерного у-перехода), позволяет не только измерять очень малые изменения энергии эв), но и наблюдать сверхтонкую структуру ядерных уровней, обусловленную магнитным диполь-ным и электрическим квадрупольным электронно-ядер-ными взаимодействиями. [c.874]

Примесные полупроводники. В 81, легированном (> 1018 атомов) Ы или Р, Аз, 8Ь,. и в нек-рых др. нолу-ироводниках в широком интервале темп-р наблюдался Э. п. р., обусловленный электронами проводимости и поэтому сходный с эффектом в металлах 1 < 10 сек. При малых концентрациях примесей и низких темн-рах наблюдается также Э. п. р., вызываемый электронами, связанными с донорами. Линия поглощения обнаруживает при этом сверхтонкую структуру, обусловленную ядерным спином примесного атома. Гх очепь велико и измеряется в нек-рых случаях мш1утами. [c.502]

Наиболее прямой мотод изучения моментов во.збуж-денных состояний ядер основан на Мессбауэра эффекте. Устранение влияния отдачи при наблюдении резонансного поглощения у-лучей позволяет получить в измерениях энергии ядерных переходов точность, достаточную для того, чтобы обнаружить взаимодействие ядер с внешними поля.мц как сверхтонкую структуру перехода. [c.315]

В тех случаях, обнаружили СТС, что позволило уточнить наши представления о строении атомарно-чистых поверхностей этих полупроводников [Р18]. когда ядра парамагнитных атомов обладают собственным магнитным моментом, в спектре ЭПР возникает сверхтонкая структура СТС) за счет дополнительного зеемановского расщепления уровней в магнитном поле ядра. Количество компонент СТС равно 2/я(4 + 1), где — спиновое число ядра. Исследования СТС парамагнитных центров в строго упорядоченном объеме кристалла дает уникальную информацию о симметрии волновых функций неспаренных электронов, о степени переноса электронной плотности между aтo laми, определяющими ковалентность химических связей, и о характеристиках ядерных магнитных полей. В неупорядоченной поверхностной фазе информативность СТС, естественно, ниже, но константы расщепления все равно позволяют более определенно судить о конфигурации парамагнитных атомов на поверхности. [c.144]

Здесь снова наблюдается характерная флагообразная структура линий с 8 сверхтонкими компонентами [ j, аналогичная структуре линий РгП. Она объясняется тем, что один из термов расщеплен на 8 подуровней, в то время как для второго терма расщепление настолько мало, что остается неразрешенным. Число подуровней 8 сразу приводит к значениям ядерного момента / = 72- J обоих [c.527]

Во мн. случаях описание Р. и. с помощью ур-ния (1) неадекватно. В частности, в твёрдых непроводящих парамагнетиках (как электронных, так и ядерных) при XI Ха Р. м. протекает сложнее. Она ведёт к установлению в СС внутр, квазиравновесия, при к-ром зеемановская и спин-спиновая подсистемы характеризуются собственными спиновыми температурами. Их выравнивание между собой и с темп-рой решётки Т происходит на след, этапе, за счёт спин-решёточного взаимодействия. Дополнит, усложнения Р. м. возникают из-за мультиплетной структуры ниж. энергетич. уровней парамагн. ионов в крпсталлич. поле, сверхтонкого взаимодействия электронов с ядрами и др. [c.331]

Экспериментально С. в. исследуется методами лазерной спектроскопии, радиоспектроскопии, электронного парамагнитного резонанса, ядерного магнитного резонанса, ядерного квадруполъного резонанса, используются также методы гамма-спектроскопии, основанные на Мёссбауэра эффекте. Изучение сверхтонкого расщеплз-ния позволяет определить спины, маги, и квадруполь-ные моменты ядер, в т. ч. и в случаях, когда время жизни этих ядер мало. В свою очередь, благодаря С. в. ядра играют роль естеств. зонда, позволяющего исследовать электронную структуру твердых тел. [c.460]

Если в исследуемом образце имеются спинки двух сортов А и В, то состояние насыщения спинов ядер А вызовет исчезновение мультиплетной структуры ЯМ.Р-спектра на ядрах /i-типа. При сильном отличии резонансных частот насыщение переходов с более высокой резонансной частотой вызывает рост интенсивности наблюдаемого сигнала (эффект Оверхаузера). Этот принцип положен в основу, в частности, двойного электронно-ядерного резонанса (ДЭЯР), который как меп од физических исследований технически гораздо сложнее, но более информативен, чем методы ЭПР и ЯМР. Если электрон парамагнитного центра взаимодействует более чем с одним ядром, то расшифровка сверхтонкой структуры спектра ЭПР затруднена. Если к тому же величина сверхтонкого расщепления не превышает ширину отдельной сверхтонкой компоненты, то определение констант сверхтонкого взаимодействия (СТВ) в таких системах невозможно без применения двойных резонансных возбуждений. Метод ДЭЯР снимает трудности определения констант СТВ, позволяет определять лармо- [c.188]

Наиболее известный вариант такого компьютера, содержащего практически неограниченное число ядерный спинов-кубитов, был детально рассмотрен в 1998 году Б. Кейном (В. Капе) [247]. В его основе лежит кремниевая структура (см. рис. 6.6, заимствованный из статьи [247]), верхним слоем которой служила окись кремния (ЗЮг) толщиной в несколько нанометров затем следует тонкий слой бес-спинового изотопа кремния Si, в который внедрены донорные атомы стабильного изотопа фосфора P, замещающие атомы в узлах кристаллической решётки. Атомы фосфора Р обладают ядерным спином / = 1/2, взаимодействующим с ядерными спинами ближайших атомов фосфора благодаря сверхтонкому взаимодействию с электронами этих соседей из-за перекрывания электронных волновых функций различных доноров. Ядерные спины этих донорных атомов в такой структуре выполняют роль кубитов. Современная технология позволяет расположить донорные атомы P регулярным образом в кристаллической решётке изотопа кремния Si, а также разместить над каждым донором свой управляющий металлический затвор (обозначенный на рис. 6.6 буквой А). Набор этих затворов образует линейную решётку , причём каждый из затворов служит для индивидуального управления резонансной ядерной частотой кубитов. Между А-затворами размещалась решётка J-затворов, контролирующих взаимодействие ядерных спинов соседних донорных атомов. [c.199]

Рис. 6.6. Иллюстрация двух ячеек полупроводниковой структуры, предложенной Б. Кейном для ЯМР-квантового компьютера [247]. Роль барьера выполняет плёнка окиси кремния, а роль носителя информации — кристаллическая плёнка бесспинового изотопа кремния Si, в которую внедрены атомы стабильного изотопа фосфора Р, обладающие ядерным спинов I = 1/2. А-затворы контролируют резонансную частоту атомов фосфора, играющих роль кубитов, а J-затворы контролируют взаимодействие двух соседних кубитов через сверхтонкое взаимодействие с их электронами благодаря частичному перекрыванию (гибридизации) электронных волновых функций. Интервал между А-затворами порядка 20 нм. Величина электрического напряжения на затворах не превышает 1 В

Таким образом, метод ЭПР может быть успешно использован только при наличии магнитных ядер, взаимодействующих с неспаренным электроном. О присутствии атомов, не имеющих изотопов с ядерным спином, по спектрам ЭПР удается судить лишь в том случае, когда они являются основными в структуре частицы и косвенно влияют на сверхтонкое взаимодействие имеющихся магнитных ядер. В некоторых случаях успешно применяют изотопное замещение, например для кислорода, имеющего изотоп О с ядерным спином. В спектрах ЭПР частиц, содержащих атом углерода, часто можно на-. блюдать взаимодействие с изотопом, природное содержание которого составляет 1%. [c.105]

С.-с. в. приводит к перераспределению энергии внутри спиновой системы и является, т. о., одним из факторов, определяющих релаксацуюнные процессы в магнитны.х веществах (см. Релаксация магнитная). Взаимодействие между спинами электронов играет существенную роль в уширении резонансной линии в ферромагнитных диэлектриках с идеальной кристаллич. структурой и в иарамагнитных веществах. Взаимодействие между спинами электронов и ядер приводит к сверхтонкому расщеплению линий электронного парамагнитного резонанса и изменению лар-моровской частоты ядерных спинов (сдвиг Найта). С.-с. в. между ядрами — один из основных механизмов релаксации нри ядерном магнитном резонансе. [c.50]

Ширина линии электронно-спинового резонанса на F-центре определяется в основном сверхтонким взаимодействием захвс-ченного вакансией электрона с ядерными магнитнымч моментами металлических ионов, окружающих вакантный узел решетки. Наблюдаемая ширина линии свидетельствует о том. что волновая функция электрона в вакантном узле имеет именно такой простой вид. По ширине линии (представляющей собой огибающую) можем судить о ширине набора возможных компонент сверхтонкой структуры. [c.610]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...