Квадрупольное взаимодействие в кристаллах

Нестационарные методы, кратное эхо. Метод непрерывного воздействия, обычно используемый при наблюдении ядерного резонанса, в применении к изучению квадрупольного взаимодействия в несовершенных кубических кристаллах обладает серьезным недостатком если условия ( 11.30) выполняются, т. е. побочные линии исчезают, причем центральная линия не изменяется, то с его помощью можно получить [c.224]

Квадрупольная частота релаксации Rq зависит от взаимодействия ядерного квадрупольного момента с градиентом электрического поля на ядре. Последний обычно в жидких металлах очень мал, но он, может быть весьма велик в ковалентной молекуле или в кристалле, в котором электростатическое поле на ядре несимметрично. В жидкости возникающие асимметричные поля обычно существуют в течение времен порядка колебательного времени с), которое мало по сравнению с o [c.118]

Ядро в кристалле будет подвергаться действию электростатического поля со стороны своего окружения (см. схему на рис. 17.16). Если симметрия этого поля ниже, чем кубическая, то наличие в ядре квадрупольного момента приведет к тому, что-в системе энергетических уровней возникнет расщепление, определяемое взаимодействием квадрупольного момента с локальным электрическим полем. В Приложении М рассмотрен именно такой эффект, только для случая электронного квадрупольного момента. Хотя термин квадрупольный момент там не используется, но электрон в р-состоянии (L = 1) обладает квадруполь-ным моментом, который ответственен за расщепление линий, связанных с внутрикристаллическим полем в излучаемом образце. [c.614]

В гл. П было показано, что линия магнитного резонансного поглош ения системы спинов, находяш,ихся в неоднородном магнитном поле, обладает некоторой шириной, обусловленной разбросом ларморовских частот. Аналогичное уширение может иметь место в неидеальных кристаллах благодаря взаимодействию ядерных квадрупольных моментов с малыми градиентами электрического поля, значения которых изменяются от одного узла решетки к другому случайным образом. В обоих случаях ширина линии обусловливается различием резонансных частот отдельных спинов, а не взаимодействиями между ними. Соответствующее уширение линии называется неоднородным уширением. Неоднородное уширение, вызванное квадрупольным взаимодействием, будет рассмотрено в гл. VII. [c.102]

Рассмотрим переход Уг — Уг для ядер с полуцелым спином, когда квадрупольное взаимодействие мало по сравнению с зеемановской энергией [8]. Причина выбора этого перехода из всех в принципе наблюдаемых 21 переходов заключается в том, что на значение его частоты в первом приближении не влияет квадрупольное взаимодействие, а следовательно, и его локальные изменения, вызванные несовершенствами кристалла.Поэтому главной причиной уширения для такого перехода, по-видимому, должно быть дипольное взаимодействие. В частности, в несовершенных кубических кристаллах местные дефекты могут так уширить все другие линии, кроме соответствующей переходу Уг -> —Уг (см. гл. VII), что сделают их наблюдение невозможным. [c.130]

В первом приближении можно считать, что в ионных кристаллах электронные оболочки отдельных ионов имеют сферическую симметрию, и квадрупольные взаимодействия их со своими собственными ядрами [c.162]

Молекулярный кристалл в первом и грубом приближении можно рассматривать как ансамбль независимых молекул. Поэтому величины квадрупольных взаимодействий, измеренные в кристалле при помощи магнитного резонанса, будут мало отличаться от тех же величин, полученных путем изучения тонкой структуры вращательных спектров молекул в газе. Действительно разница в измеренных значениях постоянных взаимодействий e qQ для твердого тела и газа редко превышает 10%. На втором этапе величина квадрупольного взаимодействия ядра в свободной молекуле сравнивается с соответствующей величиной для свободного атома. В этом случае различия могут быть значительными, так как они обусловлены главным образом природой связи между атомами молекулы. В молекулах, в которых преобладают ионные связи, и электронное окружение данного ядра является почти сферическим, квадрупольные взаимодействия, по-видимому, значительно слабее, чем в молекулах с ковалентно связанными атомами. В значительном чи ле работ, часто грубо эмпирических по существу, предпринимались попытки свести молекулярные квадрупольные взаимодействия к квадрупольным взаимодействиям свободных атомов, а также связать их с остальными молекулярными свойствами (см. [4], стр. 119). [c.165]

В гл. IV изложена теория формы одиночной зеемановской резонансной линии в твердом теле, ширина которой определяется диполь-диполь-ными взаимодействиями между спинами. В настоявшей главе будет рассмотрен спектр, структура которого обусловлена очень сильными диполь-дипольными или квадрупольными взаимодействиями. При определенных условиях, например в несовершенных кубических кристаллах или в случае так называемого чисто квадрупольного резонанса для спинов, меньших чем 1 = 2, эта структура может исчезать и будет наблюдаться отдельная линия. [c.203]

Квадрупольные взаимодействия по своей природе существенно статичны, поэтому для их изучения можно применить нестационарный метод спинового эха [15]. Этот метод, кроме дополнительной информации о несовершенных кристаллах, если только он способен ее дать, обладает сам по себе некоторыми очень интересными особенностями и поэтому будет описан более подробно. Обычное простое объяснение затухания сигнала свободной прецессии и образования спинового эха при помощи чисто классического представления о прецессирующих моментах не может быть использовано, так как характер квадрупольного уширения существенным образом отличается от характера магнитного уширения, обусловленного неоднородностями магнитного поля. Необходимо квантовомеханическое описание. Гамильтониан квадрупольного взаимодействия для данного спина можно в первом приближении заменить его [c.225]

Квадрупольное уширение второго порядка в несовершенных кристаллах. По мере того как величина квадрупольных взаимодействий, обусловленных дефектами в кристалле, увеличивается, центральная линия —/4- —>-[-У2 также начинает изменяться. Из формулы (УП.26), определяющей смещение резонансной частоты для данного ядра, на которое действует квадрупольный градиент (для простоты принятый симметричным), следует, что резонансная линия должна стать асимметричной, а ее центр тяжести будет ниже невозмущенной частоты VL. Количественное определение формы линии в зависимости от природы и концентрации дефектов кристаллов весьма затруднительно и неопределенно [9]. [c.231]

Для кубических кристаллов, в которых статическое квадрупольное взаимодействие отсутствует, условием того, что процесс релаксации Iг) = /2Пз/2 +. V. — /г) П з/2 Описывается одним временем релаксации, является равенство Wi = И 2 [как можно видеть из системы (IX.97), если положить Г 0]. Однако в случае кубического кристалла Для описания чисто зеемановского резонанса при наличии спин-спиновых взаимодействий можно ввести спиновую температуру при любом отношении В этом случае наблюдается одно время релаксации (если дефекты кристаллической решетки не будут препятствовать переворачиваниям соседних спинов). Время релаксации определяется формулой IX.13), где Ет — собственные значения зеемановского гамильтониана [c.384]

Для того чтобы убедиться в справедливости сделанного замечания, следует учесть, что в кристалле наряду с постоянной решетки а имеется еще целый набор параметров а,-, равных эффективным размерам атомов и молекул в различных состояниях, а также эффективным длинам, определяющим матричные элементы переходов между состояниями атомов и молекул. Эти значения а,- определяют в том числе величину матричных элементов и для различных мультипольных (дипольных, квадрупольных и т. д.) переходов. Вместо параметров а и а,- можно поэтому использовать а и значения некоторых эффективных мультипольных моментов (точнее, их матричных элементов), считая эти мультиполи точечными и находящимися в узлах решетки. В окрестности интенсивных дипольных линий можно ограничиться только дипольными моментами и мы, таким образом, приходим к модели кристалла, состоящего из точечных диполей. При этом единственным видом взаимодействия оказывается диполь-дипольное взаимодействие, а вместо (13.23) имеют место следующие соотношения [c.322]

Анизотропия среды может быть обусловлена несколькими причинами анизотропией образующих её частиц, анизотропным характером их взаимодействия (диполь-ным, квадрупольным и др.), упорядоченным расположением частиц (кристаллич. среды, жидкие кристаллы), мелкомасштабными неоднородностями (см,, напр.. Текстура). В то же время анизотропные или анизотропно взаимодействующие частицы могут образовывать изотропную среду (напр., аморфные вещества или газы и жидкости, в к-рых изотропия обусловлена хаотич. движением и вращением частиц), А. с, может образоваться под действием внеш. полей, ориентирующих или деформирующих частицы. Даже физ. вакуум во внеш. полях (эл.-магн., гравитац, и др.) поляризуется и ведёт себя как А, с. Физ. поля и вещество искривляют само пространство-время, к-рое приобретает анизотропные гравитац, свойства. [c.84]

Рис. 1.1. Зависимость от г энергии притяжения (/), отталкивания (2) и результирующей энергии взаимодействия (J) частиц диэлектрических кристаллов различного типа (/- — расстояние между частицами) а — ионная связь б — ковалентная связь атомов в — молекулярная (квадрупольная) связь г — водородная связь

Таким же образом было найдено, что интенсивности линий Вг" (спин /2)г Вг (спин /2), 3 (спин /2) в монокристаллах КВг и КЗ должны быть соответственно 0,4 и 0,3 от ожидаемых интенсивностей [13]. Аналогичным образом установлено [14], что в опилках металлической меди (/ — /2) отжиг увеличивал сигнал в 2,5 раза. Для объяснения предполагалось, что в отожженном металле наблюдается полная интенсивность, тогда как в начальном образце суш ествование дислокаций (устраненных отжигом) приводило к исчезновению побочных линий вследствие квадрупольного уширения первого порядка. Между прочим, отметим, что если условия (VII.30) выполняются, то дипольная ширина центральных компонент действительно меньше, чем ширина полной линии в совершенном кристалле. Причина, как уже указывалось в гл. IV, состоит в том, что переходы между двумя соседними спинами —У2 <— /2, т т — 1с т Ф =7 /4 не происходят одновременно, так как вследствие квадрупольного уширения они соответствуют разным частотам. Второй момент центральной линии, обусловленной диполь-дипольным взаимодействием, определяется (1 .65). [c.223]

Обоснования применимости используемого метода различны для магнитного и электрического спин-решеточного взаимодействия. Влияние первого из этих взаимодействий, которое может быть в принципе оценено совершенно точно, невозможно связать с временами ядерной релаксации, наблюдаемыми в большинстве кристаллов. Не известно ни одного случая, когда наблюдаемая релаксация могла бы быть вызвана этим механизмом. С другой стороны, электрическая связь колебаний решетки с ядерными квадрупольными моментами более важна и, как известно, обусловливает ядерную релаксацию во многих кристаллах. К сожалению, вычисление времен релаксации производится с точностью до коэффициента, величину которого трудно оценить из-за влияния поляризации электронных оболочек, ковалентной связи и т. д. [c.373]

Хотя существуют убедительные основания считать, что в достаточно чистых ионных кристаллах взаимодействие колебаний решетки с квадрупольным моментом ядра может служить основным механизмом релаксации ядерных спинов / > /4, однако к настоящему времени проведено только небольшое количество измерений времен ядерной релаксации и еще меньшее число тщательных исследований температурной зависимости Ti [28]. [c.381]

Другая особенность гипотетического ультразвукового эксперимента состоит в том, что соответствующие вероятности переходов могут (в противоположность квадрупольным переходам) быть легко вычислены точно, если известны ультразвуковые амплитуды. Наоборот, измерение скоростей ультразвуковых магнитных переходов дало бы информацию об интенсивности колебаний, которая могла бы затем использоваться для интерпретации результатов по квадрупольным ультразвуковым переходам, наблюдавшимся в тех же кристаллах. Примером такого рода может служить фтористый литий. Приведенные соображения оказываются не справедливыми, если между ядерными спинами существуют косвенные взаимодействия через электроны, так как их зависимость от относительных положений ядерных спинов обусловливается перекрытием электронных волновых функций и не может быть выражена простым образом. [c.391]

Применения ЯКР в исследовании кристаллов, в частности полупроводников, основаны на связи между структурой кристаллов и значениями градиентов кристаллич. поля. При этом структура кристалла определяет непосредственно резонансные частоты ЯКР (в отличие от ядерного магнитного резонанса). Значения ф ,,, ф ,,, ф, характеризу-изшие неоднородность электрич. поля, зависят от симметрии окружения. В случае кубич. симметрии окружения ядра квадрупольное взаимодействие отсутствует. В об1цем случае ф , ф,,, ф определяются зарядами всех электронов и ядер, окружающих ядра, на к-рых наблюдается ЯКР. Т. к. вторые производные зависят от расстояния г как г то осн. вклад вносят электроны атомов, содержащих исследуемые ядра. Т. о., величина квадрупольного взаимодействия, т. е. спектр ЯКР, зависит от распределения электронной плотности. Это позволяет изучать природу хим. связи в кристаллах. [c.675]

На времена релаксации, ширнну и форму линий ЯМР оказывает влияние взаимодействие электрич. квадруполь-ного момента ядра (при /> /г)> характеризующего не-сферичность ядер, с локальным электрич. полем в кристалле. Квадрупольное взаимодействие может дать расщепление магн. подуровней ядер, по величине сравнимое и даже превосходящее расщепление в магн. поле. 8 частности , почти все элементы в соединениях А " В (Гмеют большие величины ядерных спинов / и их ядра обладают значш. квадрупольными моментами. Особенно заметно ЛроявлЁние ядерных квадрупольных эффектов при взаимодействии с заряж. примесями или дефектами в полупроводниках. [c.677]

Расщепление ядерных уровнен вызывается также взаимодействием электрпч. квадрупольного момента ядра с пеодноро7дпым электрич. полем, часто существующим в месте располона ния ядра в кристаллах с некубич. решеткой. [c.186]

Уширение первого порядка в несовершенных кристаллах. Спектр, аналогичный наблюдаемому в порошке, неизбежно получается в случае несовершенных кубических кржстажлов. В совершенных кубических кристаллах, где квадрупольное взаимодействие отсутствует, наблюдаются единичные зеемановские линии. Дефекты кристалла—дислокации, напряжения, вакансии, межузельные и чужеродные атомы и т. д., создают в месте расположения ядра квадрупольные градиенты, которые от места к месту изменяют не только ориентацию, но ш величину, и существенным образом влияют на форму линии. Этому вопросу посвящена обширная литература, обзор которой в основном дан в [9, 12]. Здесь будут обсуждаться только, ,наиболее важные стороны явления. В частности, мы не будем предпринимать попыток связать некоторые детали формы и интенсивности сигнала наблюдаемого резонанса с природой и концентрацией дефектов, плотностью дислокаций и т.-д., так как эта задача выходит за рамки собственно ядерного магнетизма. [c.222]

Наконец, теоретическая оценка квадрупольных взаимодействий для свободных атомов сама по себе не является простой. Хотя в принципе она сводится к вычислению ожидаемых значений (1/г ) для электронов вне замкнутых оболочек [формула (VI. 19)], однако такое вычисление суще-ствецно усложняется поляризацией замкнутых оболочек валентными электронами. Это задача подобна рассмотренной вьппе для ионных кристаллов. Однако она более сложная, так как поляризующий заряд (валентный электрон) не только не фиксирован в пространстве, но может проникать внутрь оболочек. Этот эффект оценивался различными авторами [6] и был сведен к добавке поправочного множителя (1 + Д) к градиенту поля, вычисленному без учета поляризации. Величина Л может быть как положительной, так и отрицательной. В противоположность у, множитель Л I меньше единицы даже для тяжелых атомов (см. таблицу величин В в ссылке [3], стр. 362). К сожалению, в настоящее время нет способа, с помощью которого эти расчетные значения Н можно было бы проверить. Поэтому значения большинства ядерных квадрупольных моментов содержат значительные неточности. [c.165]

Другое важное О. п. связано с законом сохранения полной чётности для изолированной квант, системы (этот закон нарушается лишь слабым взаимодействием). Квант, состояния атомов, всегда имеющих центр симметрии, а также тех молекул и кристаллов, к-рые имеют такой центр, делятся на чётные и нечётные по отношению к пространств, инверсии (отражению в центре симметрии, т. е. к преобразованию координат х- х, у- —г/, Z-I—2) в этих случаях справедлив т. н. альтернативный запрет для излучательных квант, переходов для электрического дипольного излучения запрещены переходы между состояниями одинаковой чётности (т. е. между чётными или между нечётными состояниями), а для дипольного магнитного и квадрупольного электрического излучений (и для комбинац. рассеяния) — переходы между состояниями разл. чётности (т. е. между чётными и нечётными состояниями). В силу этого запрета можно наблюдать, в частности в ат. спектрах астр, объектов, линии, соответствующие магн. дипольным и электрич. квадрупольным переходам, обладающим очень малой вероятностью по сравнению с дипольными электрич. переходами (т. н. запрещённые линии). [c.505]

Смотреть страницы где упоминается термин Квадрупольное взаимодействие в кристаллах : [c.315] [c.272] [c.644] [c.874] [c.130] [c.163] [c.165] [c.225] [c.231] [c.384] [c.230] [c.389] [c.335] [c.410] [c.75] [c.562] [c.411] [c.23] [c.373] [c.389] [c.23] [c.715]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...