Новый метод исследования парамагнитной абсорбции



Дата17.04.2016
өлшемі69.93 Kb.
1944 г.

Завойский Е.К. Новый метод исследования парамагнитной абсорбции [Текст]/Е.К. Завойский, С.А. Альтшулер, Б.М. Козырев//ЖЭТФ. – 1944. – Т.14. - №10-11. – с. 407-409.


НОВЫЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМАГНИТНОЙ АБСОРБЦИИ

С. Альтшулер, Е. Завойский и В. Козырев

Разработан новый чувствительный метод измерения парамагнитной абсорбции. Метод применен для изучения абсорбции в железо-аммонийных и хромовых квасцах и в ряде парамагнитных солей серной кислоты.

1. В 1936 г. Гортер c помощью калориметрического метода изучал парамагнитную релаксацию в различных кристаллических веществах при температуре жидкого водорода. При этом обнаружилось, что величина абсорбции переменного магнитного поля амплитуды h сильно уменьшается, особенно для некоторых веществ, при наложении постоянного магнитного поля Нс расположенного перпендикулярно к полю h (при условии, что Hc>h). В достаточно больших полях Н парамагнитная абсорбция, невидимому, исчезает полностью (остаточная абсорбция, как кажется, уже не связана с парамагнетизмом, так как она приближается по величине к рассеянию в диамагнетиках при тех же условиях). Величина подавляемой части абсорбции прямо пропорциональна квадрату частоты осциллирующего ноля и обратно пропорциональна абсолютной температуре.

С этой работой Гортера была связана и его попытка измерения магнитных моментов атомных ядер [2]. Он предполагал обнаружить дополнительное выделение теплоты в диамагнетиках при совпадении частоты осциллирующего поля с частотой ларморовой прецессии ядерных спинов в поперечном поле Нс. Гортер не получил, однако, эффекта, который мог бы быть обнаружен его калориметрическим методом1; такой результат, по его мнению, был обусловлен слишком слабой связью ядерных спинов с вибрациями кристаллической решетки диамагнетика. Вообще же говоря, нет принципиальных оснований отрицать возможность изучения магнитных моментов атомных ядер методом измерения абсорбции.

Дальнейшие работы по парамагнитной релаксации, опубликованные Гортером и его сотрудниками [3] в Гронингене, а также Казимиром, де Гаазом, дю Пре и другими [4] в Лейдене и Старром [5] в Кембридже (Массачузет, США), были посвящены изучению явлений дисперсии магнитной восприимчивости и, парамагнитной абсорбции в присутствии постоянных магнитных полей, расположенных параллельно осциллирующему магнитному полю. Также и теоретическая разработка вопроса Казимиром, Кронигом, Ван Флеком [6] и другими велась почти исключительно применительно к этому случаю.

Принимая во внимание малую изученность парамагнитной абсорбции в перпендикулярных полях и имея, кроме того, в виду попытаться в дальнейшем измерить ядерные магнитные моменты, мы решили повторить упомянутые выше опыты Гортера [1-6] при более высоких температурах, а также изучить парамагнитную абсорбцию в поперечных полях на ряде новых веществ, пользуясь методом измерения абсорбции высокочастотного поля, гораздо более чувствительным, чем любой калориметрический способ. Принятый нами метод основан на очень высокой чувствительности тока сетки генератора к величине абсорбции высокочастотных колебаний и может быть поэтому назван методом сеточного тока [7].

2. Генератор высокой частоты (λ = 8,5м) был собран по схеме Эзау н. лампе УБ-132. Переменное магнитное поле катушки имело амплитуду h порядка 0,8 эрстед.

Поле Нс создавалось электромагнитом и изменялось в пределах от 6 до 1300 эрстед. Сеточный ток измерялся скомпенсированным короткопериодным. гальванометром, чувствительностью в 10-9 А/мм.

Вещество, помещалось в поле в кварцевой или стеклянной пробирке. Опыты ставились при комнатной температуре (291°К) и температуре жидкого, воздуха 81°К). Для исследования нами были взяты: железо-аммонийные квасцы, хромовые квасцы и, в целях контроля, алюминиевые квасцы, как и в опытах Гортера. Кроме того, мы исследовали парамагнитную абсорбцию и в ряде других гидратированных парамагнитных солей серной кислоты: CuS04∙5H2O, MnS04, CoS04.7H20, NiS04∙7H20 и FeS04∙7H20.

Калориметрически был оценен порядок чувствительности нашей установки; он оказался равным, приблизительно, 10-7 W/mm шкалы.



Результаты измерения

Для всех исследованных веществ абсорбция выражена в условных и независимых для каждого вещества единицах. На рисунке приведены кривые, полученные при температуре жидкого воздуха для железных и хромовых квасцов. Измерения, произведенные для контроля над алюминиевыми квасцами при той же температуре, показали, что, как и следовало ждать, поле в этом случае не влияет на абсорбцию.



Зависимость абсорбции от напряжения постоянного магнитного поля.

I – NH4Fe(SO4)2∙H2O, II - KCr(SO4)2∙H2O, IV - CuS04∙5H2O, VI - MnS04, при 81о К;

III - CuS04∙5H2O, V - MnS04 7H2O при 291о К


На том же рисунке приведены кривые, полученные для CuS04∙5H2O для MnS04 при Т=291 и 81°К.

Сернокислые соли кобальта, никеля и двухвалентного железа, исследованные нами при тех же температурах, обнаружили меньшее, чем у вышеназванных парамагнетиков, подавление абсорбции полем Нс при величинах последнего до 1300 эрстед.

Из рассмотрения кривых можно сделать следующие заключения:

Полное подавление парамагнитной абсорбции наступает для CuS04∙5H2O уже при полях порядка 100 эрстед, а для MnS04 при полях порядка 1000 эрстед.

Эффект полного подавления абсорбции обратно пропорционален абсолютной температуре.

В заключение упомянем, что была вполне подтверждена резкая анизотропия в действии поля Нс на абсорбцию высокочастотного поля. Мы. проверили это на медном купоросе: в то время как поперечное поле Нс уже при 50 эрстед, вызывает уменьшение абсорбции более, чем на 50%, параллельное поле Нс не влияет сколько-нибудь заметно при напряженности в 75 эрстед. Это вполне согласуется с опытами Тейниссена, показавшими полное отсутствие влияния; параллельного поля на парамагнитную восприимчивость медного купороса [8]..

Казанский университет Поступило в редакцию

4 февраля 1944 г.

Литература,

[1] С. Gorter. Physica, 3, 50З, 1006, 1936. — [2] С. Gorter. Physica, 3, 995. 1936.— [3] С. Gorter. ZS. f. techn. Phys., 12, 64, 1938; P. Teunissen u. C. Gorter. Physica, 6, 145, 1939; Physica, 7, 33, 1940. C. Gоrter, L. Dуkstra, H. Gгоendyk. Physica, 7, 625, 1940.—[4]. W. de Haas, F. du Pre. Physica, 5, 501, 1938. F. du Pre. Physica, 7, 79, 1940. H. Casimir, D. Byl, F. du Pre. Physics, 8, 44, 1941. [5] C.Starr, Phys. Rev., 60, 241, 1941.—[6] H. Casimir, F. du Pre. Physica, 5, 507, 1938. R. de L. Kronig. Physic,-, 6, 33, 1939. J. van'Vie ck. .Phys..Rev., 57, 426, 1940; 59 , 724, 1941. —[7] E. Завойский. ЖЭТФ, 6, 1, 1934..— [8] D. Byl. Physica, 8, 461, 1941.




1 Прецессия Лармора, как известно, была с блестящим успехом использована впоследствии Раби в его хорошо известных работах по измерению ядерных спинов методом молекулярного пучка.





Достарыңызбен бөлісу:


©netrefs.ru 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет