Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом
Проведено исследование температурной зависимости спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, основанное на численном моделировании спектра. Проведено сравнение температурных изменений спектра, вызванных двумя различными механизмами. Первый механизм связан с температурной зависимостью пара...
Gespeichert in:
| Datum: | 2002 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2002
|
| Schriftenreihe: | Физика низких температур |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130165 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом / В.Н. Васюков // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 3. — С. 282-287. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-130165 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1301652018-02-09T03:03:43Z Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом Васюков, В.Н. Низкотемпеpатуpный магнетизм Проведено исследование температурной зависимости спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, основанное на численном моделировании спектра. Проведено сравнение температурных изменений спектра, вызванных двумя различными механизмами. Первый механизм связан с температурной зависимостью параметров спинового гамильтониана, второй — с существованием системы с многоминимумным потенциалом. Сопоставление результатов действия этих механизмов с экспериментальными данными показывает, что второй механизм является определяющим. При этом изменение заселенности возбужденных вибронных состояний приводит к изменению формы спектра ЭПР. Показана возможность получения дополнительной информации о параметрах, характеризующих распределение вибронных состояний по энергии. The temperature dependence of the EPR spectrum of the Fe³⁺ ion in polycrystalline materials is investigated on the basis of a numerical modeling of the spectrum. A comparison is made of the changes in the spectrum with temperature for two different mechanisms. The first mechanism involves the temperature dependence of the parameters of the spin Hamiltonian, and the second the existence of a system with a multiwell potential. A comparison of the outcomes for these two mechanisms with the experimental data shows that the second mechanism is the governing one. In that mechanism a change in the occupation of the excited vibronic states leads to a change in the shape of the EPR spectrum. The possibility of obtaining additional information about the parameters characterizing the distribution of the vibronic states over energy is demonstrated. 2002 Article Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом / В.Н. Васюков // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 3. — С. 282-287. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 76.30.Fc, 61.41.+e, 61.43.-j http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130165 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Низкотемпеpатуpный магнетизм Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| spellingShingle |
Низкотемпеpатуpный магнетизм Низкотемпеpатуpный магнетизм Васюков, В.Н. Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом Физика низких температур |
| description |
Проведено исследование температурной зависимости спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, основанное на численном моделировании спектра. Проведено сравнение температурных изменений спектра, вызванных двумя различными механизмами. Первый механизм связан с температурной зависимостью параметров спинового гамильтониана, второй — с существованием системы с многоминимумным потенциалом. Сопоставление результатов действия этих механизмов с экспериментальными данными показывает, что второй механизм является определяющим. При этом изменение заселенности возбужденных вибронных состояний приводит к изменению формы спектра ЭПР. Показана возможность получения дополнительной информации о параметрах, характеризующих распределение вибронных состояний по энергии. |
| format |
Article |
| author |
Васюков, В.Н. |
| author_facet |
Васюков, В.Н. |
| author_sort |
Васюков, В.Н. |
| title |
Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом |
| title_short |
Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом |
| title_full |
Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом |
| title_fullStr |
Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом |
| title_full_unstemmed |
Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом |
| title_sort |
механизм температурного изменения спектра эпр иона fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Низкотемпеpатуpный магнетизм |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130165 |
| citation_txt |
Механизм температурного изменения спектра ЭПР иона Fe³⁺ в поликристаллических веществах, содержащих комплексы с многоминимумным потенциалом / В.Н. Васюков // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 3. — С. 282-287. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT vasûkovvn mehanizmtemperaturnogoizmeneniâspektraéprionafe3vpolikristalličeskihveŝestvahsoderžaŝihkompleksysmnogominimumnympotencialom |
| first_indexed |
2025-07-09T13:00:17Z |
| last_indexed |
2025-07-09T13:00:17Z |
| _version_ |
1837174379563188224 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 3, c. 282–287Âàñþêîâ Â. Í. Ìåõàíèçì òåìïåðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ, ñîäåðæàùèõ êîìïëåêñû ñ ìíîãîìèíèìóìíûì ïîòåíöèàëîìVasyukov V. N.The mechanism of temperature changes in the EPR spectrum of a Fe3+ ion in polucrystalline substances containing complexes with a multiminimum potential
Ìåõàíèçì òåìïåðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ ñïåêòðà
ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ
ñîäåðæàùèõ êîìïëåêñû ñ ìíîãîìèíèìóìíûì
ïîòåíöèàëîì
Â. Í. Âàñþêîâ
Ôèçèêî-òåõíè÷åñêèé èíñòèòóò èì. À. À. Ãàëêèíà ÍÀÍ Óêðàèíû,
óë. Ð. Ëþêñåìáóðã, 72, ã. Äîíåöê, 83114, Óêðàèíà
E-mail: vvasyukov@mail.ru
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â påäàêöèþ 12 îêòÿáðÿ 2001 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 15 íîÿáðÿ 2001 ã.
Ïðîâåäåíî èññëåäîâàíèå òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëè-
êðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ, îñíîâàííîå íà ÷èñëåííîì ìîäåëèðîâàíèè ñïåêòðà. Ïðîâåäåíî
ñðàâíåíèå òåìïåðàòóðíûõ èçìåíåíèé ñïåêòðà, âûçâàííûõ äâóìÿ ðàçëè÷íûìè ìåõàíèçìà-
ìè. Ïåðâûé ìåõàíèçì ñâÿçàí ñ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòüþ ïàðàìåòðîâ ñïèíîâîãî ãà-
ìèëüòîíèàíà, âòîðîé — ñ ñóùåñòâîâàíèåì ñèñòåìû ñ ìíîãîìèíèìóìíûì ïîòåíöèàëîì.
Ñîïîñòàâëåíèå ðåçóëüòàòîâ äåéñòâèÿ ýòèõ ìåõàíèçìîâ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè äàííûìè
ïîêàçûâàåò, ÷òî âòîðîé ìåõàíèçì ÿâëÿåòñÿ îïðåäåëÿþùèì. Ïðè ýòîì èçìåíåíèå çàñåëåí-
íîñòè âîçáóæäåííûõ âèáðîííûõ ñîñòîÿíèé ïðèâîäèò ê èçìåíåíèþ ôîðìû ñïåêòðà ÝÏÐ.
Ïîêàçàíà âîçìîæíîñòü ïîëó÷åíèÿ äîïîëíèòåëüíîé èíôîðìàöèè î ïàðàìåòðàõ, õàðàêòåðè-
çóþùèõ ðàñïðåäåëåíèå âèáðîííûõ ñîñòîÿíèé ïî ýíåðãèè.
Ïðîâåäåíî äîñëiäæåííÿ òåìïåpàòópíî¿ çàëåæíîñòi ñïåêòðà ÅÏÐ iîíà Fe3+ ó ïîëiêðèñ-
òàëi÷íèõ ðå÷îâèíàõ, ÿêå çàñíîâàíî íà ÷èñåëüíîìó ìîäåëþâàííi ñïåêòðà. Ïðîâåäåíî ïî-
ðiâíÿííÿ òåìïåpàòópíèõ çìií ñïåêòðà, ùî âèêëèêàí³ äâîìà ðiçíîìàíiòíèìè ìåõàíiçìàìè.
Ïåðøèé ìåõàíiçì çâ’ÿçàí ç òåìïåpàòópíîþ çàëåæíiñòþ ïàðàìåòðiâ ñïiíîâîãî ãàìiëüòîíià-
íà, äðóãèé — ç iñíóâàííÿì ñèñòåìè ç áàãàòîìiíiìóìíèì ïîòåíöiàëîì. Çiñòàâëåííÿ påçó-
ëüòàòiâ äi¿ öiõ ìåõàíiçìiâ ç åêñïåðèìåíòàëüíèìè äàíèìè ïîêàçóº, ùî äðóãèé ìåõàíiçì º
âèçíà÷àëüíèì. Ïðè öüîìó çìiíà çàñåëåíîñòi çáóäæåíèõ âiáðîííèõ ñòàíiâ ïðèçâîäèòü äî
çìiíè ôîðìè ñïåêòðà ÅÏÐ. Ïîêàçàíî ìîæëèâiñòü îòðèìàííÿ äîäàòêîâî¿ iíôîðìàöi¿ ùîäî
ïàðàìåòðiâ, ÿêi õàðàêòåðèçóþòü ðîçïîäië âiáðîííèõ ñòàíiâ ça åíåðãiºþ.
PAÑS: 76.30.Fc, 61.41.+e, 61.43.–j
 ðàáîòàõ [1–4] îáíàðóæåíà íåîáû÷íàÿ òåì-
ïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+
â ðÿäå îðãàíè÷åñêèõ âåùåñòâ. Íèòðîçî-β-íàôòîë
Na[FeO6(C10H8N)3] èññëåäîâàí â [1], ìàãíèòíûé
öåíòð èîíà Fe3+ â ïîëèàíèëèíå — â [2], áðîìêðå-
çîëîâûé çåëåíûé C21H14Br4O5S — â [3] è êàî-
ëèíèò — â ðàáîòå [4]. Â [1–4] ðåçóëüòèðóþùàÿ
ëèíèÿ ïîãëîùåíèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ ïðåäñòàâëåíà â
ôîðìå ñóïåðïîçèöèè äâóõ ðåçîíàíñíûõ ëèíèé è
íåðåçîíàíñíîãî ôîíà. Ïåðâàÿ ëèíèÿ îïèñûâàåòñÿ
ýôôåêòèâíûì g-ôàêòîðîì, ðàâíûì ≈ 4,3, à âòî-
ðàÿ — g ≈ 2. Èçìåíåíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê
èçìåíåíèþ îòíîñèòåëüíûõ èíòåãðàëüíûõ èíòåí-
ñèâíîñòåé ðåçîíàíñíûõ ëèíèé. Ëèíèÿ 1 (g ≈ 4,3)
èìååò ìàêñèìàëüíóþ èíòåíñèâíîñòü ïðè òåìïå-
ðàòóðå 4,2 Ê. Ïîâûøåíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò
ê óìåíüøåíèþ èíòåíñèâíîñòè ëèíèè 1. Ïðè
T = 300 Ê äëÿ âñåõ âåùåñòâ, èññëåäîâàííûõ â
[1–4], ëèíèÿ 1 íå íàáëþäàåòñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî.
Îòíîñèòåëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü ëèíèè 2 (g ≈ 2)
èìååò ìàêñèìàëüíîå çíà÷åíèå ïðè T = 300 Ê. Ðå-
çîíàíñíûå ëèíèè 1 è 2 â ðàáîòàõ [1–4] íàçâà-
íû íèçêîòåìïåðàòóðíûì è âûñîêîòåìïåðàòóðíûì
ñïåêòðàìè ÝÏÐ. Èçìåíåíèå èíòåíñèâíîñòåé
,
© Â. Í. Âàñþêîâ, 2002
âíåøíå ïîõîæå íà ïåðåðàñïðåäåëåíèå èíòåíñèâ-
íîñòè ìåæäó íèçêîòåìïåðàòóðíûì è âûñîêîòåìïå-
ðàòóðíûì ñïåêòðàìè. Â ðàáîòàõ [1–4] ïðåäïîëà-
ãàåòñÿ, ÷òî îáíàðóæåííîå òåìïåðàòóðíîå
èçìåíåíèå ñïåêòðà ÝÏÐ ÿâëÿåòñÿ ïðîÿâëåíèåì
ñâîéñòâ ñèñòåìû ñ ìíîãîìèíèìóìíûì ïîòåíöèà-
ëîì. Ïðîÿâëåíèå ýôôåêòà ßíà–Òåëëåðà (â îáû÷-
íîì ïîíèìàíèè) äëÿ èîíà Fe3+ ìàëîâåðîÿòíî, ïî-
ñêîëüêó îí ÿâëÿåòñÿ S-èîíîì. Ïîýòîìó â [1–4]
ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî èîí Fe3+ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé
ìàãíèòíûé çîíä, ñïåêòð êîòîðîãî îòðàæàåò äèíà-
ìèêó ìîëåêóë áëèæàéøåãî îêðóæåíèÿ.
Ïðåäïîëîæåíèå î ïðèðîäå ìåõàíèçìà òåìïåðà-
òóðíîãî èçìåíåíèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ, ñäåëàííîå â ðà-
áîòàõ [1–4], îáîñíîâàíî íå äîñòàòî÷íî ïîëíî è
îñíîâûâàåòñÿ íà àíàëîãè÷íîì ïîâåäåíèè ðåçî-
íàíñíûõ ëèíèé ÝÏÐ õîðîøî èçó÷åííîãî ìàãíèò-
íîãî öåíòðà ÿí-òåëëåðîâñêîãî èîíà Cu2+ â îêòà-
ýäðè÷åñêîì îêðóæåíèè. Êðîìå ýòîãî, âîçìîæåí
àëüòåðíàòèâíûé ìåõàíèçì íàáëþäàåìûõ èçìåíå-
íèé ñïåêòðà. Ýòà âîçìîæíîñòü ñâÿçàíà ñ òåìïå-
ðàòóðíîé çàâèñèìîñòüþ ïàðàìåòðà íà÷àëüíîãî
ðàñùåïëåíèÿ D-ñïèíîâîãî ãàìèëüòîíèàíà, îïèñû-
âàþùåãî ñïåêòð ÝÏÐ. Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòû
ÿâëÿåòñÿ èçó÷åíèå âëèÿíèÿ òåìïåðàòóðíîé çàâè-
ñèìîñòè ïàðàìåòðà ñïèíîâîãî ãàìèëüòîíèàíà íà
ñïåêòð ÝÏÐ è îïðåäåëåíèå íàèáîëåå ýôôåêòèâíî-
ãî ìåõàíèçìà òåìïåðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ ñïåêòðà
ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîðîøêîîáðàçíîì âåùåñòâå.
Ñóùåñòâóþùèå â ëèòåðàòóðå ðåçóëüòàòû ðàñ÷å-
òîâ ñïåêòðîâ ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñ-
êèõ âåùåñòâàõ íàèáîëåå ïîëíî ïðèâåäåíû â [5].
Áîëåå ïîäðîáíî èññëåäîâàíû ñïåêòðû ÝÏÐ äëÿ
ïðåäåëüíûõ çíà÷åíèé ïàðàìåòðà íà÷àëüíîãî ðàñ-
ùåïëåíèÿ D >> hν è D << hν, äëÿ êîòîðûõ óäà-
åòñÿ ïðîâåñòè ðàñ÷åòû â àíàëèòè÷åñêîé ôîðìå. Â
îáëàñòè ïðîìåæóòî÷íûõ çíà÷åíèé D ≈ hν ìîäåëè-
ðîâàíèå ñïåêòðà ÝÏÐ âîçìîæíî òîëüêî ÷èñëåííû-
ìè ìåòîäàìè. Ñîãëàñíî ðåçóëüòàòàì, ïðèâåäåí-
íûì â [5], ïðè D >> hν è E = D/3 ñïåêòð ÝÏÐ
èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîì âåùåñòâå ïðåä-
ñòàâëåí îäíîé ðåçîíàíñíîé ëèíèåé ñ ýôôåêòèâ-
íûì g-ôàêòîðîì, ðàâíûì ≈ 4,3. Ïðè D << hν
íàèáîëåå èíòåíñèâíàÿ ëèíèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ èìååò g
ðàâíûé ≈ 2,0.
Ðåçîíàíñíûå ëèíèè ñ òàêèìè g-ôàêòîðàìè â
ðàáîòàõ [1–4] íàáëþäàþòñÿ ïðè ðàçëè÷íûõ òåì-
ïåðàòóðàõ. Màêñèìàëüíóþ èíòåíñèâíîñòü ëèíèÿ 1
(g ≈ 4,3) èìååò ïðè íèçêèõ (ãåëèåâûõ) òåìïåðà-
òóðàõ, à ëèíèÿ 2 (g ≈ 2,0) — ïðè âûñîêèõ (êîì-
íàòíûõ) òåìïåðàòóðàõ.
Åñëè ïðåäïîëàãàòü, ÷òî òåìïåðàòóðíîå èçìå-
íåíèå ñïåêòðà â [1–4] îïðåäåëÿåòñÿ òåìïåðàòóð-
íîé çàâèñèìîñòüþ ïàðàìåòðà D, òî, ñîãëàñíî ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíûì äàííûì [1–4] è ðåçóëüòàòàì,
ïðèâåäåííûì â [5], äëÿ âûïîëíåíèÿ óñëîâèé
D > 10hν è D < hν/10 ïàðàìåòð D äîëæåí èçìå-
íÿòüñÿ â èíòåðâàëå çíà÷åíèé îò 0,03 äî 3 ñì−1.
Äëÿ èçó÷åíèÿ âëèÿíèÿ òåìïåðàòóðíîé çàâèñè-
ìîñòè D íà ñïåêòð ÝÏÐ ïðîâåäåí ÷èñëåííûé
ðàñ÷åò è ìîäåëèðîâàíèå ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+
äëÿ çíà÷åíèé ïàðàìåòðà íà÷àëüíîãî ðàñùåïëåíèÿ
D = 0,001−3 ñì−1. Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ôîðìû
ëèíèè ïîãëîùåíèÿ îïðåäåëÿþùóþ ðîëü èìååò
çíà÷åíèå ÷àñòîòû ÑÂ× ïîëÿ.  íàñòîÿùåé ðàáîòå
ðàñ÷åòû ïðîâåäåíû äëÿ íàèáîëåå ÷àñòî èñïîëüçó-
åìîãî Õ-äèàïàçîíà ÷àñòîò. Äëÿ îïðåäåëåííîñòè
âûáðàíà ÷àñòîòà ν = 9,24 ÃÃö, êîòîðàÿ áûëà èñ-
ïîëüçîâàíà â ðàáîòàõ [1–4].
Ïðîöåäóðà ðàñ÷åòà ôîðìû ëèíèè ïîãëîùåíèÿ
äëÿ êàæäîãî çíà÷åíèÿ ïàðàìåòðà D çàêëþ÷àëàñü â
ñëåäóþùåì. Çàäàâàëîñü íàïðàâëåíèå ìàãíèòíîãî
ïîëÿ îòíîñèòåëüíî íàïðàâëåíèÿ îñè ñèììåòðèè
ìàãíèòíîãî öåíòðà. Íàïðàâëåíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ
îïèñûâàåòñÿ äâóìÿ óãëàìè ñôåðè÷åñêîé ñèñòåìû
êîîðäèíàò θ è ϕ. Äëÿ çàäàííîãî íàïðàâëåíèÿ
ïîëÿ ðàññ÷èòûâàëàñü çàâèñèìîñòü ýíåðãèé ñïèíî-
âûõ ñîñòîÿíèé îò âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ýòè
çàâèñèìîñòè è âåëè÷èíà êâàíòà hν èñïîëüçîâàíû
äëÿ îïðåäåëåíèÿ ðåçîíàíñíûõ ïîëåé. Äëÿ êàæäî-
ãî çíà÷åíèÿ ðåçîíàíñíîãî ïîëÿ âû÷èñëÿëàñü âåðî-
ÿòíîñòü ïåðåõîäîâ. Ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî ðåçî-
íàíñíàÿ ëèíèÿ êàæäîãî ïåðåõîäà èìååò ëîðåíöåâó
ôîðìó. Ïîëàãàëîñü, ÷òî øèðèíà ëèíèè íå çàâèñèò
îò òåìïåðàòóðû è äëÿ îïðåäåëåííîñòè ðàâíà
∆H0 = 0,04 êÝ. Ðåçóëüòèðóþùàÿ ëèíèÿ ïîãëîùå-
íèÿ ïîëó÷åíà óñðåäíåíèåì ïî âñåì îðèåíòàöèÿì
ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ñïèíîâûé ãàìèëüòîíèàí èîíà Fe3+ âûáðàí â
ôîðìå
H = gβ(H ⋅ S) + D[Sz
2 − S(S + 1)/3] + E(Sx
2 − Sy
2) ,
(1)
ãäå β — ìàãíåòîí Áîðà; H — âíåøíåå ìàãíèòíîå
ïîëå; Sx , Sy , Sz — ñïèíîâûå îïåðàòîðû; D, E —
ïàðàìåòðû íà÷àëüíîãî ðàñùåïëåíèÿ âòîðîãî ïî-
ðÿäêà. Ïàðàìåòð D îïèñûâàåò àíèçîòðîïèþ ìàã-
íèòíîãî öåíòðà âäîëü ãëàâíîé îñè ñèììåòðèè;
ïàðàìåòð E îïðåäåëÿåòñÿ ðîìáè÷åñêèìè èñêàæå-
íèÿìè áëèæàéøåãî îêðóæåíèÿ; g ÿâëÿåòñÿ g-ôàê-
òîðîì ñïèíîâîãî ìóëüòèïëåòà. Äëÿ èîíà Fe3+ ýòà
âåëè÷èíà îáû÷íî ðàâíà g = 2,0.
Äëÿ ñðàâíåíèÿ ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ðåçóëü-
òàòàìè ðàñ÷åòû ïðîâåäåíû ïðè óñëîâèè ìàêñè-
ìàëüíîãî ðîìáè÷åñêîãî èñêàæåíèÿ îêðóæåíèÿ
ìàãíèòíîãî èîíà E = D/3, êîòîðîå, ïî-âèäèìîìó,
äîñòàòî÷íî õîðîøî âûïîëíÿåòñÿ äëÿ ìàãíèòíûõ
Ìåõàíèçì òåìïåðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 3 283
öåíòðîâ, èññëåäîâàííûõ â [1–4]. Íà ýòî óêàçûâà-
åò îòñóòñòâèå ðàñùåïëåíèÿ ëèíèè 1 [5].
Íà÷àëüíîå ðàñùåïëåíèå ÷åòâåðòîãî ïîðÿäêà íå
ó÷èòûâàëîñü â ñèëó ìàëîñòè ýòèõ ïàðàìåòðîâ ïî
ñðàâíåíèþ ñ ÷ëåíàìè âòîðîãî ïîðÿäêà, à òàêæå ïî
ïðè÷èíå òîãî, ÷òî îïðåäåëÿþùèå ýêñïåðèìåíòàëü-
íûå ðåçóëüòàòû ïîëó÷åíû äëÿ ïîëèêðèñòàëëè÷åñ-
êèõ âåùåñòâ.
Ðåçóëüòàòû ýòèõ ðàñ÷åòîâ ïðèâåäåíû íà ðèñ. 1,
íà êîòîðîì ïîêàçàíà ôîðìà ëèíèè ïîãëîùå-
íèÿ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîì îáðàçöå
äëÿ çíà÷åíèé ïàðàìåòðà íà÷àëüíîãî ðàñùåïëå-
íèÿ D = 0,001; 0,02; 0,05; 0,08; 0,09; 0,15; 0,2;
0,3 ñì−1. Êàê âèäíî, ñóùåñòâóþò òðè îáëàñòè çíà-
÷åíèé D. Ê ïåðâîé ìîæíî îòíåñòè D < 0,08 ñì−1.
 ýòîé îáëàñòè íàáëþäàåòñÿ öåíòðàëüíàÿ íàè-
áîëåå èíòåíñèâíàÿ ðåçîíàíñíàÿ ëèíèÿ ñ g = 2,0
è ñèììåòðè÷íî ðàñïîëîæåííûå ñ îáåèõ ñòîðîí
ïèêè.  ýòîé îáëàñòè çíà÷åíèé D ðåçîíàíñíàÿ
ëèíèÿ 1 îòñóòñòâóåò. Âòîðàÿ îáëàñòü âêëþ÷àåò
D > 0,1 ñì−1 (D > hν/3). Â ýòîé îáëàñòè â ñïåêò-
ðå ÝÏÐ íàáëþäàåòñÿ îäíà ðåçîíàíñíàÿ ëèíèÿ 1.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ïðè D > 0,3 ñì−1 ñïåêòð
ÝÏÐ èìååò òàêóþ æå ôîðìó, êàê è ïðè
D = 0,3 ñì−1, êîòîðàÿ ïîêàçàíà íà ðèñ. 1. Â òðå-
òüåé îáëàñòè çíà÷åíèé 0,08 ≤ D ≤ 0,1 ñì−1 ñïåêòð
ÝÏÐ ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñîâîêóïíîñòü äîñòàòî÷íî
èíòåíñèâíûõ ðåçîíàíñíûõ ëèíèé, ÷àñòü èç êîòî-
ðûõ äàæå ïðèáëèæåííî íåâîçìîæíî îòíåñòè íè ê
ëèíèè 1, íè ê ëèíèè 2. Ñîãëàñíî äàííûì ðèñ. 1,
ëèíèÿ 1 íàáëþäàåòñÿ ïðè D > hν ≈ 0,3 ñì−1, íî
ìîæåò íàáëþäàòüñÿ è ïðè hν/3 < D < hν.
Äëÿ ïîíèìàíèÿ ïðè÷èí âîçíèêíîâåíèÿ â ïîëè-
êðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ äâóõ õàðàêòåðíûõ ðå-
çîíàíñíûõ ëèíèé ñïåêòðà ÝÏÐ (ëèíèè 1 è 2)
íåîáõîäèìî ïðîàíàëèçèðîâàòü çàâèñèìîñòü ðåçî-
íàíñíûõ ïîëåé îò îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ è
âåðîÿòíîñòè ïåðåõîäîâ. Çàâèñèìîñòü ðåçîíàíñíûõ
ïîëåé îò îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ
äëÿ çíà÷åíèé ïàðàìåòðà D èç òðåõ ðàçëè÷íûõ
îáëàñòåé ïðèâåäåíà íà ðèñ. 2. Âåðîÿòíîñòè ïåðå-
õîäîâ çàâèñÿò îò âåëè÷èíû ïàðàìåòðîâ ñïèíîâîãî
Ðèñ. 1. Çàâèñèìîñòü ôîðìû ëèíèè ïîãëîùåíèÿ ñïåêò-
ðà ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîì âåùåñòâå îò
âåëè÷èíû ïàðàìåòðà íà÷àëüíîãî ðàñùåïëåíèÿ.
Ðèñ. 2. Çàâèñèìîñòü ðåçîíàíñíûõ ïîëåé îò íàïðàâëå-
íèÿ âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðè D = 1,0 (à), 0,1
(á) è 0,03 (â) ñì−1.
Â. Í. Âàñþêîâ
284 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 3
ãàìèëüòîíèàíà, ÷àñòîòû ÑÂ× ïîëÿ è îðèåíòàöèè
âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ îòíîñèòåëüíî îñåé ñèì-
ìåòðèè ìàãíèòíîãî öåíòðà, ïîýòîìó ðàñ÷åò ïðîâå-
äåí äëÿ âñåõ «ðàçðåøåííûõ» è «çàïðåùåííûõ»
ðåçîíàíñíûõ ïåðåõîäîâ.
Íà ðèñ. 2,à ñòðåëêîé îòìå÷åíî ðåçîíàíñíîå
ïîëå, ëèíèÿ ïîãëîùåíèÿ êîòîðîãî ÿâëÿåòñÿ îñíî-
âîé ôîðìèðîâàíèÿ ëèíèè 1 â ïîëèêðèñòàëëè÷åñ-
êîì âåùåñòâå. Ðåçîíàíñíîå ïîëå, ôîðìèðóþùåå
ëèíèþ 2, îòìå÷åíî ñòðåëêîé íà ðèñ. 2,â. Õàðàê-
òåðíîé îñîáåííîñòüþ ýòèõ ðåçîíàíñíûõ ïîëåé ÿâ-
ëÿåòñÿ òî, ÷òî îíè ñëàáî çàâèñÿò îò îðèåíòàöèè
ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî çàâèñèìîñòü, ïðèâåäåí-
íàÿ íà ðèñ. 2,á, íå ñîäåðæèò ðåçîíàíñíûõ ïîëåé,
ôîðìèðóþùèõ ðåçîíàíñíûå ëèíèè 1 è 2.
Åñëè ñðàâíèòü ôîðìó ñïåêòðà ÝÏÐ íà ðèñ. 1 ñ
ýêñïåðèìåíòàëüíî ïîëó÷åííîé â ðàáîòàõ [1–4]
ôîðìîé ëèíèè ïîãëîùåíèÿ, òî ìîæíî ñäåëàòü
âûâîä, ÷òî ìåõàíèçì òåìïåðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ
ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ
âåùåñòâàõ [1–4] íå ñâÿçàí ñ òåìïåðàòóðíîé çàâè-
ñèìîñòüþ ïàðàìåòðà íà÷àëüíîãî ðàñùåïëåíèÿ.
 [1–4] ðåçîíàíñíûå ëèíèè 1 è 2 îäíîâðåìåííî
íàáëþäàþòñÿ ïðàêòè÷åñêè âî âñåì òåìïåðàòóðíîì
èíòåðâàëå: îò òåìïåðàòóðû æèäêîãî ãåëèÿ äî êîì-
íàòíîé. Ðåçóëüòàòû, ïðèâåäåííûå íà ðèñ. 1, ïîêà-
çûâàþò, ÷òî ëèíèè 1 è 2 íå ìîãóò íàáëþäàòüñÿ
îäíîâðåìåííî, åñëè òåìïåðàòóðíûå èçìåíåíèÿ
ñïåêòðà ÝÏÐ îïðåäåëÿþòñÿ ìåõàíèçìîì, ñâÿ-
çàííûì ñ òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòüþ ïàðàìåòðà
íà÷àëüíîãî ðàñùåïëåíèÿ. Êðîìå òîãî, íà ðèñ. 1
âèäíî, ÷òî ïðè D < 0,08 ñì−1 ñïåêòð ÝÏÐ ïðåä-
ñòàâëÿåò ñîáîé íå îäíó ëèíèþ 2, à ñîâîêóïíîñòü
÷àñòè÷íî èëè ïîëíîñòüþ ðàçðåøåííûõ ðåçîíàíñ-
íûõ ëèíèé.
Äëÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ôîðìû ëèíèè ïîãëîùå-
íèÿ, êîòîðàÿ äîëæíà íàáëþäàòüñÿ â ñëó÷àå ìåõà-
íèçìà, ñâÿçàííîãî ñ ïðîÿâëåíèåì ìíîãîìèíèìóì-
íîé ñèñòåìû, íåîáõîäèìî îïðåäåëèòü çàâèñèìîñòü
çíà÷åíèé D äëÿ ðàçëè÷íûõ âèáðîííûõ ñîñòîÿíèé
îò ýíåðãèè ýòîãî ñîñòîÿíèÿ. Òî÷íîå ðåøåíèå òàêîé
çàäà÷è ïðåäñòàâëÿåò çíà÷èòåëüíûå òðóäíîñòè, òåì
áîëåå ÷òî ñàìè ïðè÷èíû ïðîÿâëåíèÿ ìíîãîìèíè-
ìóìíîé ñèñòåìû èçó÷åíû íå â ïîëíîé ìåðå. Äëÿ
êà÷åñòâåííîãî àíàëèçà ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî
ýòà çàâèñèìîñòü èìååò ôîðìó
D = D0 exp [− (ε/ε0)2 ln 2] , (2)
ãäå D — íà÷àëüíîå ðàñùåïëåíèå, ñîîòâåòñòâóþ-
ùåå âèáðîííîìó ñîñòîÿíèþ ìíîãîìèíèìóìíîé
ñèñòåìû, ýíåðãèÿ êîòîðîãî ðàâíà ε; D0 — ìàêñè-
ìàëüíîå çíà÷åíèå íà÷àëüíîãî ðàñùåïëåíèÿ, êî-
òîðîå ñîîòâåòñòâóåò îñíîâíîìó âèáðîííîìó ñîñòî-
ÿíèþ. Ïàðàìåòð ε0 îïðåäåëÿåò âûñîòó áàðüåðà,
ðàçäåëÿþùåãî ïîòåíöèàëüíûå ÿìû ìíîãîìèíè-
ìóìíîé ñèñòåìû. Ñîãëàñíî ðàáîòàì [3,4],
ε0 ∼ 15 ñì−1. Äëÿ íàáëþäåíèÿ ëèíèè 1 ïðè íèç-
êîé òåìïåðàòóðå íåîáõîäèìî, ÷òîáû ïàðàìåòð
D0 ≥ 0,15 ñì−1 (ñì. ðèñ. 1). Åñëè ïðåäïîëîæèòü,
÷òî D0 = 0,2 ñì−1, òî ëèíèÿ ïîãëîùåíèÿ èîíà
Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ äëÿ òåì-
ïåðàòóð T = 4,2; 10; 40; 100 è 295 Ê áóäåò èìåòü
ôîðìó, ïðåäñòàâëåííóþ íà ðèñ. 3. Ýòè ëèíèè ïî-
ãëîùåíèÿ ïîëó÷åíû â ðåçóëüòàòå ñóììèðîâàíèÿ
âêëàäîâ îò ñîâîêóïíîñòè âèáðîííûõ ñîñòîÿíèé,
êîòîðûå õàðàêòåðèçóþòñÿ ðàçíûìè çíà÷åíèÿìè
ýíåðãèè ε è ñîîòâåòñòâóþùèìè ýòîé ýíåðãèè çíà-
÷åíèÿìè ïàðàìåòðà D. Çàñåëåííîñòü N âèáðîííî-
ãî ñîñòîÿíèÿ ñ ýíåðãèåé ε ìîæíî ïðåäñòàâèòü â
âèäå
N = N0 exp (− ε/kT)/ ∑
n=1
∞
exp (− εn /kT) , (3)
ãäå N0 — êîëè÷åñòâî ìàãíèòíûõ öåíòðîâ â êðèñ-
òàëëå.
Òåìïåðàòóðíîå èçìåíåíèå ñïåêòðà ÝÏÐ (ñì.
ðèñ. 3) õîðîøî ñîâïàäàåò ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè
òåìïåðàòóðíûìè èçìåíåíèÿìè ñïåêòðà â ðàáîòàõ
[1–4]. Ïðåæäå âñåãî ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî ëèíèè
1 è 2 îäíîâðåìåííî íàáëþäàþòñÿ ïðàêòè÷åñêè âî
âñåì òåìïåðàòóðíîì èíòåðâàëå. Êðîìå ýòîãî, íà
ðèñ. 3 âèäíî, ÷òî óìåíüøåíèå òåìïåðàòóðû ïðè-
âîäèò íå òîëüêî ê óìåíüøåíèþ èíòåíñèâíîñòè
ëèíèè 2, íî è ê óâåëè÷åíèþ åå øèðèíû. Ýòî äàåò
îñíîâàíèå ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ìåõàíèçì òåìïå-
ðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+ â
ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ, èññëåäîâàííûõ
â [1–4], îïðåäåëÿåòñÿ ñâîéñòâàìè ôèçè÷åñêîé
ñèñòåìû, èìåþùåé ìíîãîìèíèìóìíûé ïîòåíöèàë.
Òåìïåðàòóðíûå èçìåíåíèÿ ñïåêòðà îïðåäåëÿ-
þòñÿ òåìïåðàòóðíûì èçìåíåíèåì çàñåëåííîñòè
âèáðîííûõ ñîñòîÿíèé ñèñòåìû. Ïðè ãåëèåâîé òåì-
ïåðàòóðå âîçáóæäåííûå ñîñòîÿíèÿ çàñåëåíû
ñëàáî. Ãëàâíûé âêëàä äàåò îñíîâíîå ñîñòîÿíèå è
ñîñòîÿíèÿ, ðàñïîëîæåííûå âáëèçè íåãî. Äëÿ ýòèõ
ñîñòîÿíèé D áëèçêî ê ìàêñèìàëüíîìó çíà÷åíèþ,
è ïîýòîìó ëèíèÿ 1 èìååò ìàêñèìàëüíóþ èíòåíñèâ-
íîñòü. Óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê çàñå-
ëåíèþ íàäáàðüåðíûõ ñîñòîÿíèé (ε > ε0), ñëåäîâà-
òåëüíî, ê óâåëè÷åíèþ èíòåíñèâíîñòè ëèíèè 2.
Ïåðåõîä ìàãíèòíûõ öåíòðîâ íà íàäáàðüåðíûå ñî-
ñòîÿíèÿ ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ êîëè÷åñòâà ìàã-
íèòíûõ öåíòðîâ, íàõîäÿùèõñÿ â ïîäáàðüåðíûõ
ñîñòîÿíèÿõ. Â ðåçóëüòàòå ýòîãî èíòåíñèâíîñòü
ëèíèè 1 óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû. Ñëå-
äóåò îòìåòèòü, ÷òî äëÿ çíà÷èòåëüíîãî óìåíüøåíèÿ
Ìåõàíèçì òåìïåðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 3 285
èíòåíñèâíîñòè ëèíèè 1 íåîáõîäèìî, ÷òîáû ïðè
âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ êîëè÷åñòâî ìàãíèòíûõ
öåíòðîâ, íàõîäÿùèõñÿ â íàäáàðüåðíûõ ñîñòîÿíè-
ÿõ, áûëî çíà÷èòåëüíî áîëüøå ìàãíèòíûõ öåíòðîâ
â ïîäáàðüåðíûõ ñîñòîÿíèÿõ.
Ïðè ðàñ÷åòå ôîðì ëèíèé ïîãëîùåíèÿ, ïðè-
âåäåííûõ íà ðèñ. 3, ó÷èòûâàëîñü áåñêîíå÷íîå êî-
ëè÷åñòâî äèñêðåòíûõ âèáðîííûõ ñîñòîÿíèé ñèñ-
òåìû. Ôîðìà ëèíèè äëÿ íèæíèõ ñîñòîÿíèé,
ñîîòâåòñòâóþùèõ çíà÷åíèÿì ïàðàìåòðà D =
= 0,001 ñì−1 è 20-òè çíà÷åíèÿì â èíòåðâàëå
D = 0,01–0,2 ñì−1, âû÷èñëÿëàñü ïî ìåòîäèêå, êî-
òîðàÿ îïèñàíà ïðè ïîëó÷åíèè ðèñ. 1. Ôîðìà
ëèíèè äëÿ ÷àñòè ýòèõ ñîñòîÿíèé ïîêàçàíà íà
ðèñ. 1. Ïðè ðàñ÷åòå äàííûõ, ïðèâåäåííûõ íà
ðèñ. 3, âûñîòà áàðüåðà ε0 ïðèíÿòà ðàâíîé 10 ñì−1.
Ïîýòîìó ñîñòîÿíèÿ ñ D > 0,1 ñì−1 ÿâëÿþòñÿ ïîä-
áàðüåðíûìè, à ñ D ≤ 0,1 ñì−1 — íàäáàðüåðíûìè.
Ôîðìà ëèíèè âûñîêîâîçáóæäåííûõ ñîñòîÿíèé
(D < 0,001 ñì−1) ïîëàãàëàñü ñîâïàäàþùåé ñ ôîð-
ìîé ñîñòîÿíèÿ, äëÿ êîòîðîãî D = 0,001 ñì−1. Ïðè
ðàñ÷åòå çàñåëåííîñòåé ñóììà â ñîîòíîøåíèè (3)
ïðåäñòàâëåíà â âèäå äâóõ ÷àñòåé.  ïåðâîé ÷àñòè
ýíåðãèè âèáðîííûõ ñîñòîÿíèé îïðåäåëåíû ïî çà-
äàííûì çíà÷åíèÿì ïàðàìåòðà D ñîãëàñíî âûðà-
æåíèþ (2). Ïðè ðàñ÷åòå âòîðîé ÷àñòè ñóììû,
ñîîòâåòñòâóþùåé âûñîêîâîçáóæäåííûì âèáðîí-
íûì ñîñòîÿíèÿì (D < 0,001 ñì−1), ïðåäïîëàãà-
ëîñü, ÷òî â ýòîé îáëàñòè ýíåðãèé âèáðîííûå ñîñòî-
ÿíèÿ ýêâèäèñòàíòíû, ÷òî ïîçâîëèëî ðàññ÷èòàòü
âòîðóþ ÷àñòü ñóììû àíàëèòè÷åñêè.
Èíòåãðàëüíàÿ èíòåíñèâíîñòü ëþáîé ðåçîíàíñ-
íîé ëèíèè ÝÏÐ óìåíüøàåòñÿ ñ ðîñòîì òåìïåðàòó-
ðû. Ìåõàíèçì ýòîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè
ñâÿçàí ñ èçìåíåíèåì çàñåëåííîñòè ðåçîíàíñíûõ
ñîñòîÿíèé ñïèíîâîãî ìóëüòèïëåòà. Äëÿ äåìîí-
ñòðàöèè ïðîÿâëåíèÿ ñâîéñòâ ìíîãîìèíèìóìíîé
ñèñòåìû â áîëåå ÷èñòîì âèäå ïðè ðàñ÷åòå ðåçî-
íàíñíûõ ëèíèé íà ðèñ. 3 ýòîò ìåõàíèçì íå ó÷èòû-
âàëñÿ. Îäíàêî èíòåíñèâíîñòü ëèíèè 2 ïðè
T = 295 Ê çàìåòíî ìåíüøå èíòåíñèâíîñòè ëèíèè 1
ïðè T = 4,2 Ê. Ïðè÷èíà ýòîé îñîáåííîñòè â òîì,
÷òî ñ ðîñòîì òåìïåðàòóðû óâåëè÷èâàåòñÿ ñðåäíåå
çíà÷åíèå ýíåðãèè çàñåëåííûõ âèáðîííûõ ñîñòî-
ÿíèé.
Ñëåäóåò îòìåòèòü äîïîëíèòåëüíóþ îñîáåííîñòü
äàííûõ, ïðèâåäåííûõ íà ðèñ. 3. Ïðè óìåíüøåíèè
òåìïåðàòóðû ëèíèÿ ïîãëîùåíèÿ ñòàíîâèòñÿ ìåíåå
«ãëàäêîé». ×åì íèæå òåìïåðàòóðà, òåì áîëüøå
èíòåíñèâíîñòü äîïîëíèòåëüíûõ ïèêîâ, êîòîðûå
ðàñïîëàãàþòñÿ âî âñåì èíòåðâàëå ìàãíèòíûõ
ïîëåé. Âíåøíå ýòî ïîõîæå íà øóìîâîé ñèãíàë.
Ïðè÷èíà òàêîãî ïîâåäåíèÿ, ïî-âèäèìîìó, ñâÿçàíà
ñ âåëè÷èíîé äèñêðåòíîñòè çíà÷åíèé D, êîòîðàÿ
âûáðàíà äëÿ îïèñàíèÿ âèáðîííûõ ñîñòîÿíèé. Ïðè
âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ ñîñòîÿíèÿ çàñåëåíû áîëåå
ðàâíîìåðíî è ýòî ïðèâîäèò ê ëó÷øåìó óñðåäíå-
íèþ. Ïðè íèçêîé òåìïåðàòóðå îñíîâíîé âêëàä
äàþò íåñêîëüêî ñîñòîÿíèé, ðàñïîëîæåííûõ âáëè-
çè îñíîâíîãî. Ïðè âûáðàííîé äèñêðåòíîñòè ýòî
3–4 ñîñòîÿíèÿ. Äàííàÿ îñîáåííîñòü îòñóòñòâóåò
íà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ êðèâûõ [1–4], ïîýòîìó
ñëåäóåò ïîëàãàòü, ÷òî ðàñùåïëåíèå âèáðîííûõ ñî-
ñòîÿíèé çíà÷èòåëüíî ìåíüøå òîãî, êîòîðîå ïîëî-
æåíî â îñíîâó ðàñ÷åòà äàííûõ íà ðèñ. 3
(∆D = 0,01 ñì−1).
Ôîðìà ëèíèé ïîãëîùåíèÿ (ñì. ðèñ. 3) â çíà÷è-
òåëüíîé ñòåïåíè çàâèñèò îò ðàñïðåäåëåíèÿ (2). Íà
ðèñ. 4 ïðèâåäåíû òåìïåðàòóðíûå èçìåíåíèÿ
ñïåêòðà ÝÏÐ ïðè D0 = 0,15 ñì−1. Êàê âèäíî èç
ñðàâíåíèÿ äàííûõ íà ðèñ. 3 è 4, ëèíèÿ 2 ìîæåò
ýêñïåðèìåíòàëüíî íàáëþäàòüñÿ ïðè òåìïåðàòóðå
æèäêîãî ãåëèÿ. Óìåíüøåíèå ïàðàìåòðà D0 ïðèâî-
äèò ê óìåíüøåíèþ èíòåãðàëüíîé èíòåíñèâíîñòè
ëèíèè 1 è óâåëè÷åíèþ èíòåíñèâíîñòè ëèíèè 2,
íàáëþäàþùèõñÿ ïðè T = 4,2 Ê. Åñëè ïàðàìåòð
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíîå èçìåíåíèå ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà
Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîì âåùåñòâå ïðè D0 =
= 0,2 ñì−1, ε0 = 10 ñì−1.
Â. Í. Âàñþêîâ
286 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 3
D0 ≤ 0,1 ñì−1 (D0 ≤ hν/3), òî ðåçîíàíñíàÿ ëèíèÿ
1 ìîæåò íå íàáëþäàòüñÿ ýêñïåðèìåíòàëüíî. Ïðè
ýòîì îñîáåííîñòè ìíîãîìèíèìóìíîé ñèñòåìû ïðî-
ÿâëÿþòñÿ â îñîáåííîñòÿõ òåìïåðàòóðíîé çàâèñè-
ìîñòè øèðèíû ëèíèè 2.
1. Â. Ï. Äüÿêîíîâ, Â. Í. Âàñþêîâ, Â. À. Øàïîâàëîâ,
Å. È. Àêñèìåíòüåâà, Ã. Øèì÷àê, Ñ. Ïåõîòà,
ÔÒÂÄ 8, 60 (1998).
2. Â. Í. Âàñþêîâ, Â. Ï. Äüÿêîíîâ, Â. Øàïîâàëîâ,
Å. È. Àêñèìåíòüåâà, H. Szymczak, S. Piechota,
ÔÍÒ 26, 363 (2000).
3. Â. Â. ×àáàíåíêî, Â. Í. Âàñþêîâ, Ð. Î. Êî÷êàíÿí,
Ì. Ì. Íå÷èòàéëî, Ã. Øèì÷àê, Ñ. Ïåõîòà, À. Íà-
áÿëåê, ÔÍÒ 28, 66 (2002).
4. V. N. Vasyukov, V. V. Shapovalov, S. A. Schwarz,
M. H. Rafailovich, J. C. Sokolov, V. A. Shapo-
valov, and V. A. Beloshenko, J. Magn. Resonance
153, 1 (2001).
5. ß. Ã. Êëÿâà, ÝÏÐ ñïåêòðîñêîïèÿ íåóïîðÿäî÷åííûõ
òâåðäûõ òåë, Çíàíèå, Ðèãà (1988).
The mechanism of temperature changes in the
EPR spectrum of a Fe3+ ion in polycrystalline
substances containing complexes with a
multiminimum potential
V. N. Vasyukov
The temperature dependence of the EPR
spectrum a Fe3+ ion in polycrystalline sub-
stances has been investigated. The investigation
is based on a numerical simulation of the EPR
spectrum for polycrystalline substances. The
temperature changes in the spectrum that have
been induced by two different mechanisms are
compared. The first mechanism is related to the
temperature dependence of the spin Hamil-
tonian parameters, while the second one is de-
fined by the properties of the system with a
multiminimum potential. A comparison of the
results of the action of the two mechanisms
with the experimental data available shows
that the second mechanism is dominating. And
a change in the population of excited vibronic
states results in a change of the EPR spectrum
shape. It is shown that some of additional
information on the parameters characterising
the energy distribution of vibronic states may
be obtained.
Ðèñ. 4. Òåìïåðàòóðíîå èçìåíåíèå ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà
Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîì âåùåñòâå ïðè D0 =
= 0,15 ñì−1, ε0 = 10 ñì−1.
Ìåõàíèçì òåìïåðàòóðíîãî èçìåíåíèÿ ñïåêòðà ÝÏÐ èîíà Fe3+ â ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèõ âåùåñòâàõ
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 3 287
|