弛豫时间及其测量.docVIP

本科毕业论文(设计) 题目： 弛豫时间及其测量 学院： 物理与电子科学技术学院 班级： 2007级物理学一班 姓名： 郭旺元 指导教师： 吕仕儒 职称： 完成日期： 2011 年 5 月 17 日 弛豫时间及其测量 摘要： 目录 弛豫过程 自旋-晶格的相互作用 交叉弛豫 自旋-自旋相互作用 2. 饱和法测定弛豫时间 3. 用饱和恢复法测定弛豫时间 4. 用反转恢复法测定弛豫时间 5. 脉冲法与自旋回波法 5.1 双脉冲形成回波的方法 5.2 自旋回波法测量衡量横向弛豫时间 5.3 用—脉冲序列测量纵向弛豫时间 5.4 自旋回波波谱仪 6.纵向检测电子自旋共振 参考文献 弛豫过程 1.1 自旋-晶格的相互作用 哈密顿量中有大多数项是与温度无关的，可是线宽和弛豫时间却与温度有着某种依赖关系，这些规律有助于我们了解弛豫过程。我们要通过用实验的方法来测弛豫时间，自旋-晶格的相互作用的起源是由于晶格的离子和原子产生热振动所引起的，这些晶格振动通常称为声子。在最高的极限频率内，声子的数目是随频率而增加的，自旋-晶格的相互作用是由晶格晶格振动使晶格场受到调制而造成的，可有三种相互作用机理，分别如下： （1）直接过程。如图8.1所示， 在直接过程中由于自旋体系吸收一 个与自旋量子同等能量的（hv）声子 而产生“向上”的共振跃迁；或者随 自旋体系的向下跃迁而发射一个声子 。也就是说，在此过程中，一个自旋的 反转是靠吸收或发射一个声子而使能量 达到平衡的，对应能级跃迁，如图8.1 所示。 （2）喇曼（Raman）过程。任一频率为的声子与某一自旋相互作用的结果导致自旋体系的跃迁（向上或向下），但声子却以另一频率+v或-v散射，其中v等于磁共振频率，如图8.2所示，因此，喇曼过程是一个二级过程，它在自旋反转的同时，产生一个声子和湮灭另一个声子，两个声子的能级差恰等于自旋能量的变化。 （3）ohbach 过程。如图8.3所示，在这种过程中，自旋体系通过直接过程吸收一个声子，而被激发跃迁至较高的能级（左图，右图），接着发射另一略有不同频率的声子而返回双基态中的另一能级（左图，右图），特别指出的是，Ohbach过程不要与喇曼过程相混淆，后者是非共振的散射过程，而Ohbach过程是包含两个共振直接跃迁过程。 关于自旋-晶格弛豫时间与温度T的依赖关系,、Van 、 和等人分别根据上述三种弛豫过程从理论上推导出计算的表达式。在多数情况下，可用下式来计算： =acoth()+ b + ,