Спин-спиновая релаксация в магниторазбавленных кристаллах

Abstract

Рассмотрен магнитный резонанс в ядерной парамагнитной системе при малой концентрации спинов. Вычислены сигнал свободной индукции (ССИ) и функция формы линии резонанса (ФФЛ). В основе теории лежит введение вспомогательной системы, где один спин не имеет флип-флоп взаимодействия с окружением. ССИ для этого спина рассчитан, основываясь на теории Андерсона–Вейсса–Кубо, а его функция памяти использована для построения функции памяти основной системы. Необходимые численные коэффициенты получены на основе концентрационных разложений ССИ. При этом впервые проведен учет переноса поляризации в магниторазбавленных кристаллах. Показано, что это приводит к существенному замедлению спада ССИ при временах, больших времени фазовой релаксации. Проведено сравнение результатов с существующими экспериментальными данными и численным моделированием. Получено удовлетворительное согласие в описании центральной части ФФЛ после введения в теорию дополнительного уширения, наблюдаемого в экспериментах. Выявлено, что данные по амплитуде и положению сателлитных максимумов различных экспериментов не очень хорошо согласуются как между собой, так и с теорией.

Розглянуто магнітний резонанс в ядерній парамагнітній системі при малій концентрації спінів. Обчислені сигнал вільної індукції (СВІ) та функція форми лінії резонансу (ФФЛ). В основі теорії лежить введення допоміжної системи, де один спін не має фліп-флоп взаємодії з оточенням. СВІ для цього спіна розраховано, грунтуючись на теорії Андерсона–Вейса–Кубо, а його функцію пам'яті було використано для побудови функції пам'яті основної системи. Необхідні чисельні коефіцієнти отримано на основі концентраційних розкладень ССІ. При цьому вперше проведено облік перенесення поляризації в магніторозбавлених кристалах. Показано, що це призводить до істотного уповільнення спаду СВІ при часах, великих від часу фазової релаксації. Проведено порівняння результатів з існуючими експериментальними даними та чисельним моделюванням. Отримано задовільну згоду в описі центральної частини ФФЛ після введення в теорію додаткового розширення, яке спостерігається в експериментах. Виявлено, що дані по амплітуді та положенню сателітних максимумів різних експериментів не дуже добре узгоджуються як між собою, так і з теорією.

Magnetic resonance in a nuclear paramagnetic system is considered at low spin concentration. Free induction decay (FID) and resonance line shape function (LSF) are calculated. The theory is based on introduction of an auxiliary system where one spin has no flipflop interaction with surrounding. FID for the spin was calculated using the Anderson–Weiss–Kubo theory, and it’s a memory kernel was applied to construct memory kernel of the main system. Necessary numerical coefficients were obtained from the concentration expansion of FID. The theory was first to take into account the polarization transfer in magnetically dilute systems that produces a substantial slowing down of the decay for times larger than the phase relaxation time. Comparison of the theory with existing experimental results and computer simulations is fulfilled. Satisfactory agreement for the central part of LSF was received after introducing additional broadening existed in the experiments. It is shown that the results of different experiments on magnitude and position of side-band peaks have visible disagreement with one another and with the theory