研究弛豫对光磁共振信号的影响(2)
2 实验介绍 8
2.1 实验仪器 8
2.2 实验原理 11
2.3 实验内容 14
3 实验分析与结果 17
3.1 观测光抽运信号 17
3.2 观察光磁共振信号 19
3.3 g因子测量 21
3.4 小结 23
结 论 24
致 谢 25
参考文献 26
1 引言
1.1 磁共振
物理系统在特定频率下，相比于其他频率，表现出更大的振幅做振动的情形叫做共振，磁共振指的是自旋共振现象。所有的物质，只要它的自旋磁矩不为零，在和自旋磁矩相互垂直的磁场中都有可能吸收磁场能量，产生共振现象。目前，国内的近代物理实验课程中，主要开设了铁磁共振、核磁共振、电子顺磁共振和光磁共振实验。铁磁共振是铁磁物质在一定的外加恒定磁场和一定频率的微波磁场中，当满足共振条件时，产生强烈吸收共振的现象；电子顺磁共振是由不配对电子的磁矩发源的一种磁共振计算，主要用来检测物质中的原子或分子中所包含的的不配对电子，探索其周围环境的结构特性。对于自由基来说，电子旋转贡献了绝大部分的总磁矩，轨道磁矩几乎没有起作用，所以电子顺磁也被叫做“电子自旋共振”；核磁共振是在外磁场的作用下，磁矩不为零的原子核自旋能级发生塞曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程；光磁共振是一种双共振现象，它是原子、分子的光学频率的共振和射频或者微波频率的磁共振同时发生。在光磁共振实验中，一方面通过光抽运增加磁共振能级间的粒子数差；另一方面又用可见光或者紫外线探测磁共振信号。在所有的磁共振实验中，光磁共振是最复杂的一个磁共振实验，对仪器的测量精度以及对学生的动手能力都有很高的要求。
1.2 磁共振测量方法
对于磁矩不为零的物质来说，在稳恒磁场中总会发生塞曼分裂，两个塞曼能级之间的能量差为：
，式中 为玻尔磁子。
当在与稳恒磁场垂直的方向施加一个交变磁场时，就有可能观察到磁共振现象，即粒子在塞曼能级之间发生跃迁。外磁场的能量为：
只有当外磁场的能量等于塞曼能级之间的能量差时，才能发生磁共振现象。即：
上述公式表明磁共振有两种测量方法：扫场法和扫频法。
1）扫场法，就是固定外磁场的频率，改变稳恒磁场的磁场强度，来观察磁共振现象。比如在铁磁共振实验中，我们改变励磁电流来改变稳恒磁场，观察铁磁共振吸收峰。
2）扫频法，即固定稳恒磁场的大小，改变外磁场的频率，观察磁共振信号。
在光磁共振实验中，为了进行多次测量，我们应用了两种测量方法。
1.3 国内外研究背景
1.4 实验研究意义
我们可以发现前人做的实验大多都是在驰豫达到饱和的情况下，研究的各种内容：包括观察光抽运信号，测量g因子，排除地磁场垂直分量的影响等等。但是我们在实验中可以发现，实验前是需要将仪器预热很久的，就是为了让弛豫饱和，那么如果在弛豫这个过程，一个非稳定状态，这其中会对哪些因素产生影响呢？通过查找一些国内外的资料，学习借鉴别人的实验方法，选择优点，避免错误的实验途径，注意实验过程中应该注意的问题，了解一些目前光磁共振实验的研究现状，发现问题，与前人对比，找出新的实验点。