Адиабатическое размагничивание

Получение очень низких температур в лабораторных условиях осуществляется последовательным применением различных методов. Испарение жидкого гелия (т. кип. 4,2 К) при быстрой откачке дает температуры вплоть до 0,3 К. Более низкие температуры могут быть достигнуты путем адиабатического размагничивания. Парамагнитная (разд. 16.1) соль, например сульфат гадолиния, охлаждается жидким гелием в присутствии сильного магнитного поля. Соль термически изолируется от окружающей среды, и магнитное поле медленно снимается. В соли происходит обратимый адиабатический процесс, при котором атомные спины [c.73]

МЫЙ адиабатический процесс является адиабатическим размагничиванием и давлению Р = О соответствует сила магнитного поля Я = 0. Эмпирическую шкалу определяют при помощи магнитной восприимчивости. [c.58]

Проверка уравнений (38.30) и (38.32) составляет собственную эмпирическую основу принципа недостижимости абсолютного нуля. В этой связи уравнение (38.32) имеет гораздо большее значение, так как оно относится к адиабатическому размагничиванию, которое было упомянуто в 12 и которое представляет собой единственный известный способ получения очень низких температур. Теоретический анализ молекулярного механизма, на котором здесь нет возможности остановиться, приводит также к результату, показывающему, что этим путем нельзя достигнуть абсолютного нуля. [c.191]

Для охлаждения этим способом парамагнитное вещество (обычно брусок парамагнитной соли) выдерживается при постоянной температуре в условиях глубокого вакуума, например в ванне кипящего гелия. Вещество находится под действием сильного магнитного поля. При выключении поля происходит адиабатическое размагничивание, позволяющее охладить парамагнитное вещество до температуры, близкой к абсолютному нулю. В настоящее время созданы магнитные холодильные машины, использующие этот эффект для получения температур ниже 1 К (при очень малых холодопроизводительностях). [c.654]

Рис 1. Ь. Метод достижения очень низких температур путем адиабатического размагничивания. [c.213]

Существует много эффективных способов увеличения чувствительности или информации посредством переноса поляризации. Первоначально они применялись в ЯМР твердых тел, где эффекты кросс-поляризации [4.143, 4.144] и адиабатического размагничивания [4.145, 4.146] предоставляют уникальную возможность передачи поляризации от распространенных спинов I к редким спинам S (см. разд. 4.5.3 и 4.5.4). [c.225]

При адиабатическом размагничивании системы спинов, т. е. уменьшении Яо до нуля при отсутствии обмена энергией между спиновой системой и решеткой, а значит и при сохранении начальной населенности энергетических уровней, значение энтропии спиновой системы должно сохраниться. Отсюда [c.253]

Поскольку при адиабатическом размагничивании Яо->О и М О может показаться, что спиновая система приходит в состояние полного беспорядка, как в случае насыщения, и, следовательно, имеет бесконечную температуру. Но это не так,, поскольку энтропия системы неизменна, а это означает наличие порядка в системе. Правда, это уже не упорядоченность спинов по отношению к внешнему приложенному полю Но (упорядоченность зеемановской подсистемы), а определенный внутренний порядок взаимной ориентации спинов по отношению к локальным полям упорядоченность дипольной подсистемы). . Итак, после адиабатического размагничивания при Но = О получаем охлажденную упорядоченную дипольную подсистему спинов, которая будет постепенно нагреваться за счет процессов спин-решеточной релаксации, стремясь к тепловому равновесию с решеткой. [c.254]

В сильных полях наблюдаемая обычно релаксация намагниченности в направлении приложенного поля для однородных систем происходит по экспоненциальному закону с постоянной времени 7 i = 7 ,z. В эксперименте с импульсным возмущением намагниченности обычно определяют именно эту величину. Для того, чтобы определить Тю, необходимо создать тем или иным способом спиновую упорядоченность в дипольной системе. Выключение и включение сильного поля связано с экспериментальными трудностями. Одним из часто применяемых способов является адиабатическое размагничивание в эффективном поле или в так называемой вращающейся системе координат (ВСК) [169, 170]. [c.255]

Таким образом, адиабатическое прохождение в ВСК с началом вдали от резонанса (Яэф Ну) и остановкой при резонансе эквивалентно адиабатическому размагничиванию образца путем уменьшения внешнего поля от Яо до Ну. [c.256]

В химии и химической технологии, как правило, используют низкие температуры в диапазоне от 270 до 120 К (умеренный холод) и сравнительно редко температуры ниже 120 К (глубокий холод). В лабораторных условиях для получения умеренного холода используют смеси льда с солями, кислотами или щелочами, в которых охлаждение достигается за счет плавления льда. Более низкие температуры порядка 200 К получают, применяя охлаждающие смеси твердой углекислоты (сухой лед) со спиртом или эфирами. Наконец, для получения низких и сверхнизких температур в технических масштабах используют процессы расширения сжатых газов, термоэлектрические явления или адиабатическое размагничивание, реализуемые в специальных холодильных ма- [c.115]

Изменение температуры в процессе адиабатического размагничивания определим из формулы (20) с учетом выражений (27) и (28) [c.28]

Наложение внешнего магнитного поля выводит образец из сверхпроводящего состояния. Требуемое магнитное поле значительно меньше, чем при адиабатическом размагничивании. Одной из трудностей осуществления процесса является то, что теплоемкость металлов в этой области температур очень мала. Метод оказывается наиболее рациональным в интервале 1—0,3° К хорошие результаты получены при использовании олова в качестве рабочего вещества. [c.33]

Фиг. 209. Схематическое изображение стеклянного криостата для адиабатического размагничивания

Самыми низкими температурами, при которых в настоящее время проводится изучение ЭПР, являются температуры кипения жидкого водорода (20° К) и жидкого гелия (4,2° К). Температуры ниже 4,2° К, например 1-точка гелия 2,172° К, достигаются путем снижения давления над гелием. Еще более низкие температуры получают специальными методами, например путем адиабатического размагничивания [33, 34, 60, 62, 63, 130]. Проводить эксперименты при столь низких температурах значительно труднее, чем при температурах выше 77° К. По технике низких температур рекомендуем [65,86,112,126,141,142]. [c.297]

Температуры ниже 4,2° К достигаются, например, откачкой паров жидкого гелия или с помощью адиабатического размагничивания. Этому вопросу посвящаются недавно опубликованные статьи [6, 5, 37, 38, 68, 99]. На заседании Физического общества в 1959 г. сообщалось о получении температуры ниже 1° К [19]. [c.298]

Гл. 3 Сжижение метана, водорода и гелия подверглась коренной переработке. В ней дано описание современных ожижителей водорода и гелия, изготовляемых в СССР, а также за рубежом. Дано описание установки для получения температур, близких к абсолютному нулю, методом адиабатического размагничивания и магнитной холодильной машины для поддержания температур около Г К. [c.4]

ПОЛУЧЕНИЕ ТЕМПЕРАТУР, БЛИЗКИХ К АБСОЛЮТНОМУ НУЛЮ, МЕТОДОМ АДИАБАТИЧЕСКОГО РАЗМАГНИЧИВАНИЯ [c.201]

Более низкие температуры можно получить лишь методом адиабатического размагничивания. [c.201]

Метод двойного резонанса с адиабатическим размагничиванием является новым методом в этой области. Рассмотрим образец с квадрупольным ядром в молекуле, в которой имеется несколько протонов. Если образец помещен в магнитное поле и мы ждем достаточно долго, чтобы наступило равновесие, то, как это обсуждалось в главе, посвященной ЯМР, будет существовать избыток протонных ядерных моментов, расположенных вдоль поля, которые участвуют в ларморовой прецессии и дают вклад в суммарную намагниченность. Если образец удалить из поля, то суммарная намагниченность упадет до нуля, поскольку индивидуальные моменты располагаются в соответствии со своими собственными локальными полями. Беспорядочная ориентация этих локальных полей в отсутствие внешнего поля приводит к нулевой суммарной намагниченности. Эта ситуация изображена на рис. 14.8 слева, в той части, которая помечена как образец удален из поля . [c.280]

Магнитно-калорический эффект. Очень низкие температуры могут быть получены методом адиабатического размагничивания парамагнитных веществ, при котором, так же как при адиабатическом расширении газа, работа протин внешних сил совершается за счет затраты внутренней энергии системы и поэтому приводит к резко.му снижению температуры. [c.654]

Описать метод тостижеиия очень низких температур с помощью адиабатического размагничивания. [c.194]

Максимально достижимое усиление поляризации для спинов С равно 1) = 4 для группы СН, 4 = 5,66 для группы СНг и 4 = 6,93 для группы СНз. Если межмолекулярные дипольные взамодействия эффективны в передаче спинового порядка между молекулами (как в случае твердых тел), то следует учитывать отношение естественных содержаний изотопов N1/N5 100, так что коэффициент максимального усиления увеличивается еще в 10 раз. На этом основана передача спинового порядка при адиабатическом размагничивании или перемагничивании твердых тел (см. разд. 4.5.4). [c.229]

В твердых телах адиабатический перенос поляризации между спинами двух сортов осуществим посредством адиабатического размагничивания и перемагничивания во вращающейся системе координат [4.145, 4.146]. По аналогии с начальным шагом в кросс-поляризации по Хартманну — Хану /-намагниченность сначала захватывается в силу эффекта спин-локинга вдоль РЧ-поля. Затем амплитуда РЧ-поля адиабатически медленно уменьшается до нуля, так что система постоянно находится около положения равновесия. Во время этого процесса теплоемкость С/ВЬ зеемановского взаимодействия уменьшается до нуля, а теплоемкость дипольного резервуара (С/ + Ся)В[ остается постоянной (Вь — эффективное локальное поле). Поэтому полная спиновая энтропия передается дипольному порядку. На последнем этапе амплитуда РЧ-поля, приложенного к [c.237]

В отличие от кросс-поляризации по Хартманну — Хану при адиабатическом переносе нет необходимости согласовывать амплитуды РЧ-полей, что делает допуски на условия эксперимента менее критичными. Реально же осуществить заданное изменение амплитуд РЧ-поля трудно, особенно при использовании нелинейных усилителей мощности. В таком случае можно применить импульсный вариант адиабатического размагничивания, когда изменяется средняя напряженность РЧ-поля [4.297]. Кроме того, процесс адиабатического размагничивания можно заменить импульсной последовательностью Джинера — Бройкаерта [4.298], хотя и за счет некоторой потери чувствительности. [c.238]

Пример. Определить температуру в конце адиабатического размагничивания образца из парамагнитной соли Се Мбз (ЫОз) -24Н2О, а также количество тепла, выделяющееся при намагничивании одного моля этого вещества. Начальная температура = 1,5 К, напряженность магнитного поля Н1 = 398 ООО а м (5000 9). Парамагнитная соль цериево-магниевый нитрат [Се Л з (ЫОз) 24Н.20] подчиняется закону Кюри вплоть до 0,006 К. [c.29]

Криостатом обычно называют аппарат, во внутреннем объеме которого поддерживается низкая температура для проведения измерений физических величин, обеспечения работы различных датчиков и приборов, а также для осуществления процессов при низких температурах. Криостат — это по существу термостат, предназначенный для тепловой стабилизации в области весьма низких температур. Криостаты чрезвычайно разнообразны по своему назначению и конструктивному выполнению, а также по величине заданного уровня температур. Нередко конструкция криостата совмещена с холодильной машиной, обеспечивающей низкотемпературный уровень. К таким системам, в частности, относятся микрокриогенные устройства, в которых охлаждаемый приемник инфракрасного излучения или квантовый усилитель помещен вместе с охлаждающи.м устройством (дроссельный микроохладитель и т. п.) в одной низкотемпературной камере. Криостаты для адиабатического размагничивания также наряду с исследуемым объектом включают источник охлаждения — парамагнитную соль. Многие другие типы криостатов используют внешние источники охлаждения — обычно сжиженные газы азот, водород, гелий. В некоторых типах криостатов температура должна все время поддерживаться постоянной с малы.ми допустимыми отклонениями. В других криостатах температура должна изменяться, обеспечивая ряд ее постоянных значений в заданном интервале. [c.231]

В [160] описан спектрометр 3-сантиметрового диапазона для измерения времен спин-решетояной релаксации при температурах 2—60° К, а в [40] — высокочастотный (42 Мгц) ЭПР-спектрометр для работы при температурах 0,15—4,2° К последние создаются за счет адиабатического размагничивания. Для согласования [c.304]

Экспериментально это явление было исследовано затем Мейером с сотрудниками [27], которые измеряли магнитную восприимчивость при более низких температурах. Они рассчитали также ограничения вращения молекул кислорода в полостях. При проведении измерений образец клатратного соединения с помощью серебряной ленты прикрепляли к хромметиламмоииевым квасцам, расположенным над образцом клатрата. Оба образца (клатрат и парамагнитную соль) помещали в катушки, находящиеся вне криостата, с помощью которых измеряли магнитную воснриимчивость. Квасцы охлаждали путем адиабатического размагничивания до 0,25°К, а клатратное < соединение охлаждалось благодаря высокой теплопроводности серебряной ленты. Затем измеряли восприимчивости клатратного соединения и соли, причем соль использовали для определения температуры опыта. Далее образцы нагревали и повторялй измерения при разных температурах (рис. 195). [c.574]

Различие враш,ательных уровней орто- и пара-модификаций одного и того же молекулярного изотопа водорода вызывает различие во вращательном слагаемом их теплоемкости. Гонзалер, Уайт и Джонстон [629] измерили теплоемкость нормального и орто-дейтерия, а также орто-пара-смесей, содержавших 18,5 и 14,5% орто-дейтерия. Для нормального дейтерия, кроме того, были проведены измерения в области 0,3—1,3° К. Исследуемый образец охлаждался посредством адиабатического размагничивания, для чего калориметр частично заполнялся железными квасцами. Исходный газообразный дейтерий, полученный электролизом из тяжелой воды, содержал около 1 % дейтероводорода. Орто-дейтерий был получен путем конверсии нормальной орто-пара-смеси в ншдком состоянии, над активированным древесным углем, при 20,4° К, в течение 24 час. Результаты измерений представлены на рис. 47 и 48. [c.175]

Физическая химия. Т.1 (1980) -- [ c.213 ]

Физическая химия (1978) -- [ c.73 ]

ЯМР в одном и двух измерениях (1990) -- [ c.237 ]

Холодильная техника Кн. 1 (1960) -- [ c.22 , c.430 ]

Структура и симметрия кристаллов (0) -- [ c.279 ]

Справочник по физико-техническим основам глубокого охлаждения (1963) -- [ c.61 ]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология