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Etude des bits quantiques de spin des ions Co2+ dans le ZnO par résonance paramagnétique électronique continue et impulsionnelle

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par Abdelmounaim CHETOUI
Université de Strasbourg - Master 2 2013
  

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I.4. Description générale d'un spectromètre.

Figure I.3 : schéma descriptif d'un spectromètre de résonance paramagnétique électronique. On voit sur la figure ci-dessus que le spectromètre est composé principalement de :

1-une source de radiations micro-ondes et un détecteur se trouvant dans une boite qui s'appelle « le pont micro-ondes ».

2-une cavité micro-onde a l'intérieur de laquelle se place l'échantillon à étudier ; celle-ci permet d'établir une onde stationnaire du champ magnétique micro-onde dont l'amplitude B1 est maximale en son centre, la où est placé l'échantillon. [3]

3-un électroaimant qui sert à produire un champ magnétique B0 homogène au centre de la cavité. 4-bobines de modulation : servent à moduler le champ statique B0 crée par l'électroaimant.

5-circulateur micro-onde : il faut que le détecteur voit les radiations réfléchies de la cavité mais pas celles venant directement de la source micro-onde. [3]

I.5. Enregistrement d'un spectre RPE.

Les spectromètres RPE mesurent le changement de la quantité de radiations micro-onde réfléchies provenant de la cavité résonante dû aux transitions RPE. [3]

Lors d'une transition RPE, la variation de la quantité de radiations réfléchies se traduit au niveau du détecteur par une variation de courant électrique (voir schéma suivant).

I.5.1.Exemple d'un spectre RPE.

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Figure I.4 : spectre d'absorption micro-onde d'un échantillon étalon.

Le détecteur délivre le signal d'absorption S(B0) en absence de modulation. Si on ajoute au champ magnétique B0 délivré par l'électroaimant, un petit champ magnétique Bm(t), S(B0) devient : S( B0+ bm cos(2ðímt)).

Dans la mesure où bm est petit, on peut écrire :

S( B0+ bm cos(2ðímt))S(B0)+S'(B0). bm. cos(2 ðímt).[4]

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On voit sur cette dernière relation que la détection synchrone du signal RPE à ím ne prélève que la dérivée S'(B0) du signal d'absorption micro-onde ; on voit aussi sur cette relation que le signal prélevé est directement proportionnel à bm, l'amplitude de modulation du champ statique.

Figure I.5 : spectre de RPE continu : dérivée du signal d'absorption résultant de la modulation du champ statique et de la détection synchrone à la fréquence de modulation ím .

I.6. La RPE en onde continue.

Comme je l'ai souligné auparavant, la RPE est un moyen d'investigation des systèmes paramagnétiques, et le but de l'étude de ces derniers est de pouvoir identifier l'Hamiltonien des espèces chacune dans son environnement.

L'Hamiltonien dans sa forme la plus complète contient les termes suivants :

H=uB.B0.g.S-uN.gN.B0. I+S.D.S+S.A.I +I.Q.I

Dans le cas où les orbitales électroniques se chevauchent, on ajoute le terme d'interaction de Heisenberg :

S1.J.S2.

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