Sur quelques modes d'utilisation des cavités résonnantes en résonance paramagnétique

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Submitted on 1 Jan 1955

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Sur quelques modes d’utilisation des cavités résonnantes en résonance paramagnétique

Jean Uebersfeld

To cite this version:

Jean Uebersfeld. Sur quelques modes d’utilisation des cavités résonnantes en résonance paramagné-

tique. J. Phys. Radium, 1955, 16 (1), pp.78-79. �10.1051/jphysrad:0195500160107801�. �jpa-00235097�

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sens contraires : il vide les pièges dans la bande de conductibilité (stimulation) ; ^d’autre part ^il provoque des retours sans émission (effet d’extinction) ^{de la}

bande de conductibilité vers la bande de valence

ou les centres poisons. ^Le premier ^{de ces} effets tend à augmenter le nombre d’électrons de conductibilité,

donc 7 et 1; ^{le second à} les diminuer.

Le résultat de Kallmann et Kramer est : sur I l’effet de stimulation est considérable et l’effet d’ex- tinction faible; ^{sur 7} c’est l’inverse.

Fig.

^{Effet sur la} luminescence et la photoconductibilité

d’une irradiation infrarouge agissant pendant l’excitation

(Kallmann ^et Kramer).

Ceci s’explique ^{si l’on} admet, ^comme plus haut, qu’un grand ^nombre d’électrons de la bande de conduc- tibilité ne vont que du ^centre dans le piège ^{voisin ou} inversement, contribuant à la luminescence mais non

à la photoconductibilité. ^{Ainsi la} plupart ^{des élec-}

trons stimulés contribuent à I, ^{mais non à a : : d’où} l’effet de stimulation plus ^{fort sur} S. Les électrons

qui prennent part ^{au courant subissent de} grands déplacements ^et peuvent rencontrer un centre poison

ou un trou (libéré par l’infrarouge) ^{de la bande de} valence, ^{événement rare} pour ^ceux qui ^{vont sim-} plement ^du piège ^{dans le centre} voisin, d’où l’effet d’extinction plus ^{fort sur a.}

Manuscrit reçu le 29 octobre 1954.

[1] ^{CURIE D.}

Thèse, Paris, 1951; ^Ann. Phys., 1952, ^{7, 799;}

J. Physique Rad., 1951, 12, 928.

[2] ^{CURIE D.}

^J. Physique Rad., 1953, 14, 514.

[3] KALLMANN H. et KRAMER B.

Phys. Rev., 1952, 87, 98.

SUR QUELQUES MODES D’UTILISATION DES CAVITÉS RÉSONNANTES EN RÉSONANCE PARAMAGNÉTIQUE

Par Jean UEBERSFELD,

École de Physique ^et Chimie, Laboratoire de M. Lucas.

On sait [1] que dans ^les expériences de résonance

paramagnétique ^aux hyperfréquences la substance

paramagnétique ^{soumise à un} champ magnétique

continu est placée ^{dans une} cavité résonnante en un ventre de champ magnétique. ^{La cavité est} couplée

à un guide ^et l’on étudie les variations de la puissance

réfléchie par ^la cavité lors de la résonance paramagné- tique.

Nous nous proposons de préciser certaines conditions de détection du signal ^{et de} couplage ^{de la cavité}

au guide.

-

Le schéma équivalent ^{à une cavité} couplée ^{à un} guide ^{est un} circuit résonnant série (R, L, C) ^fermant

par l’intermédiaire d’un transformateur idéal (de rapport n) ^une ligne d’impédance caractéristique Zo.

Nous supposons ^cette ligne ^{fermée à} l’autre extré- mité sur son impédance caractéristique.

Soit jwL, l’inductance de la cavité en l’absence de résonance paramagnétique. La résonance paramagné- tique ^{introduit une} inductance supplémentaire 4 7riwL,Z

X étant la susceptibilité magnétique complexé

de la substance.

Si wo ^{est la} fréquence ^{de résonance de la} cavité, Qo ^le coefiicient de surtension en l’absence de résonance

paramagnétique ( QO == R ) l’impédance ^{de la cavité}

pour ^une fréquence w

wo ( ^{i +} y) ^{s’écrit en re-} marquant que Z et y sont petits

L’impédance ^{de la} cavité ramenée dans le plan

terminal de la ligne ^{est alors} z* Z* ^{et le} coefficient de n2

.réflexion F dans la ligne

On désigne par ^a* le complexe conjugué ^{de a.}

Si l’on tient compte ^{de ce} que Z ^est petit ^{et si,l’on}

introduit deux coefficients caractéristiques E - 4 r, w 0 L, _B

(coefficient ^de remplissage) ^{et a ==,n-} G° (coefficient

de couplage), ^{on obtient}

avec

Détection quadratique ^du signal réfléchi par la cavité. - x ^est modulé en basse fréquence (par

un champ magnétique alternatif). ^La puissance ^réflé-

chie détectée ^{est la somme d’une} puissance ^continue

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:0195500160107801

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provenant ^de Fy ^{et d’une} puissance ^de basse fré- quence provenant de -qZ*.

Si la puissance ^{incidente est} constante, ^la puissance

réfléchie est proportionnelle ^{à rr* ou}

A. Étude lorsque ^{la cavité est à la résonance} (y = o).

-

10 La cavité est adaptée ^au guide : ²

^I.

On a alors

On obtient ^un signal proportionnel ^{au module de} X2,

ce qui ^{dans le cas} de x tr.ès faible donne une mauvaise sensibilité.

2° a est différent de I. Nous supposerons 7 ^très faible et négligerons les termes en X’2 ⁺ z"2. ^On

obtient alors

Le signal ^{de basse} fréquence ^{est linéaire en} Z. 1/ ^et

est maximum lorsque ^a

ao

²

V3 (la puissance

réfléchie est alors le tiers de la puissance incidente).

La détection est une détection homodyne ^{et un} simple

cristal détecteur donne une bonne sensibilité.

B.

Étude du cas ^oc

«o lorsque ^{la cavité est}

désaccordée (y =,f o).

On obtient un signal ^{de basse}

fréquence qui ^{est la} superposition ^d’un signal ^d’ab- sorption ^{u et d’un} signal ^de dispersion v; la for- mule (2) ^{donne en effet en} négligeant ^{encore les}

termes en Z’2 ⁺ Z 112

avec

et

Si l’on admet des valeurs comparables pour Z’

et x" ^{et avec la valeur} exo de a, les courbes donnent u

et a en fonction de Qj ^{ont l’allure de la figure 2.}

Ces courbes permettent ^{de mettre en évidence les}

faits suivants :

1° Il y ^{a un} point ^{A où l’on} peut observer l’absor-

ption pure X" ^{et deux} points Bi ^et B2 ^{où l’on} peut

observer la dispersion pure 7’. ^{Les deux phénomènes} peuvent être observés par simple changement ^de fréquence ^de l’oscillateur.

2° Entre les points ^{A et} B, ^{et A et} B2 ^le signal

obtenu est un mélange d’absorption ^{et de} dispersion, l’apparition ^du signal ^de dispersion compense ^la dimi- nution du signal d’absorption : ceci donne au mon-

tage, lorsqu’il ^ne s’agit que de détecter de très faibles

paramagnétismes ^{et non} d’étudier la forme exacte des courbes une très bonne stabilité, ^{meilleure en} particulier que dans ^{le cas} d’une détection linéaire

(réception superhétérodyne). ^{Dans ce dernier} cas, il faut d’ailleurs utiliser un pont pour séparer x’

et x" ^{et il y a intérêt à diminuer} rr pour ^ne pas saturer le récepteur, ^{donc à} adapter ^{la cavité au} guide «(X

i).

Les considérations théoriques précédentes ^{ont été}

vérifiées sur le spectromètre pour résonance parama-

gnétique ^de l’École de Physique ^{et de Chimie.}

Je veux remercier ici M. Lucas pour les conseils

précieux qu’il ^{a bien voulu me donner.}

Manuscrit reçu le 30 octobre 1954.

[1] COMBRISSON et UEBERSFELD.

J. Physique Rad., 1953, 14, 724.

PROPRIÉTÉS DIÉLECTRIQUES

EN ONDES CENTIMÉTRIQUES ^{DE L’EAU ADSORBÉE}

SUR GEL DE SILICE

Par Jean LE BOT et Serge ^LE MONTAGNER,

Laboratoire ^de Physique,

Faculté des Sciences de Rennes.

Des études diélectriques ^de l’eau adsorbée sur gel

de silice ont été récemment effectuées par plusieurs

auteurs [1], [2], [3], [4], [5], [6] ; toutefois, ^la distinction suivante n’a pas toujours ^{été nettement} faite : il existe pour l’eau adsorbée ^sur gel de silice deux régions ^de dispersion diélectrique ; ^{à 10 kHz par} exemple [5], [6]

l’une se trouve au voisinage ^{de la} température

ambiante (région 1) ^{et l’autre vers - 100° C} (région 2).

La plupart des travaux effectués à ce jour ^ont porté ^sur l’étude de la région ^{1. Il semble maintenant}

assez bien acquis [7] que l’absorption diélectrique

observée dans la région ^{1 est du} type Maxwell-Wagner

et a pour origine l’hétérogénéité ^du diélectrique

formé par les grains ^de gel adsorbant et les couches d’eau fixées.

La région ^{2 a} été étudiée à Rennes [5], [6] ^{en ondes} kilométriques, ^en opérant ^sur l’actigel Prolabo, hydraté à saturation à ₇₀ % ^{H. R. Le} report, ^{dans le} diagramme log3 - ^{[1], [8] des points ainsi obtenus,}

donne une droite vérifiant une formule du type

’le

A exp u ) ( - iît-l ^{où ’le et Te désignent la fré-}