Spinresonanzspektroskopie

Zusammenfassung

Der einfache Hamilton-Operator (2.6) aus Kap. 2 liefert die elektronischen Eigenzustände der Kristalle und damit die in der Spektroskopie beobachtbaren Werte für die Übergangsenergien. Dabei war es bei der Lösung der Schrödinger-Gleichung unwesentlich, ob die das Gitter aufbauenden Atome ein magnetisches Moment besitzen oder nicht, da letzteres alleine nichts zur Gesamtenergie des Festkörpers beiträgt. Diese Situation ändert sich, wenn man den Festkörper in ein Magnetfeld bringt oder wenn man die lokalen innerkristallinen Felder berücksichtigt. Liegen magnetische Momente vor, so spalten entartete elektronische Zustände auf und neue, durch die elektromagnetische Strahlung angeregte Übergänge können beobachtet werden. Die Ankopplung der Strahlung an den Festkörper erfolgt in diesem Fall durch ihr magnetisches Feld. Die Energien der magnetfeldinduzierten Übergänge liegen bei mäßig hohen Feldern unterhalb der Energie des fernen Infrarot, so daß Mikrowellen oder sogar Hochfrequenzfelder für die resonante Anregung dieser Übergänge geeignet sind. Da die magnetischen Momente der Atome unmittelbar mit dem Paramagnetismus und in vielen Fällen direkt mit dem Spin der Atome oder Kerne zusammenhängen, wird der Absorptionsprozeß „paramagnetische Resonanz“ oder „Spinresonanz“ genannt. Nach einer einleitenden Diskussion der magnetischen Eigenschaften von Atomen und Kernen in Kristallen sollen im vorliegenden Kapitel die Grundlagen und Anwendungen dieser spektroskopischen Technik erläutert werden.