${\gamma}$-선에 조사된 황산칼륨 단결정의 상자성 결함에 관한 전자스핀공명 연구

ESR Study of Paramagnetic Defects of the ${\gamma}$-irradiated Potassium Sulfate Single Crystal

  • 여철현 (연세대학교 이과대학 화학과) ;
  • 정원양 (연세대학교 이과대학 화학과) ;
  • 홍종인 (연세대학교 이과대학 화학과) ;
  • 김은옥 (연세대학교 이과대학 화학과) ;
  • 양정성 (경남대학교 화학과)
  • 발행 : 1981.12.30

초록

황산칼륨($K_2SO_4$) 포화용액으로부터 증발법으로 $K_2SO_4$ 단결정을 최적조건에서 생성시킨다. 이 단결정은 약 $12{\times}10^6$ 렌트켄의 ${\gamma}$-선에 조사시키면 그 결정내에 상자성 중심 또는 상자성 결합을 형성한다. 이 상자성 중심들의 전자스핀공명(ESR) 스펙트라를 상온에서 X-띠 전자스핀 공명 분광분석기로 얻는다. 상자성종들의 ESR 피이크들은 무등방성을 보이지만 $SO_3-$기만은 g = 2.0036인 가우스형 등방성 피이크이었다. 무등방성피이크들의 각도 의존성을 나타내기 위하여 서로 직교하는 a, b, c 결정축으로 단결정을 회전시키면서 여러 각도에서 ESR 스펙트라를 기록하였다. 무등방성 피이크들과 등방성 피이크의 선위치관계로부터 g값들을 계산하고 각 상자성 중심에 대응하는 g-값의 9매트릭스 원소들을 대각화 시켜 주 g-값과 방향여현을 얻는다. 이들 특성 주 g-값과 방향여현을 사용하여 모든 상자성 결합구조를 확인하였다.

Single crystals of Potassium Sulfate ($K_2SO_4$) have been grown from the saturated solution by the evaporation method at the optimum conditions. Radiation damages in the crystal by ${\gamma}$-irradiation of about $12{\times}10^6$ Roentgen have given rise to paramagnetic centers or paramagnetic defects. Electron spin resonance (ESR) spectra of the centers are obtained with the X-band EPR spectrometer at room temperature. The ESR peaks of the paramagnetic species are found to be anisotropic but the peak of $SO_3-$ radical is an isotropic of Gaussian shape at g = 2.0036. A number of ESR spectra of the crystal for angular variation of the anisotropic peaks are recorded at various orientations of rotation about a, b and c crystallographic axes respectively. The g-values are calculated from the line position between anisotropic peaks and the isotropic one and then principal g-values and its direction cosines of the species are obtained by diagonalization of 9 matrix elements of the corresponding g-values. All the paramagnetic defects are identified by the characteristic principal g-values and its direction cosines.

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참고문헌

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