ISSN:
1434-6036
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Physics
Description / Table of Contents:
Résumé Les spectres d'absorption de rubis à différentes concentrations en Cr ont été étudiés aux températures de l'hélium et de l'azote liquide pour les longueurs d'onde de 50 μ à 1 mm. Aux températures de l'hélium liquide on a observé deux fortes absorptions à 37,7 et 106 cm−1 et des faibles absorptions à 18,8; 30,7; 33,2 et 43,0 cm−1. Ces raies qui dépendent de la concentration en Cr disparaissent à la température de l'azote liquide. Les deux raies intenses ont été également observées aux cristaux d'Al2O3 dopés au Ti ou V. Le saphir ne présente aucune de ces raies. L'origine des deux raies intenses des cristaux d'Al2O3 dopés au Ti, V ou Cr est discutée en considerant les transitions magnétiques de paires d'ions Cr3+ couplés par l'interaction d'échange, les transitions entre les niveaux du Ti3+ séparés par l'action du champ crystallin et les vibrations du réseau contenant des impuretés. Les absorptions faibles, au contraire, peuvent être attribuées aux transitions entre les niveau d'échange des seconds et quatrièmes paires d'ions Cr3+ en utilisant les données de la résonance paramagnétique et de la fluorescence. Pour les seconds paires, la théorie des groupes prédit les transitionsΔS=2. Pour les quatrièmes paires, par contre, il n'existe aucune restriction pourΔS.
Abstract:
Abstract The absorption spectra of ruby with various Cr concentrations have been studied in the wavelength region between 50 μ and 1 mm at liquid helium and nitrogen temperatures. At liquid helium temperatures two strong absorptions have been found at 37.7 and 106 cm−1 and weak absorptions at 18.8, 30.7, 33.2 and 43.0 cm−1. These lines depend on the Cr concentration and vanish at N2 temperatures. The two strong absorptions have also been observed in Al2O3 crystals doped with Ti or V. Sapphire did not show any of these absorptions. The origin of the two strong absorptions in Al2O3 crystals doped with Ti, V or Cr are discussed by consideration of magnetic dipole transitions of exchange coupled Cr3+ - pairs, the crystal field splitting of Ti3+ impurities and impurity — induced lattice modes. The weak absorption lines, on the other hand, may be assigned to transitions between the exchange levels of the second-nearest and fourth-nearest Cr3+ pairs if one makes use of the data obtained from the EPR and fluorescence spectra. For the second-nearest Cr3+ pairs group theory of the exchange interaction predicts transitions withΔS=2, whereas for the fourth-nearest neighbours no restriction forΔS exists.
Notes:
Zusammenfassung Rubine verschiedener Konzentrationen von Cr-Ionen wurden im Wellenlängenbereich zwischen 50 μ und 1 mm bei den Temperaturen des flüssigen He und N2 spektroskopisch untersucht. Bei He-Temperaturen wurden bei 37,7 und 106 cm−1 starke, bei 18,8; 30,7; 33,2 und 43,0 cm−1 schwache Absorptionslinien beobachtet. Diese Linien verschwinden bei 77°K und sind von der Konzentration der Cr-Ionen im Al2O3 abhängig. Bei den dotierten Kristallen Al2O3: Ti und Al2O3: V treten ebenfalls beide starken Absorptionen auf, während die schwachen Linien verschwinden. In Saphir wurden keine Linien festgestellt. Die Herkunft der beiden starken Absorptionslinien wird diskutiert unter Berücksichtigung der Austauschresonanzen von Cr3+-Paaren, Übergängen zwischen Kristallfeldaufspaltungen von Ti-Verunreinigungen und defekt-induzierten Gitterschwingungen. Die schwachen Linien hingegen werden unter Berücksichtigung der Daten aus der paramagnetischen Resonanz und der Fluoreszenzspektroskopie Austauschresonanzen zweitnächster und viertnächster Nachbarn zugeordnet. Dabei benützt man die Resultate der Gruppentheorie der Austauschwechselwirkung, wonach für die zweitnächsten Nachbarn die AuswahlregelΔS=2 gilt und für die viertnächsten NachbarnΔS beliebig ist.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF02422808
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