Issue
J. Phys. France
Volume 42, Number 7, juillet 1981
Page(s) 1053 - 1061
DOI https://doi.org/10.1051/jphys:019810042070105300
J. Phys. France 42, 1053-1061 (1981)
DOI: 10.1051/jphys:019810042070105300

Estimation of τ1 for the host Kramers' Ln3+ ions (Ln ≡ Nd, Sm and Yb) from the EPR linewidths of Gd3+ impurity ions in Ln2(SO4)3.8 H2O

V.M. Malhotra et H.A. Buckmaster

Department of Physics, The University of Calgary, Calgary, Alberta, Canada T2N 1N4


Abstract
It is shown that the EPR linewidth data published by Misra and Mikolajczak [5] for Gd3+ impurity ions in Ln2(SO4) 3.8 H2O (Ln ≡ Nd, Sm and Yb) single crystals at 77 and 300 K can be used to estimate the effective spin-lattice relaxation time of Kramers' host ions. The various relaxation mechanisms which are operative in the lanthanides are reviewed and discussed. The estimated relaxation times are shown to be a sensitive function of the host ion energy level splittings and the temperature. The estimated effective spin-lattice relaxation times in these hosts are in reasonable agreement with those expected from a resonance Orbach process.


Résumé
Il est montré que les données de largeur de raie RPE publiées par Misra et Mikolajczak [5] pour des ions impureté Gd3+ dans des mono-cristaux de Ln2(SO4)3.8 H2O (Ln ≡ Nd, Sm et Yb) à 77 et 300 K peuvent être utilisées pour estimer le temps de relaxation spin-réseau effectif d'ions hôte de type Kramer. Les différents mécanismes de relaxation qui sont opérationnels dans les lanthanides sont revus et discutés. Les temps de relaxation estimés sont démontrés être une fonction sensible des séparations des niveaux d'énergie et de la température. La relaxation spin-réseau effective estimée dans les cristaux considérés est en bon accord avec celle attendue à partir d'un processus de résonance d'Orbach.

PACS
7630K - Rare-earth ions and impurities.
7660E - Relaxation effects.

Key words
EPR line breadth -- gadolinium -- neodymium compounds -- nuclear spin lattice relaxation -- samarium compounds -- ytterbium compounds