J. Phys. France 47, 1053-1075 (1986)
DOI: 10.1051/jphys:019860047060105300

« Enhanced » magnetism and nuclear ordering of 169Tm spins in TmPO 4

C. Fermon, J.F. Gregg, J.-F. Jacquinot, Y. Roinel, V. Bouffard, G. Fournier et A. Abragam

Service de Physique du Solide et de Résonance Magnétique, CEN-Saclay, 91191 Gif sur Yvette Cedex, France

Abstract
Ordering of the nuclear spins of 169Tm in TmPO4, caused by their « enhanced » nuclear magnetism, has been produced by Dynamic Nuclear Polarization (D.N.P.) followed by Adiabatic Demagnetization in the Rotating Frame (A.D.R.F.). At positive temperature, when the magnetic field H is parallel to the c-axis of the crystal, the structure is transverse in the rotating frame, thus appearing as rotating at the Larmor frequency in the laboratory frame. This article describes in detail : 1) The influence of the orientation of H on the N.M.R. linewidth, and the experimental procedures used to control this orientation and optimize the D.N.P. results. 2) The nuclear relaxation of 169Tm and 31P when H is almost parallel to c. 3) The 169Tm N.M.R. measurements and the double resonance experiments using 31 P which confirm the nature of the ordered state and are compared to the theoretical predictions (Weiss and R.P.A).

Résumé
L'ordre des spins nucléaires de 169Tm dans le TmPO4, produit par leur magnétisme « renforce », a été créé par Polarisation Dynamique Nucléaire (D.N.P.) suivie par une Désaimantation Adiabatique dans le Référentiel Toumant (A.D.R.F.). A température positive, avec le champ magnétique H orienté le long de l'axe c du cristal, la structure est transverse dans le référentiel tournant, donc apparait comme toumant à la fréquence de Larmor dans le référentiel du laboratoire. Cet article décrit en detail : 1) L'influence de l'orientation de H sur la largeur de raie R.M.N., et les procédés expérimentaux utilisés pour contrôler cette orientation et obtenir les meilleurs résultats en D.N.P. 2) La relaxation nucléaire des 169Tm et des 31P lorsque H est presque parallèle à c. 3) Les mesures de R.M.N. sur le 169Tm et les expériences de double résonance avec le 31P qui confirment la nature de l'état ordonné et qui sont comparées aux prévisions théoriques (Weiss et R.P.A.).

PACS
7530S - Magnetocaloric effect, magnetic cooling.
7660 - Nuclear magnetic resonance and relaxation.
7670F - Double nuclear magnetic resonance (DNMR), dynamical nuclear polarization.

Key words
double nuclear magnetic resonance -- dynamic nuclear polarisation -- magnetic cooling -- magnetic structure -- NMR line breadth -- RPA calculations -- thulium compounds