Optický systém pro torzně detekovanou elektronovou spinovou rezonanční spektroskopii

Abstract

Táto diplomová práca sa venuje vylepšeniu spektroskopu Torzne Detegovanej Elektrónovej Spinovej Rezonancie (TDESR) výmenou aktuálnej kapacitnej detekcie výchylky ohybného ramienka za optické metódy. Práca popisuje základy Elektrónovej Spinovej Rezonančnej (ESR) spektroskopie s dôrazom na TDESR a tému magnetizmu jednomolekulových magnetov. Následne je vysvetlená detekcia výchylky ramienka pomocou odrazu laserového zväzku a interferometrie. Všetky kroky nutné k skonštruovaniu spektrometra a jeho uvedenia do prevádzky sú podrobne popísané. Pomocou detekcie odrazu laserového zväzku sme úspešne získali vysoko kvalitné TDESR spektrá kryštálu jednomolekulového magnetu Fe4. Týmto meraním sme dokázali vhodnosť použitia tejto metódy a jej výraznú prevahu nad pôvodnou kapacitnou detekciou, najmä v oblasti kvality, rozlíšenia a rýchlosti. Zároveň sme na ďaľšie vylepšenie TDESR spektrometra navrhli a zostrojili zostavu využívajúcu na detekciu výchylky interferometer.This thesis has been devoted to the improvement of a Torque Detected Electron Spin Resonance (TDESR) spectrometer by replacing the current capacitive detection of cantilever bending with optical methods. The thesis covers the basics of Electron Spin Resonance (ESR) spectrometry with the focus on TDESR and the field of single molecule magnetism. Laser beam deflection and interferometric detection methods are explained. The design of the TDESR spectrometer and its performance is shown on successfully obtained high quality TDESR spectra of an Fe4 single molecule magnet single crystal. Obtained results prove the feasibility of implemented detection method and its superiority with respect to the previously used capacitive method in terms of quality, resolution and speed. To further improve the TDESR setup, we have designed and assembled a system which uses an interferometer for detection of cantilever bending.