J. Physique Lett. 46, 249-254 (1985)
DOI: 10.1051/jphyslet:01985004606024900

Direct detection of spin waves in gaseous 3He↑

G. Tastevin, P.J. Nacher, M. Leduc et F. Laloë

Laboratoire de Spectroscopie Hertzienne de l'E.N.S., 24, rue Lhomond, 75005 Paris, France

Abstract
In gaseous spin-polarized 3He at low temperature, spin-diffusion becomes oscillatory and gives rise to spin waves; these waves have a quality factor μM, where M is the (relative) nuclear magnetization and μ a dimensionless coefficient characteristic of the importance of exchange effects in binary collisions. We describe here an NMR technique where these oscillatory modes are directly excited and detected, with the use of two sets of radiofrequency coils (for induction and detection), each connected in opposition in order to create or detect pure magnetization gradients over the sample. The measurements of μ are in good agreement with theory as well as with previous experiments, but only at temperatures above 2 K; below, the measurements are affected by processes which are not fully understood, probably related to the formation of a 3He monolayer on the surface of the coating of solid hydrogen which covers the inner surface of the cell.

Résumé
Dans un gaz de 3He polarisé, la diffusion de spin prend à basse température un caractère oscillant et engendre des ondes de spin; ces ondes, amorties, ont une surtension μM, où M est le taux de polarisation nucléaire et μ un coefficient caractéristique de l'importance relative des effets d'échange lors des collisions binaires. Nous décrivons ici une technique RMN où ces modes oscillants sont directement excités et détectés par deux paires de bobines, chaque paire étant formée de deux enroulements en opposition afin de créer ou détecter un pur gradient d'aimantation dans l'échantillon. Les valeurs mesurées pour μ sont en bon accord avec la théorie et avec les expériences antérieures, mais seulement à des températures dépassant 2 K; au-dessous, les mesures sont perturbées par des effets en partie incompris, et sans doute liés à la formation d'une monocouche de 3He sur l'enduit d'hydrogène solide qui couvre la paroi de la cellule.

PACS
3240 - Magnetic resonance spectra of atoms.
5120 - Viscosity and diffusion in gases: experimental.
5160 - Magnetic phenomena in gases.

Key words
diffusion in gases -- electron spin polarisation -- exchange interactions electron -- helium -- magnetisation -- nuclear magnetic resonance -- spin waves -- sup 3 He monolayer formation -- solid H coating -- spin waves -- gaseous spin polarized sup 3 He -- spin diffusion -- quality factor -- nuclear magnetization -- exchange effects -- binary collisions -- NMR technique -- oscillatory modes -- radiofrequency coils -- pure magnetization gradients