Локальні ЯМР характеристики іонів Fe3+ та анізотропні магнітні властивості гексаферитів м типу

Розробка експериментальних пристроїв для вивчення статичних і резонансних магнітних характеристик. Вплив зовнішніх чинників: магнітного поля, температури, одновісних тисків, високочастотних магнітних полів, діамагнітних заміщень на досліджувані об’єкти.

Рубрика Физика и энергетика
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 07.03.2014
Размер файла 75,6 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Локальні ЯМР характеристики іонів Fe3+ та анізотропні магнітні властивості гексаферитів м типу

автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора фізико-математичних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Термін гексаферити охоплює широкий клас окисних сполук з гексагональною кристалічною структурою. Гексаферити структурного типу М мають хімічну формулу (Me=Pb2+, Ba2+, Sr2+, Ca2+) і утримують тільки один тип магнітоактивних іонів - Fe3+.. Ферити цього типу мають на два порядки більші величини констант енергії анізотропії у порівнянні з феритами-шпінелями і феритами-гранатами, які мають у своєму складі також тільки іони Fe3+. Високоанізотропні властивості М феритів зумовлюють їх широке технічне застосування як постійних магнітів, носіїв інформації при вертикальному магнітному запису, функціональних елементів НВЧ пристроїв. Ці ферити мають багатопідграткову структуру, дозволяють широку варіацію складу і магнітних властивостей при ізоморфних заміщеннях.

Для цілеспрямованого створення матеріалів з визначеним комплексом властивостей необхідно знати природу явищ та фізичні механізми, що визначають магнітні властивості. Відомо, що внески магнітоактивних іонів у анізотропні властивості залежать від розподілу зарядової та спінової електронної густини в кристалі. Цей же розподіл задає локальні поля на ядрах та їх анізотропію для магнітоактивних іонів.

Локальні поля на ядрах та їх анізотропія можуть бути визначені з достатньо високою точністю методом ЯМР. Крім того, передача ядерних збуджень фононам відбувається здебільшого через електронну підсистему, а релаксаційні характеристики ядерної підсистеми дають інформацію про величину спін-граткового зв'язку для електронної підсистеми.

У кінці шестидесятих років вперше вдалося спостерігати ЯМР на ядрах 57Fe у багатопідграткових гексаферитах М типу і стала актуальною задача комплексного дослідження анізотропних магнітних властивостей і локальних характеристик магнітоактивних іонів методом ЯМР. Однак проведені у сімдесятих роках дослідження ЯМР мали фрагментарний характер, були виконані в основному на полікристалічних зразках. Зразки, які використовувались для досліджень, мали природну кількість ізотопу 57Fe (2,25%), що, враховуючи багатопідграткову структуру М феритів, різко знижує можливості при експериментальних дослідженнях.

Тому комплексні дослідження локальних ЯМР характеристик та анізотропних магнітних властивостей гексаферитів М типу з метою встановлення природи високоанізотропних магнітних властивостей гексаферитів М типу є актуальною науковою проблемою.

Зв'язок з науковими програмами. Наукові результати, викладені в дисертації, отримані при виконанні науково-дослідних робіт, що проводилися на кафедрі загальної фізики фізичного факультету Харківського національного університету ім. В.Н. Каразіна згідно з планами Міністерства освіти СРСР та Міністерства освіти та науки України, а саме:

Розробка фізичних основ створення магнітних матеріалів з заданим комплексом властивостей (номер держреєстрації 0186.0130 977).

Дослідження ЯМР і локальних характеристик магнітоактивних іонів гексаферитів з діамагнітними заміщеннями (номер держреєстрації 0194U018992).

Дослідження анізотропних магнітних властивостей та ЯМР у заміщених гексаферитах типу М (номер держреєстрації 0197U016510).

Достовірність наукових результатів забезпечена методично коректною постановкою експериментів, комплексним характером досліджень, логічною незаперечністю отриманих результатів, доброю кореляцією наведених даних з даними, отриманими іншими дослідниками, відомих з літературних джерел.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи було вирішення важливої наукової проблеми - встановлення природи високоанізотропних магнітних властивостей гексаферитів М типу, визначення механізмів впливу зовнішніх дій - магнітних полів, температури, діамагнітних заміщень, одновісних пружних напружень на анізотропні магнітні характеристики.

Для досягнення поставленої мети необхідно було розв'язати такі задачі:

Вибрати об'єкти дослідження, розробити методики синтезу і синтезувати монокристалічні зразки як з природною концентрацією ізотопу 57Fe, так і збагачених цим ізотопом до 95%.

Розробити і створити оригінальні експериментальні пристрої для вивчення статичних і резонансних магнітних характеристик.

Дослідити спектри ЯМР та ФМР, проаналізувати та ідентифікувати їх. Дослідити анізотропні статичні магнітні характеристики.

Вивчити вплив зовнішніх чинників: магнітного поля, температури, одновісних тисків, високочастотних магнітних полів, діамагнітних заміщень на досліджувані об'єкти.

Провести сумісний аналіз отриманих експериментальних даних та встановити закономірності, що з них витікають.

Об'єкт дослїдженя: монокристали гексаферитів М типу.

Предмет дослідження: взаемозв'язок ЯМР характеристик іонів Fe3+ та анізотропних магнітних властивостей у гексаферитах М типу.

Методи дослiдження У роботі використанi методи:

Синтез кристалів гексаферитів проведений у інтервалі температур 1250-1550 К за методом розчину у розплаві.

Дослідження ЯМР на ядрах 57Fe у доменах і доменних межах (ДМ) здійснювалось з використанням стаціонарної методики і методики спінової луни в інтервалі температури 4,2-295 К в магнітних полях до 2 МА/м.

Спектри ФМР вивчались на частотах 9 ГГц і 40 ГГц за допомогою спектрометрів прямого підсилення.

4. Вивчення констант енергії анізотропії, анізотропної магнітострикції проводилося за стаціонарними методиками при температурах 77-295К в магнітних полях до 2 МА/м.

Наукова новизна отриманих результатiв визначена такими основними положеннями:

Вперше на збагачених ізотопом 57Fe на 95% М феритах проведені комплексні дослідження анізотропних магнітних властивостей і локальних ЯМР характеристик магнітоактивних іонів.

Вперше показано, що основний внесок в константи енергії анізотропії М феритів пов'язаний з механізмом, зумовленим міжіонною диполь-дипольною взаємодією.

Вперше показано, що зростання поля анізотропії в діамагнітно заміщених М феритах пов'язано з наявністю в незаміщеному фериті підграток іонів Fe3+, які дають внески різних знаків у константи енергії анізотропії.

Вперше встановлено, що незаміщені М ферити не утримують іонів з сильною спін-гратковою взаємодією, внаслідок чого константи магнітострикції невеликі (порядку 10-5).

Вперше виявлені аномалії магнітопружних властивостей гексаферитів при спін-переорієнтаційному переході. Аномалії зумовлені перебудовою доменної структури при зміні напрямку легкого намагнічування.

Вперше показано, що в М феритах збільшення констант магнітострикції супроводжується зростанням швидкості спін-граткової релаксації ядер 57Fe у всіх підграток.

Вперше показано, що в М феритах за відсутностіі швидкорелаксуючих іонів швидкість ядерної спін-граткової релаксації певної підгратки визначається основним фактором - величиною ефективної обмінної частоти.

Показано, що використання збагачених ізотопом 57Fe зразків і методик, розроблених у цій роботі, дало можливість спостерігати ефекти, які раніше не спостерігались експериментально:

- зменшення при низьких температурах модулів магнітних моментів іонів в окисних ферімагнетиках при збурені енергії анізотропії при низьких температурах;

- зменшення величини локальної намагніченості в середині ДМ у порівнянні з її краєм внаслідок термічного збудження внутрішньомежових магнонів;

- перехід в магнітному полі доменної межі Блоха в доменну межу Нееля.

Практичне значення отриманих результатiв визначено положеннями:

Розроблена методика синтезу монокристалів може бути використана для синтезу гексаферитів, придатних для НВЧ застосувань.

Результати дослідження магнітних властивостей високоанізотропних гексаферитів використані для створення НВЧ пристроїв міліметрового діапазону. Створено хвилеводні вентилі діапазону 88-84 ГГц.

Розроблені методики визначення локальних полів і їх анізотропії на ядрах у доменах і ДМ істотно розширюють можливості експериментального вивчення локальних характеристик магнітоактивних іонів у багатопідграткових ферімагнетиках.

У дисертації отримані результати, що розширюють уявлення про фізичні механізми, відповідальні за анізотропні магнітні властивості багатопідграткових ферімагнетиків.

Особистий внесок здобувача. У дисертації подані результати досліджень, виконаних автором самостійно, а також із співавторами, у яких автору належить постановка задач і узагальнення отриманих результатів [1-10, 12-15, 17-24], написання статей і заявок на авторські посвідчення [1-10, 12-15, 17-24], інтерпретація отриманих результатів [1-6, 10, 13, 15, 20, 22]. Автору належать висновки всіх розділів і загальні висновки. У роботах [1-37] автор брав участь в одержанні експериментальних результатів.

Апробація результатiв дисертації. Основні результати дисертації повідомлені й обговорені на Всесоюзних конференціях з фізики магнітних явищ (Харків - 1979, Донецьк - 1985, Калінін - 1988), Міжнародному Амперівському конгресі (Познань 1998), на Всесоюзних семінарах з фізики магнітних явищ (Червоний лиман - 1987, 1988, 1991), Інтернаціональній конференції з магнетизму (ICM - 94 - Варшава - 94), Європейській конференції ЕММА - 2000.

Публікаціі. Результати досліджень, що викладені в дисертації, опубліковані у 22 статтях, у тезах 13 доповідей на наукових конференціях, у 2 авторських посвідченнях на винаходи.

Структура та обсяг дисертаційної роботи. Дисертацiя складається із вступу, семи розділів, висновків, списку використаних джерел із 141 найменування, 88 рисунків, 32 таблиць. Загальний обсяг дисертацiї складає 254 сторінки.

Основний змiст роботи

статичний резонансний магнітний іон

У Вступі розглянуто стан досліджень з проблеми, яка вирішується в роботі, викладені мета, завдання i методи досліджень, визначені елементи новизни i практичне значення отриманих результатів.

Перший розділ "Літературний огляд" присвячений стислому викладенню літературних даних стосовно проблеми, яка вирішена в роботі, і складається з п'яти підрозділів.

У підрозділі "Хімічний склад та кристалічна структура гексаферитiв М типу" описані хімічний склад, елементарна комірка, кристалографічні позиції магнітоактивних іонів, а також магнітна структура гексаферитів даного типу.

У підрозділі "Енергія магнітної кристалографічної анізотропії гексаферитiв М типу" розглянуто феноменологічний опис енергії анізотропії, наведені літературні відомості, щодо констант енергії анізотропії, розглянуті літературні дані стосовно внесків у константи анізотропії від міжіонної диполь-дипольної взаємодії та по одноiонним внескам, зумовленим спін-орбітальною взаємодією.

У пiдроздiлi "Магнiтострикцiя гексаферитiв М типу" розглянуто мікроскопiчнi механiзми та феноменологічний опис магнітострикційних деформацій для кристалiв гексагональної симетрії, наведенi формули для магнiтопружної енергiї а також формули для магнітострикційних деформацій. Розглянутi також температурні залежності констант магнітострикції феритів.

У підрозділі "Ядерний магнiтний резонанс в гексаферитах М типу" розглянуті особливості ЯМР у магнiтовпорядкованих речовинах, особливості ЯМР в доменах та доменних межах, наведені дані по ЯМР у гексаферитах.

У підрозділі "Висновки" на підставі аналiзу лiтературних даних визначені мета та завдання дослiджень.

Другий роздiл "Методика та технiка експериментальних дослiджень" складається з п'яти підрозділів.

У підрозділі "Синтез монокристалів гексаферитiв" розглянуто експериментальний пристрій для вирощування кристалiв за методом розчину в розплавi флюсу. Розглянута методика росту кристалiв М феритів як з природною концентрацією iзотопу 57Fe, так i збагачених на 95% ізотопом 57Fe.

У підрозділі "Методика вимірювання намагніченості, полів анізотропії i магнітострикції" наведені основні особливості вимірювання цих характеристик на монокристалічних зразках, досліджених у роботі.

У підрозділі "Методика визначення температури Кюрi" наведено специфіку вимірювання температури Кюрi за експериментальними даними температурної залежності початкової магнітної проникності .

У підрозділі "Методика ЯМР досліджень. Спектрометри ЯМР" розглянуті експериментальні прилади для вивчення ЯМР за допомогою стаціонарної та імпульсної методик. Стаціонарні спектри ядер у доменних межах досліджували в інтервалі температур 4,2-295 К при малому рівні радіочастотної потужності. ЯМР спостерігали як піки на амплітудно-частотній характеристиці контура-датчика, в якому знаходився досліджуваний зразок. Спектри ЯМР ядер у доменах досліджували за допомогою імпульсної методики спінової луни, за якою спостерігали залежність амплітуди луни від частоти радіочастотних імпульсів.

У підрозділі "Методика дослідження ФМР. Спектрометри ФМР" розглянуті методика спостереження i особливості спектрометра ФМР. Описаний спектрометр прямого підсилювання, який використовували для вимірювання малих деформаційних змін резонансного магнітного поля.

Третій розділ "Спектри спінової луни, локальні поля i анізотропія локальних полів на ядрах 57Fe у доменах гексаферитiв М типу" складається з трьох підрозділів та висновків.

У підрозділі "Спектри спінової луни від ядер у доменах гексаферитiв ВаМ, SrМ та PbМ" розглянуті особливості спектрів цих феритів при температурах 4,2К, 77К та 295К. Спектри для ВаМ, SrМ i РbМ (рис. 1) складаються з 5 ліній від п'яти кристалографічних позицій іонів, які належать п'яти пiдграткам , , , та . Найбільш вузькі спектральні лінії спостерігаються для ВаМ. Для ВаМ ширини ліній на половині висоти піка для всіх підграток не перевищують 30 кГц, для SrМ - 50 кГц. Найбільш широкі піки ЯМР сигналів мали місце в PbМ і становили 70-390 кГц.

У підрозділі "Спектри спiнової луни у магнiтних полях i анiзотропiя локальних полів у позицiях , , і " розглянуто особливості спектрів ЯМР при різних орієнтаціях магнітного поля відносно кристалографічних осей при температурах 4,2 К, 77 К та 295 К. При орієнтації магнітного поля по осі спостерігалася лінійна залежність частоти ЯМР від зовнішнього магнітного поля. При орієнтації магнітного поля у площині базису спостерігалась нелінійна залежність частоти ЯМР від поля.

Особливості залежності частоти ЯМР від магнітного поля пов'язані із зміною взаємної орієнтації намагніченості і магнітного поля при зростанні поля. Здобуті аналітичні залежності частоти ЯМР від магнітного поля, за допомогою яких визначена анізотропія локальних частот і локальних полів пiдграток при температурах 4,2 К, 77 К і 295 К.

У пiдроздiлi "Спектри спiнової луни в магнітних полях і анізотропія локальних полів на ядрах 57Fe у позицiях 12k" розглянутi особливості спектрів ЯМР при різних орiєнтацiях магнітного поля вiдносно кристалографiчних осей при температурах 4,2 К, 77 К i 295 К.

Спектри ЯМР при орієнтації магнітного поля вздовж кристалографiчної осi у позицiях 12k не мають особливостей по вiдношенню до спектрів ядер у позицiях , , і . При орієнтації магнітного поля у базиснiй площині виявлено розщеплення ліній ЯМР для феритів ВаМ, SrМ і PbМ. Розщеплення пов'язане із специфічною залежністю анізотропії локальних полів від двох кутових змінних, які задають орієнтацію намагніченості відносно вісі і в базисній площині відносно вісі . Встановлено, що всі особливості анізотропії локальних частот ЯМР і також локальних полів на ядрах 57Fe іонів Fe3+ у позиціях пiдгратки зумовлені особливостями анізотропії дипольних полів.

Четвертий розділ "Спектри ЯМР, локальні поля та їх анізотропія на ядрах 57Fe в доменних межах ВаМ, SrМ і PbМ" складається з шістьох підрозділів.

У підрозділі "Внутрішньмежові спектри ЯМР на ядрах 57Fe у доменних межах ВаМ і SrМ" наведені результати експериментального дослідження стаціонарних спектрів ЯМР при температурах 4,2 _295К.

Ідентифікація спектрів ЯМР від ядер у доменних межах проведена за допомогою даних ЯМР спектрів від ядер у доменах. У кристалографічних позиціях, , і , які мають точкову симетрію , , , знайдені спектри з двома лініями - одна від ядер на краю доменної межі, друга від ядер у середині доменної межі. У низькосиметричних позицій 12k, з точковою симетрією m, знайдені спектри з трьома лініями: одна від ядер на краю доменних меж, дві від ядер у середині доменних меж.

Розглянуто механізм формування трилінійчатих спектрів. Встановлено, що вони зумовлені специфічною залежністю анізотропії дипольних полів від двох кутових змінних, які визначають орієнтацію намагніченості відносно кристалографічних осей.

Встановлено, що при низьких температурах у М феритах з внутрішньомежових спектрів можна отримувати інформацію щодо анізотропії локальних частот а також локальних полів у однодоменному стані.

У підрозділі "Залежність частот ЯМР внутрішньомежевих ядер від температури у гексаферитів ВаМ і SrМ" наведені дані температурних змін спектрів у інтервалі 4,2 К-295К. У підграток і фериту ВаМ експериментально виявлено при 260К співпадіння частот ЯМР від ядер на краю і в середині доменної межі.

Здобуті експериментальні результати дають підстави трактувати анізотропію модулів магнітних моментів як наслідок такого фізичного механізму. Збільшення енергії анізотропії при переорієнтації магнітних моментів компенсується зменшенням обмінної енергії, при цьому змінюються інтеграли непрямого обміну а також відстань між магнітоактивними іонами. Зміна міжіонних відстаней супроводжується перерозподілом спінової густини, що призводить до зміни модулів магнітних моментів.

У підрозділі "Вплив магнітопружного зв'язку на спектри ЯМР у гексафериті PbМ" викладені результати дослідження стаціонарних спектрів ЯМР від ядер у доменних межах в інтервалі 110 К-295 К. Лінії ЯМР від ядер у доменних межах PbМ вдалося спостерігати тільки в інтервалі 110К-295К від ядер у позиціях і . При Т110К інтенсивність ЯМР ліній зменшувалася до рівня чутливості спектрометра ЯМР. Встановлено, що зникнення сигналів ЯМР має місце у інтервалі температур, де різко зростають магнітострикційні деформації.

У підрозділі "Еволюція у магнітних полях внутрішньомежових спектрів ЯМР від ядер57Fe гексафериту ВаМ" вивчені при температурі 4,2К внутрішньомежові спектри у магнітних полях 02 МА/м. При орієнтації магнітного поля вздовж напрямку легкого намагнічування (гексагональна вісь ) спектри особливостей не мають. При зростанні магнітного поля інтенсивність піків ЯМР зменшується і в полі технічного насичення вони зникають.

При орієнтації магнітного поля вздовж напрямку трудного намагнічування (базисна площина) для ядер у середині доменних меж виявлено розщеплення ліній. Розщеплення зумовлено тим, що для доменних меж, площини яких паралельні полю, воно не змінює блохівського розподілу магнітних моментів. Для доменних меж, площина яких перпендикулярна полю, магнітні моменти орієнтовані під кутом до площини межі. У магнітному полі Н=8J (J-намагніченість насичення) неелівський розподіл магнітних моментів стає енергетично більш вигідним.

П'ятий розділ "Ядерна магнітна релаксація в гексаферитах М типу" складається з трьох підрозділів.

У підрозділі "Ядерна магнітна релаксація в фериті ВаМ" наведені особливості швидкості повздовжньої релаксації у фериті Т1-11-час спін-граткової релаксації), та швидкості поперечної релаксації Т2-12 -час спін-спінової релаксації) ядер в інтервалі 77 К-295 К.

Знайдено, що як при високих температурах, так і при низьких температурах Т1-1 підгратки значно більше Т1-1 підграток , , ,. Така різниця зумовлена тим, що Т1-1 у ВаМ визначається магнонними процесами, внесок яких в Т1-1 залежить від ефективної обмінної частоти(), де n визначається типом магнонного процесу. Проведені у межах молекулярного поля розрахунки показали, що підгратки у декілька разів менше підграток , ,, (таб. 5.).

Таблиця 5.

Підгратка

a

b

c

d

e

5.3

12.4

13.2

14.2

9.8

У підрозділі наведені підсумки дослідження температурних залежностей Т1-1. Для усіх підграток в інтервалі 77 К-295К Т1-1 монотонно зростає при збільшенні температури. Зростання Т1-1 добре описується апроксимацією , де . Швидкість спін-спінової релаксації Т21 визначена в інтервалі 77 К-295 К. Як при низьких температурах, так і при високих Т2-1 підгратки значно більше Т2-1 підграток , , , .

Для з'ясування внеску сул-накамурівської взаємодії в Т2-1 було визначено час релаксації Т1 та Т2 при 77 К для зразка ВаМ з природною концентрацією ізотопу 57Fe (2.25%) і збагаченого ізотопом 57Fe (95%) (таб. 6).

Таблиця 6.

Концентрація 57Fe

Т1, с

Т2, мс

95%

0.64

11

2.25%

0.70

35

Експериментально знайдено, що при 77К для ядер підгратки Т2 зростає у три рази при зменшенні концентрації ізотопа 57Fe від 95% до 2,25%. Ця обставина свідчіть, що механізми релаксації, які пов'язані з сул-накамурівською взаємодією, найбільш ефективні.

У підрозділі "Ядерна магнітна релаксація у фериті РbM" наведені результати дослідження швидкості спін-спінової та спін-граткової релаксації фериту PbM у інтервалі температур 77 К-295 К. Встановлено, що при низьких температурах (77К) швидкість спін-граткової релаксації Т1-1 усіх підграток приблизно однакова і на один-два порядки більша відносно BаМ. Ця особливість пов'язана з тим, що у складі PbМ є домішкові швидкорелаксуючі іони Fe2+, які у октаедричному кисневому оточенні мають "незаморожений" орбітальний момент і сильний спін-гратковий зв'язок. У PbM домішковий механізм є визначальним, і тому швидкість домішкової релаксації підграток приблизно однакова.

Визначено, що при температурі 77 К приблизно виконується співвідношення Т2-1=2Т1-1. Ця обставина свідчіть про те, що швидкість релаксації повздовжньої компоненти ядерної намагніченості зумовлює швидкість релаксації поперечної компоненти.

Шостий розділ "Підграткові внески у константи енергії анізотропії гексаферитів М типу" складається з чотирьох підрозділів.

У підрозділі "Константи енергії анізотропії гексаферитів М типу збагачених ізотопом 57Fe " наведені підсумки вивчення у інтервалі 77 К-295 К констант енергії анізотропії феритів BaM та SrM, збагачених ізотопом 57Fe на 95%.

Константи енергії анізотропії визначались на сферичних зразках за експериментальними залежностями намагніченості від величини прикладеного в напрямку легкого і трудного намагнічування зовнішнього магнітного поля.

У підрозділі "Розрахунок підграткових внесків у константу енергії анізотропії ВаМ при низьких температурах" викладена методика розрахунків і проведений розрахунок підграткових констант енергії анізотропії фериту ВаМ при температурі 77К.

Сьомий розділ "Магнітопружні властивості гексаферитів" складається з п'яти підрозділів.

У підрозділі "Магнітострикційні властивості гексаферитів ВаМ та SrM" розглянуті анізотропні магнітострикційні деформації феритів у інтервалі температур 80-295 К.

У підрозділі "Магнітострикція гексафериту " вивчена поведінка магнітострикції у інтервалі температур, де має місце спін-переорієнтаційний (СП) перехід вісь легкого намагнічування - площина легкого намагнічування.

Визначено наявність у фериті при Т>450K вісі легкого намагнічування і при Т<450K площини легкого намагнічування. Температура СП переходу 450К. Для повздовжньої магнітострикції насичення , та поперечної магнітострикції насичення у базисній площині виявлені стрибки при температурі СП переходу. Доведено, що особливості поведінки та при 450К зумовлені зміною типу доменної структури при зміні напрямків легкого намагнічування.

У підрозділі "Зворотний магнітопружний ефект у гексаферитах" вивчено вплив одновісних пружних напружень на резонансне магнітне поле Н при ФМР. Розраховані деформаційні зміни резонансного поля для різної геометрії дослідів.

Розрахунок частот ФМР проведений виходячи з виразу для густини вільної енергії виду

(11)

,

де - спрямовуючі косинуси ; - компоненти тензора напружень, - константи магнітострикції. Вираз (11) записано в системі координат, в якій вісь співпадає з гексагональною віссю кристалу.

Висновки

Вирішена наукова проблема - визначена природа високоанізотропних магнітних властивостей гексаферитів М типу, визначено вплив зовнішніх факторів - магнітних полів, температури, діамагнітних заміщень, одновісних пружних напружень на анізотропні магнітні характеристики.

Основні наукові підсумки:

1.Створено новий комплексний метод вивчення локальних ЯМР характеристик та анізотропних магнітних властивостей на збагачених ізотопом 57Fe зразках. За його допомогою вивчена природа:

великих значень констант енергії анізотропії і полів анізотропії;

зростання і зменшення поля анізотропії у залежності від типу діамагнітного заміщення;

малих значень констант анізотропної магнітострикції у М феритах;

анізотропії модулів магнітних моментів іонів Fe3+ при збуренні енергії анізотропії;

перебудови доменних меж у магнітному полі, орієнтованому у напрямку важкого намагнічування;

2. Вперше показано, що сумісний аналіз результатів статичних та резонансних досліджень дозволяє визначити підграткові внески іонів Fe3+ у константи енергії анізотропії у М феритах. Виявлено, що при низьких температурах найбільший внесок у константи енергії анізотропії феритів М типу дають іони Fe3+ у позиціях , , .

3.Вперше доведено, що основний внесок у константи енергії анізотропії М феритів пов'язаний з механізмом, зумовленим міжіонною диполь-дипольною взаємодією.

4. Вперше доведено, що зростання поля анізотропії у діамагнітно заміщених М феритах пов'язане з присутністю у незаміщеному фериті підграток іонів Fe3+, які дають внески різних знаків у константи анізотропії.

5. Вперше встановлено, що незаміщені М ферити не мають іонів з сильним спін-гратковим зв'язком.

6. Вперше виявлені аномалії магнітопружних властивостей при спін-переорієнтаційному переході у гексаферитах. Аномалії зумовлені перебудовою доменної структури при зміні напрямків легкого намагнічування.

7. Вперше доведено, що у М феритах зростання констант магнітострикції супроводжується зростанням швидкості спін-граткової релаксації ядер усіх підграток.

8. Вперше встановлено, що у М феритах при відсутності швидкорелаксуючих іонів, швидкість ядерної спін-граткової релаксації підгратки визначається основним фактором - величиною ефективної обмінної частоти підгратки.

9. Доведено, що використання збагачених ізотопом 57Fe зразків і методик, розроблених у роботі дозволило спостерігати ефекти, які раніше експериментально не спостерігали:

зменшення при низьких температурах модулів магнітних моментів іонів Fe3+ у кисневих ферімагнетиках при збуренні енергії анізотропії;

зменшення локальної намагніченості у середині доменної межі відносно її краю за рахунок теплових внутрішньомежових магнонів;

перехід у магнітному полі доменної межі Блоха у доменну межу Нееля.

Список опублікованих праць за темою дисертації

Кунцевич С.П., Безлепкин А.А., Попков Ю.А. Исследование ЯМР на ядрах 57Fe в гексаферрите BaFe12O19 // ЖЭТФ.- 1985.- Т 88, № 5.- С. 1820-1826.

Кунцевич С.П., Безлепкин А.А. ЯМР ядер 57Fe в доменах и доменных границах магнетоплюмбита // УФЖ.- 1989.- Т 34, № 1.- С. 126-131

Кунцевич С.П. ЯМР ядер 57Fe в доменных границах SrFe12O19 // Вісник Харківського державного університету, Серія "Фізика".- 1998.- № 417.- С. 96-99.

Безлепкин А.А., Кунцевич С.П., Попков Ю.А. Трехлинейчатые спектры ЯМР ядер 57Fe в доменных границах BaFe12O19 // ФНТ.- 1989.- Т 15, № 8.- С. 875-881.

Кунцевич С.П., Безлепкин А.А. Изменение величины локальной намагниченности в доменных границах BaFe12O19 // ФТТ.- 1987.- Т 29, № 9.- С. 2595-2599.

Кунцевич С.П., Безлепкин А.А. Переход в магнитном поле доменной границы Блоха в доменную границу Нееля в BaFe12O19 // ФНТ.- 1986.- Т 12, № 11.- С. 1200-1204.

Безлепкин А.А., Ираки М.Р., Кунцевич С.П., Палехин В.П. Магнитная релаксация ядер 57Fe в гексаферритах типа М // УФЖ.- 1994.- Т 39, № 4.- С. 37-40.

Безлепкин А.А., Ираки М.Р., Кунцевич С.П., Палехин В.П. Магнитная релаксация ядер 57Fe в магнетоплюмбите // ФНТ.- 1994.- Т 20, № 9.- С. 886-890.

Безлепкин А.А., Кунцевич С.П., Костюков В.И. Магнитная релаксация осциллирующих доменных границ в PbFe12O19 // ФТТ.- 1997.- Т 30, № 1.- С. 115-116.

Кунцевич С.П. Подрешеточные вклады ионов Fe3+ в константы энергии анизотропии BaFe12O19 // Вісник Харківського державного університету, серія "Фізика".- 1999.- № 440.- С. 125-128.

Duczmal T.D., Kuntsevich S.P., Palekhin V.P, Pietrzak J. Temperature dependence magnetocrystalline anisotropy constant of BaCo2Ti2Fe8O19 single crystals // Phys. Stat. Sol (a).- 1982.- V 67.- P. K125-K127.

Безлепкин А.А., Кунцевич С.П., Палехин В.П. Подрешеточные вклады в константы магнитострикции гексаферрита SrFe12O19 // Вісник Харківського державного університету, серія "Фізика".-2000.-№ 476.-С. 75-78.

Кунцевич С.П., Палехин В.П. Изучение магнитоупругих свойств гексаферритов методом ФМР // УФЖ.- 1976.- Т 21, № 3.- С. 409-412.

Кунцевич С.П., Безлепкин А.А., Палехин В.П. Константы магнитострикции гексаферритов М типа // Изв. ВУЗов. Физика.- 1985.- № 9.- С. 106-107.

Кунцевич С.П., Палехин В.П. Влияние ионов Co2+ на магнитострикцию ферритов типа W // ФТТ.- 1973.- Т 15, № 5.- С. 3460-3462.

Сорокина Т.П., Кунцевич С.П., Безлепкин А.А., Квашин Г.М. Упругие и магнитоупругие свойства кристаллов PbFe12O19 // ФТТ.- 1992.- Т 34, № 2.- С. 400-405.

Безлепкин А.А., Кунцевич С.П., Палехин В.П. Магнитострикция и энергия анизотропии гексаферрита Zn2Z // Известия ВУЗов. Физика.- 1987.- № 7.- С. 111-113.

Кунцевич С.П., Палехин В.П. Магнитоупругие свойства гексаферрита Со1.8W при спиновой переориентации // ФТТ.- 1978.- Т 20, № 9.- С. 2869-2871.

Кунцевич С.П., Палехин В.П. Влияние ионов Ba2+, Sr2+ и Pb2+ на магнитоупругие свойства гексаферритов структурного типа М // Известия ВУЗов. Физика.- 1976.- № 7.- С. 145-146.

Кунцевич С.П. Анизотропия локальных и сверхтонких магнитных полей в гексаферрите SrFe12O19 // ФНТ.- 1998.- Т 24, № 8.- С. 754-758.

Кунцевич С.П., Палехин В.П. Тензометрический анизометр для измерения констант энергии анизотропии // ПТЭ.- 1973.- № 1.- С. 211-212.

КунцевичС.П. ЯМР ядер в доменных границах SrFe12O19 при компенсации анизотропии сверхтонких и дипольных полей // Вісник Харківського державного університету, серія "Фізика".-1998.- № 418.- С. 74-77.

Способ определения магнитного момента образца сферической формы: А.с. 1307416 СССР, МКН G01R33/12 / С.П. Кунцевич, А.А. Безлепкин, А.Н. Горошко, В.И. Дядюк (СССР).- № 3889245/24-21; Заявлено 26.04.85; Опубл. 30.04.87, Бюл. № 16 - 3 с.

Прибор для изучения магнитного резонанса: А.с. 1397960 СССР, МКН G09В23/06 / С.П. Кунцевич, А.А. Безлепкин, Е.Е. Тулузова (СССР) - № 3873516/31-12; Заявлено 29.12.84; Опубл. 23.05.88, Бюл. №19 - 8 с.

Kuntsevich S.P., Bezlepkin A.A. 57Fe NMP in the hexaferrite SrFe12O19 single crystals // XXIV th Congress Ampere magnetic resonance and related phenomena. Posnan.- 1988.- P. C-14.

Кунцевич С.П., Безлепкин А.А., Палехин В.П., Костюков В.И. ЯМР ядер 57Fe в доменных границах гексаферрита BaFe12O19 // 17я Всесоюзная конф. ФМЯ, тез. докл.- Донецк.- 1985.- С. 261-262.

Безлепкин А.А., Кунцевич С.П., Костюков В.И., Палехин В.П. Локальные поля и анизотропия локальных полей на ядрах 57Fe в PbFe12O19 // 18я Всесоюзная конф. ФМЯ, тез. докл.- Калинин.- 1988.- С. 473-474.

Безлепкин А.А., Горошко А.И., Дядюк В.И., Кунцевич С.П., Костюков В.И., Палехин В.П. Выращивание монокристаллов гексаферрита Zn2BaFe16O27 на вращающейся затравке // VII Всесоюзная конференция "Состояние и перспективы развития методов получения и анализа ферритовых сегнето-пьезоэлектрических материалов и сырья для них". Тез. Докл.- Донецк.- 1983.- С. 69.

Bezlepkin A.A., Kuntsevich S.P., Pietrzak J. Nuclear magnetic relaxation in hexaferrites // International conference on magnetism ICM'94.- Warszawa.- 1994.- P. 446.

Кунцевич С.П., Безлепкин А.А., Палехин В.П. Влияние одноосных упругих напряжений на ФМР в гексаферрите Zn2BaFe16O27 // XIV Всесоюзная конф. ФМЯ. Тез. докл.- Харьков.- 1979.- С. 475-476.

Кунцевич С.П., Палехин В.П., Безлепкин А.А. Методика получения и анализа монокристаллов гексаферритов структурного типа М // VI Межд. конф. "Состояние и перспективы развития методов получения и анализа ферритовых сегнето-пьезоэлектрических, конденсаторных и резистивных материалов". Тез. докл.- Донецк.- 1978.- С. 136.

Кунцевич С.П., Горошко А.И., Палехин В.П. Синтез и исследование монокристаллов системы SrAlFe12-O19 // VII Всесоюзн. конф. "Состояние и перспективы развития методов получения и анализа ферритовых сегнето-пьезоэлектрических, конденсаторных и резистивных материалов". Тез. докл.- Донецк.- 1983.- С. 36.

Кунцевич С.П., Палехин В.П., Безлепкин А.А. Исследование магнитоупругих свойств методом ФМР // XIII Всес. конф. ФМЯ. Тез. докл.- Донецк.- 1977.- С. 79.

Безлепкин А.А., Ираки М.Р., Костюков В.И., Кунцевич С.П. Магнитная релаксация ядер 57Fe в гексаферритах бария и свинца // Мат. конф. "Физические явления в твердых телах".- Харьков.- 1993.- С. 20.

Безлепкин А.А., Кунцевич С.П., Костюков В.И. Анизотропия и локальные характеристики Fe3+ в гексаферритах BaFe12-2dZndTidO19 // Мат. межд. конф. "Физические явления в твердых телах".- Харьков.- 1997.- С. 76.

Bezlepkin A.A., Kuntsevich S.P., Popkov Yu.A. NMR of 57Fe nuclei in BaFe12O19 domain walls with small anosotropy of local fields // 8th European magnetic materials and applications conference.- Kyiv.- 2000.- P. 269.

Безлепкин А.А., Ираки М.Р., Кунцевич С.П. Анизотропные магнитные свойства и локальные ЯМР характеристики магнитоактивных ионов в гексаферритах SrAlFe12-O19 // Материалы конференции "Физические явления в твердых телах".- Харьков.- 1995.- С. 115.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Характеристика обертального моменту, діючого на контур із струмом в магнітному полі. Принцип суперпозиції магнітних полів. Закон Біо-Савара-Лапласа і закон повного струму та їх використання в розрахунку магнітних полів. Вихровий характер магнітного поля.

    лекция [1,7 M], добавлен 24.01.2010

  • Магнітні властивості деяких речовин. Сила дії магніту та магнітного поля та їх вплив на організм людини. Взаємодія полюсів магніту. Погіршення самопочуття людей під час магнітних бур. Відкриття явищ електромагнетизму й використання електромагнітів.

    реферат [16,7 K], добавлен 16.06.2010

  • Обертання атомних електронів навколо ядра, що створює власне магнітне поле. Поняття магнітного моменту атома. Діамагнітні властивості речовини. Величини магнітних моментів атомів парамагнетиків. Квантово-механічна природа магнітоупорядкованих станів.

    курсовая работа [79,6 K], добавлен 03.05.2011

  • Магнітні властивості композиційних матеріалів. Вплив модифікаторів на електропровідність композитів, наповнених дисперсним нікелем і отверджених в магнітному полі. Методи розрахунку діелектричної проникності. Співвідношення Вінера, рівняння Ліхтенекера.

    дипломная работа [3,5 M], добавлен 18.06.2013

  • Розрахунок магнітних провідностей повітряних зазорів. Побудова вебер-амперної характеристик ділянок магнітного кола, порядок та етапи складання схеми його заміщення. Розрахунок головних параметрів магнітного кола. Побудова тягової характеристики.

    курсовая работа [695,2 K], добавлен 17.04.2012

  • Акумуляція енергії в осередку. Анізотропія електропровідності МР, наведена зовнішнім впливом. Дія електричних і магнітних полів на структурні елементи МР. Дослідження ВАХ МР при різних темпах нагружения осередку. Математична теорія провідності МР.

    дипломная работа [252,7 K], добавлен 17.02.2011

  • Вплив зовнішнього магнітного поля на частоту та добротність власних мод низькочастотних магнітопружних коливань у зразках феритів та композитів з метою визначення магнітоакустичних параметрів та аналізу допустимої можливості використання цих матеріалів.

    автореферат [1,4 M], добавлен 11.04.2009

  • Феромагнітні речовини, їх загальна характеристика та властивості. Магнітна доменна структура, динаміка стінок. Аналіз впливу магнітного поля на електричні і магнітні властивості феромагнетиків. Магніторезистивні властивості багатошарових плівок.

    курсовая работа [4,7 M], добавлен 15.10.2013

  • Експериментальне отримання швидкісних, механічних характеристик двигуна у руховому і гальмівних режимах роботи. Вивчення його електромеханічних властивостей. Механічні та швидкісні характеристики при регулюванні напруги якоря, магнітного потоку збудження.

    лабораторная работа [91,8 K], добавлен 28.08.2015

  • Поняття та загальна характеристика індукційного електричного поля як такого поля, що виникає завдяки змінному магнітному полю (Максвел). Відмінні особливості та властивості індукційного та електростатичного поля. Напрямок струму. Енергія магнітного поля.

    презентация [419,2 K], добавлен 05.09.2015

  • Рух електрона в однорідному, неоднорідному аксіально-симетричному магнітному полі. Визначення індукції магнітного поля на основі закону Біо-Савара-Лапласа. Траєкторія електрона у полі соленоїда при зміні струму котушки, величини прискорюючого напруження.

    курсовая работа [922,3 K], добавлен 10.05.2013

  • Доцільне врахування взаємного впливу магнітних, теплових і механічних полів в магніторідинних герметизаторах. Кінцеві співвідношення обліку взаємного впливу фізичних полів. Адаптація підходу до блокових послідовно- й паралельно-ітераційного розрахунків.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 30.07.2014

  • Розрахунок магнітних провідностей: робочого та неробочого зазору. Розрахунок питомої магнітної провідності розсіювання, тягових сил. Складання схеми заміщення та розрахунок параметрів. Алгоритм розрахунку розгалуженого магнітного кола електромагніта.

    курсовая работа [46,3 K], добавлен 29.09.2011

  • Отримання швидкісних і механічних характеристик двигуна в руховому та гальмівних режимах, вивчення його властивостей. Аналіз експериментальних та розрахункових даних. Дослідження рухового, гальмівного режимів двигуна. Особливості режиму проти вмикання.

    лабораторная работа [165,5 K], добавлен 28.08.2015

  • Закон повного струму. Рівняння Максвелла для циркуляції вектора напруженості магнітного поля. Використання закону для розрахунку магнітного поля. Магнітний потік та теорема Гаусса. Робота переміщення провідника із струмом і контуру у магнітному полі.

    учебное пособие [204,9 K], добавлен 06.04.2009

  • Застосування тензометрів для зміни деформацій у деталях машин і механізмів. Дротові, напівпровідникові, фольгові тензометричні датчики. Зворотний зв'язок у магнітних підсилювачах. Використання електромагнітних реле та систем автоматичного регулювання.

    контрольная работа [136,7 K], добавлен 23.10.2013

  • Закони електромагнітної індукції. Демонстрування явища електромагнітної індукції та самоіндукції. Роль магнітних полів у явищах , що виникають на Сонці та у космосі. Електромагнітні коливання. 3.2 Умови виникнення коливань. Формула гармонічних коливань.

    учебное пособие [49,2 K], добавлен 21.02.2009

  • Вплив умов одержання, хімічного складу і зовнішніх чинників на формування мікроструктури, фазовий склад, фізико-хімічні параметри та електрофізичні властивості склокерамічних матеріалів на основі компонента з фазовим переходом метал-напівпровідник.

    автореферат [108,5 K], добавлен 11.04.2009

  • Історія магнітного поля Землі, його формування та особливості структури. Гіпотеза походження та роль даного поля, існуючі гіпотези та їх наукове обґрунтування. Його характеристики: полюси, меридіан, збурення. Особливості змін магнітного поля, індукція.

    курсовая работа [257,4 K], добавлен 11.04.2016

  • Явище і закон електромагнетизму. Напруженість магнітного поля - відношення магнітної індукції до проникності середовища. Магнітне коло та його конструктивна схема. Закон повного струму. Крива намагнічування, петля гістерезису. Розрахунок електромагнітів.

    лекция [32,1 K], добавлен 25.02.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.