Исследование магнитокристаллической анизотропии гексагональных ферримагнетиков методом ферромагнитного резонанса
Методика определения полей анизотропии монокристаллических одноосных ферримагнетиков с гексагональной структурой из опытов по ферромагнитному резонансу. Использование формулы Сула-Смита для резонансной частоты однородной прецессии намагниченности.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 15.07.2020 |
| Размер файла | 31,2 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/
ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ АНИЗОТРОПИИ ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ ФЕРРИМАГНЕТИКОВ МЕТОДОМ ФЕРРОМАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА
Е.М. Бочкарев, И.Л. Комаров
Национальный исследовательский Томский государственный университет, г. Томск, Россия
Методика определения полей анизотропии монокристаллических одноосных ферримагнетиков с гексагональной структурой из опытов по ферромагнитному резонансу (ФМР) основывается на использовании формулы Сула-Смита для резонансной частоты (щ0) однородной прецессии намагниченности [1,2]:
. (1)
Здесь г - магнитомеханическое отношение, M0 - намагниченность насыщения, Uии, Uцц, Uиц - вторые производные от магнитной части свободной энергии образца: U=UZee + UM + Ua. UZee = - зеемановская энергия, - размагничивающая энергия и Ua =k1sin2и + k2sin4и + k3sin6и - энергия магнитокристаллической анизотропии. ki - константы анизотропии. Ориентация векторов и в сферической системе координат с осью z, направленной вдоль гексагональной оси с, определяется углами и,ц и И,Ц, соответственно. Отметим, что при произвольной ориентации вектора намагничивающего поля относительно кристаллографических осей образца, перед применением формулы (1) необходимо решить задачу о равновесной ориентации вектора намагниченности - найти равновесные углы и0,ц0. В случае магнитноодноосного кристалла энергия зависит только от угла и и условие равновесия запишется: . Это уравнение является трансцендентным, и его решение в общем случае возможно лишь численными методами. Задача существенно упрощается, если намагничивающее поле приложено вдоль одного из стационарных направлений (СН) намагничивания. Для образца, намагниченного до насыщения, в этом случае равновесный угол и0 = И. Единственными СН одноосных кристаллов при |k1| >> |k2| + |k3| являются направления вдоль гексагональной оси и0 = И = 0 и в базисной плоскости и0 = И = р/2. Резонансные частоты для этих направлений запишутся:
, (2)
Здесь - поле анизотропии вдоль гексагональной оси, - поле анизотропии в базисной плоскости, . Таким образом, для определения магнитомеханических отношений и полей анизотропии из опытов по ФМР на монокристаллах необходимо сориентировать образец вдоль направлений и0 = И = 0 и и0 = И = р/2, снять частотные зависимости резонансных полей и обработкой этих зависимостей по формулам (2) оценить искомые параметры: ,и поля анизотропии ,.
Отметим, что хотя поликристаллические и порошковые материалы макроскопически изотропны, наличие магнитной анизотропии отдельных зерен проявляется на резонансных кривых ФМР в виде особенностей - максимумов или ступенек. Особенно просто провести анализ ФМР в таких неоднородных материалах удается в приближении независимых зерен, которое хорошо выполняется для порошковых гексаферритов с большой величиной магнитокристаллической анизотропии. На кривых ФМР магнитноодноосных материалов наблюдается две особенности:
· низкополевая, соответствующая резонансу кристаллитов, для которых направление намагничивающего поля (H) близко к направлениям легкого намагничивания. При k1>0 резонансное поле этой особенности определяется формулой (2) для , при k1<0 -.
· высокополевая особенность соответствует резонансу кристаллитов, у которых намагничивающее поле ориентировано вблизи направлений трудного намагничивания зерен. При k1>0 ее резонансное поле определяется формулой (2) для , при k1<0 -.
Отметим, что величины резонансных полей (или частот) имеющихся на кривых ФМР порошковых (поликристаллических) образцов особенностей - максимумов и ступенек, будут совпадать с рассчитанными по формулам (2) только в случае пренебрежимо малой диссипации в отдельном монокристаллическом зерне [1]. Как показали расчеты, при наличии диссипации резонансные поля, даваемые формулами (2) близки к полям, соответствующим нулям на производных от резонансных кривых.
Поэтому обработка экспериментальных спектров ФМР проводится в два этапа. На первом этапе строятся частотные зависимости намагничивающих полей, соответствующих нулям производных. Обработкой этих зависимостей методом наименьших квадратов по формулам (2) определяются величины ,и приближенные значения полей анизотропии ,. Далее путем детального сопоставления форм расчетной и экспериментальных кривых проводится уточнение величин полей анизотропии.
Данная методика была применена для анализа магнитокристаллической анизотропии порошков гексагональных ферримагнетиков с осью и плоскостью легкого намагничивания (ОЛН и ПЛН). Кривые ФМР снимались в диапазоне частот 26 - 53 ГГц.
Материалы с ОЛН синтезированы методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС):
· нанокристаллы гексаферрита бария BaFe12О19 -(BaM). Средний размер частиц - 60 нм, содержание основной фазы 98 %. Измеренная величина поля анизотропии =14,0 кЭ, что меньше массивного материала на 3 кЭ [2];
· однодоменные образцы гексаферритов системы Sr(CoхTiх)Fe12-2xO19 -(SrCoTiM) (0 ? x ? 1,0). Содержание М-фазы более 90 %. Средний размер частиц ? 1 мкм. См. таблицу:
Таблица 1. Поля анизотропии гексаферритов системы Sr(CoхTiх)Fe12-2xO19
|
х |
0,0 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
|
|
, кЭ |
16,4 |
15,2 |
13,5 |
12,3 |
10,5 |
9,7 |
8,4 |
|
|
, кЭ |
- |
- |
- |
- |
0 |
-1,2 |
-2,4 |
Порошки гексаферритов с ПЛН синтезированы по керамической технологии с последующим помолом на шаровой мельнице:
· ВaCo1Zn1Fe16O27 - (CoZnW), размеры частиц порошка 37-400 мкм. Содержание W-фазы ? 85 %. Измеренная величина поля анизотропии = -8,2 ± 0,2 кЭ.
· Вa3Со2,4Ti0,4Fe23,2O41 - (CoTiZ), размеры частиц порошка 100-125 мкм. Содержание Z-фазы ? 90 %. Измеренная величина поля анизотропии = -14,3 ± 0,2 кЭ.
анизотропия монокристаллический ферримагнетик резонанс
Литература
1. Гуревич А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. - М.: Наука, 1973. - 591 с
2. Смит Дж., Вейн Х. Ферриты. М.: ИЛ. 1958. - 504 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование электропроводности высокодисперсных коллоидов ферромагнетиков. Механизм электропроводности магнитной жидкости и возникновение анизотропии электропроводности её при воздействии магнитных полей.
доклад [45,9 K], добавлен 14.07.2007Использование законов кинематики поступательного и вращательного движения для определения скорости пули. Схема установки для определения скорости пули кинематическим методом. Формулы для определения частоты вращения дисков. Начало системы отсчета.
лабораторная работа [96,1 K], добавлен 24.10.2013Магнитные вещества, фазовые переходы второго рода и температура Кюри. Основные методы определения температуры Кюри ферро- и ферримагнетиков по температурной зависимости динамической восприимчивости в слабых полях. Установка для определения точки Кюри.
курсовая работа [103,2 K], добавлен 16.04.2015Биологическое влияние электрических и магнитных полей на организм людей и животных. Суть явления электронного парамагнитного резонанса. Исследования с помощью ЭПР металлсодержащих белков. Метод ядерного магнитного резонанса. Применение ЯМР в медицине.
реферат [28,2 K], добавлен 29.04.2013Магнитные жидкости представляют собой взвесь однодоменных микрочастиц ферро- и ферримагнетиков в жидкой среде. Магнитная жидкость как однородная намагничивающаяся среда. Структурно-динамические образования в магнитных жидкостях.
реферат [48,6 K], добавлен 20.03.2007Установление возможности наблюдения эффекта переноса ядерной намагниченности, используя имеющееся лабораторное оборудование. Изучение влияния параметров исследуемых образцов на отношение переноса намагниченности. Описание импульсной последовательности.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 30.08.2012Сущность понятий магнетизма, ферромагнетизма, магнитной анизотропии, доменов. Анализ явления гистерезиса в ферромагнетике, перехода из парамагнетика в ферромагнетик и природа ферромагнетизма. Методы исследования тонких ферромагнитных пленок, их сравнение.
дипломная работа [6,5 M], добавлен 05.11.2009Схема цепи с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными последовательно. Расчет значений тока и падения напряжения. Понятие резонанса напряжений. Снятие показаний осциллографа. Зависимость сопротивления от частоты входного напряжения.
лабораторная работа [3,6 M], добавлен 10.07.2013Свободные и линейные колебания, понятие их частоты и периода. Расчет свободных и вынужденных колебаний с вязким сопротивлением среды. Амплитуда затухающего движения. Определение гармонической вынуждающей силы. Явление резонанса и формулы его расчета.
презентация [962,1 K], добавлен 28.09.2013Исследование и описание метода магнитно-резонансной томографии (МРТ). Устройство МР томографа. Физические основы явления ядерного магнитного резонанса. Диаграммы энергетических уровней. Статистика Больцмана. Спиновые пакеты. Импульсные магнитные поля.
реферат [7,7 M], добавлен 11.03.2011Электрические цепи переменного тока, их параметры. Понятие и основные условия явления резонанса. Особенности изменения индуктивного и емкостного сопротивления. Анализ зависимости фазового сдвига между током и напряжением на входе контура от частоты.
контрольная работа [216,6 K], добавлен 16.01.2010Понятие и основные черты конденсированного состояния вещества, характерные процессы. Кристаллические и аморфные тела. Сущность и особенности анизотропии кристаллов. Отличительные черты поликристаллов и полимеров. Тепловые свойства и структура кристаллов.
курс лекций [950,2 K], добавлен 21.02.2009Поляризация при отражении и преломлении. Интерференция поляризованного света. Эллиптическая и круговая поляризация электромагнитной волны. Прохождение линейно поляризованного света лазера через вращающийся поляроид. Явление искусственной анизотропии.
презентация [4,0 M], добавлен 07.03.2016Разделение четырехмерного пространства на физическое время и трехмерное пространство. Постоянство и изотропия скорости света, определение одновременности. Расчет эффекта Саньяка в предположении анизотропии скорости света. Изучение свойств NUT-параметра.
статья [26,4 K], добавлен 22.06.2015Назначение и возможности пакета Electronics Workbench. Сравнение свойств емкостей и индуктивностей в цепях постоянного и переменного напряжений. Исследование схемы делителя напряжения. Расчет резонансной частоты и сопротивления колебательного контура.
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 15.10.2013Поля и излучения низкой частоты. Влияние электромагнитного поля и излучения на живые организмы. Защита от электромагнитных полей и излучений. Поля и излучения высокой частоты. Опасность сотовых телефонов. Исследование излучения видеотерминалов.
реферат [11,9 K], добавлен 28.12.2005Открытый оптический резонатор. Собственные волны и типы поляризации. Методы расчета характеристик оптических резонаторов. Моделирование резонаторов с неплоским контуром. Измерение потерь в исследуемых резонаторах, путем сравнивания с калибровочным.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 19.12.2015Особенности вынужденных колебаний. Явление резонанса, создание неразрушающихся конструкций. Использование колебаний в строительстве, технике, для сортировки сыпучих материалов. Вредные действия колебаний. Качка корабля и успокоители; антирезонанс.
курсовая работа [207,5 K], добавлен 21.03.2016Расчет структуры электромагнитных полей внутри и вне бесконечного проводящего цилиндра и в волноводе методом разделения переменных при интегрировании дифференциальных уравнений для получения аналитических выражений потенциалов и напряженностей полей.
курсовая работа [860,6 K], добавлен 14.12.2013Исследование распределения напряжений вдоль однородной линии без потерь при значениях сопротивлений нагрузки. Определение частоты генератора, при которой напряжение будет минимальным. Кривые распределения напряжения вдоль линии для всех видов нагрузки.
лабораторная работа [630,9 K], добавлен 07.12.2011
