Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 125
Текст из файла (страница 125)
обменное взаимодействие, и от угла между направлениями поля гт и волнового вектора )с. Из ф-лы видно, что при малых )с частота со практически не зависит от )с, а определяется только величиной Н; при больших й со-йч. Отсюда ясно, что скорость распространенна С. в. У = т1)с является ф-цией магнитного поля и длины С. в.
1« — — 2пПЪ Прн больших длинах волн скорость С. в. мала, она оказывается значительно меньше, чем скорость распространения упругих волн (см. Скорость зорка)", с уменьшением длины волны скорость С. в. увеличивается и при определанных условиях может превысить скорость звука. Частота С. в. ограничена снизу, поскольку внутреннее поле магнит- спин-«рононнок взянмодкйствнк ной анизотропин, к-рое входит в величину Н в ф-ле, обы шо составляет от десятков до сотен врстед,и поэтому даже в отсутствии вне«пнего поля и при й 0 частота С. в. составляет величину болыпую, чем (0«Гц. Верхнее граничное значение частоты С. в. определяется величиной максимально достижимой напряженности магнитного полн и составляет-5 (О'в Гц.
С. в. мозкно возбуждать, помещая, напр., образец феррита з СВЧ-реаоиатор электромагнитных волн; возникающие при этом колебания намагниченности образца можно рассматривать как С. в. с частотоа е, равной частоте резонатора, и с й = — О. Возбужденно С. в. с йж10 осуществляется при падении электромагнитной волны с частотой, близкой частоте ферромагнитного реаонаиса,на поверхность металлич. ферромагнетика. Длина С. в. определяется при этом толщиной скин-слоя сплошного ферромагнетика или толщиной ферромагнитной пленки. Для возбуждения С.
в. используется также аффект трансформаЦии УпРУгой волны с частотой «взз м волновым вектором й в С. в. благодаря магнитоупругому взаимодействию (см. Мавкитвупругив валки) при условии, что ы =- ы, „и й — -- й «тиж.: Ахивзер А. Н., Варьахтар В.
Г., Пелвтквесквв С. В., Спиеавые волны, М., 1967; Т а к е рЦ ж., Р в и и т а я В,, Гвперзэув э физике тэерлаге тела,пер. с англ., М., 1976 Л ..?. Пвляквва. СПИН-РЕ)НЕТОЧНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ вЂ” см. Спин-факакнав взаимоЭвйствив. СНИН-ФОНОННОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИŠ— вааимодействие между магнитными моментами парамагннтных частиц или ядер (спин-системой) и упругими колебаниями окружаюзцей мх среды (факвками). Обычно различают электронное С.-ф.
в. и ядерное С.-ф. в. Электронное С.-ф.в. в параыагиитных кристаллах обусловливаетсл рааличными л«еханизмами. В <разбавленныхз парамагнетиках, т. е. в кристаллах, где решетку образуют диамагнитные ионы, а парамагиитные ионы замещают лишь незначительную их часть и практически не взаимодействуют друг с другом, основную роль играет механизм ВанФлека. Диамагннтные ионы в таких кристаллах создают сильное внутри- кристаллич.
злектрич. поле. Обычно рассыатривается влияние на парамагнитный ион ближайшего днамагкитного окружения. Распространение акустич. волн в кристалле приводит к периодич. искажению кристаллич. решетки и, следовательно, к периодич. изменению электрич. полл. Это переменное поле влияет на орбитальное движение электронов парамагнитного иона и тем самым — на орбитальный магнитный момент, изменение к-рого посредством спин-орбитального взаимодействия вызывает переориентацию спинового магнитного момента иона.
В материалах с большой плотностью парамагнитных частиц, где нельзя пренебрегать влиянием парамагпитных ионов друг на друга, главную оль при С.-ф. в. играет механизм аллера. При упругих колебаниях решетки расстояния между парамагнитными ионами изменяются с частотой этих колебаний.
Движение соседних ионов приводит к возникновению осциллирузощего магнитного поля, к-рое взаимодействует со спиновым и магнитными моментами пара- магнитных частиц. Электронное С.-ф. в. сильно проявляется в парамагнитных кристаллах с ионами группы железа и редкоаемельными попами, напр. в А!,Оз с примесью ионов Сгз+, в Сарз с Ейз«. 61 Вв Рве. 1. Схема ( В первхааа:а— В 1 с урезая ввергал б«на уровень б«, са- ву ву б праважяаекаге излучевиек факела 1«У«1 б — с уровня М1 яз уравевь „вь сапразаждаекага поглоще'нием фаиана АА. С.-ф.
в, обусловливает обмен энергией между спинозой системой и решеткой — т. н. с п и н р е ш е т о чную релаксацию, к-рая может осуществляться посредством двух процессов: прямого н непрямого. В прямых, или однофовонных, процессах переход иона с верхнего анергетич. уровня в1 на нижний б сопровожда-. ется переориентацией магнитного момента электрона и излучением одного фонона с энергией й1в = гг — «; (рис. (, а), при обратном процессе происходит поглощение анергии каявбакай криюкаяяичвскай решетки СИЕН-ФОНОННОЕ ИЗАИЫОДЕЙСТНИЕ (фонона) и соответствующее увеличение энергии спин-системы (рис.
(, б). Процессы прямой сини-решеточной релаксации преобладают при низких темп-рах; они, напр., наблгодаются во многих парамагнитных системах при темп-рах жидкого гелия. С повышением темп-ры энергия колебаний крнсталлич. решетки возрастает и начинает преобладать ие- Рйс. 3, Схема перехода с уровня Нэ ва уровень Н» сопроеожааеиога поглощением зенона аб и излучением Фокона Ьуь ш, ы, где 6ели — константы С.-ф.
в., еаг— относительная деформация, ц Н й, ( — обозначение координатных осей. Константы С.-ф. н. являются компонентами тензора, вид к-рого существенно зависит от симметрии локального электрич. поля вблизи парамагнитного нона. Для определения констант С.-ф. в. используют ряд экспериментальных методов. Измерение времени спиирешеточной релаксации не дает воз- прямой, или комбинационный (многофононный), процесс спин-решеточной релаксации: прн переходах с уровня б) на уровень Не может происходить одновременно поглощение фононов с энергиеи й(г и излучение фононов с энергией Ь)„ так что в результате выполняется условие: Нг — е"е = --. А/г — йге (рис. 2). В непрямых процессах участвуют все колебания решетки, характерные для данной темп-ры, поскольку, согласно вышеуказанному условию, частоты ), и могут иметь различные значения в спирских пределах; в прямых процессах принимают участие только фононы резонансной частоты /е.
Длн количественной оценки процессов спин-решйточной релаксации и С.-ф. в. удобно пользоваться константами С.-ф. в., характеризующими зависимость изменения энергии спиновон системы от деформации решетки. Время спин-решеточной релаксации обратно пропорционально вероятности спин-фононных переходов 6 и, следовательно, величине констант С.-ф. в., поскольку 6 — Ч,'6омеч» пм можности определить все компоненты тензора 6мег лагко при наличии только прнмых процессов. Чаще всего для определения констант С.-ф. в. применяется метод одноосного сжатия и акустический гыратегнигокый резонанс (АПР).
'Г. к. затухание звука при АПР пропорционально вероятности спин-фононкых переходов и, следовательно, квадратам констант С.-ф. в., то этим методом невозможно определить знак константы С.-ф. в. и, кроме того, сложно получить значения всех констант 6НН. Точность опРеДелениЯ 66аг этим методом невелика из-ва трудности точного измерения ширины линии спин.фоноиного перехода, Метод одноосного сжатия состоит в измерении сдвига линий алектронного парамагнитного резонанса (сИ)Р) под действием одноосного давления, вызывающего статич. деформацию парамагннгика.
Соответствующее ей изменение локального кристаллич. поля вследствие С.-ф. в. вызывает изменение разности энергии между парамагнитными уровнями (рис. 3). Т. к. регистрации спектра ЭПР обычно производится при постоянной частоте, к-рая находится в диапазоне нескольких тысяч МГИ, то при однооснои сжатии наблюдается изменение напряженности резонансного магнитного поля, т. е. сдвиг линии ЭЛР. Ве- Рис.
3. Заеисииасть энергии варамагнитинх уровней,э' от величины магнитного поля Н (сплошные линии в иенагружгвнон образце, пунктирные — при аанооснои сжатии): Н, и Н,— резонансные эйочение магнитного полн до в после оинаосного сжатия сри заданной частоте резонансного перехода. ЕН=Н, — Х, пропорциональна величинеконстант спин-фононнаго взаимодействия. г личина сдвига пропорциональна первой степени констант С.-ф.
в., что позволнет определять величину и знак этих констант. Этот метод определенна констант 6Иег сУщественно пРоще, т. н. не требует возбуждения в исследуемом кристалле гиперавуковых колебаний. Он основан на применении обычного ЭПР-спектрометра, в к-ром можно подвергать образец давлению стоячиа волны порядка сотен кгс(смг.
В табл. ( приведены значеввя нек-рых констант С.-ф. в. для МКО с примесью ионов Сгг', уч(г', Рог', имеющего внутрикрнсталлнч. злектрич. поле кубич. симметрии, и лля А(303 с примесью Табл. 1.— Константы Электронного спнн-фононного е г а нм оце Ест о н я, см- 11 см-'=1,936 1О- 'Д н) Меток онноос- ного сжатая Метод АПР Крн- оталл Ион Сг" Ре*' Нгг 6,5 0,65 50 1,3 5,0 57 +4,2 — 0,72 -1-36 -~-0, 6 -1- 5 , 1 -1- 5 7 Мап ! о„„ )с„„(о., о 5,3 — 0,43 О,э Сг ' -50, 4 А!гпг иаков Сгы, к-рыа имеет электрич.
поле тригональной симметрии. Из саблицы видно, что значения констант С.-ф. в., полученные УЗ-ными методами и методом одноосного сжатия, хороню совпадают. В случае ядерного С.-ф. в. связь упругих колебаний твердого тела с системой ядерных спиноз может осуществляться посредством аескольких типов влектрич. и магнитных взаимодействий, сила к-рых периодически модулируется акустич. колебаниями. Такими взаимодействиями явлнются: магнитное диполь-дипольное между соседними спинами; электрич, квадрупольное между квадрупольными момеатами ядра и градиентом электрич. поля, создаваемым внешними по отношению к ядру зарядами; сверхтонкое взаимодействие в ферромагнитных материалах; взаимодействие ядерного магнитного момента со слабым радиочастотным магнитныы полем, возникающим при распространении поперечной звуковой волны в металле, и др.
Ядра со спинам 1.к!79 могут обладать электрич.квадрупольным молгевтолг, к-рый является мерой отклонения распределения заряда в ядре от сферич. формы. Акустич. колебания крнсталлич. решетки нызынают периодич. изменения градиента внутрикристаллич. электрич. полей, к-рые, взаимодействуя с квадрупольным моментом ядра, осуществляют ндерное С.-ф. в. (т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
