диссертация (1097652), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Благодарясвоейнизкойтеплопроводности,эпоксиднаясмола,использованнаявнашихэкспериментах в качестве немагнитной матрицы для всех синтетических образцов, моглазащитить магнитные зерна от равномерного нагрева по всему объему (см. табл. 4.1).Значит, в наших экспериментах радиационно-индуцированное потемнение образцовможет быть обусловлено как карбонизацией эпоксидной смолы, так и одновременнымнагревом до температур не выше T1, T2, T3 (см. выше). Возможный нагрев был, вероятно,локальным и затронул только самые верхние слои образцов. Нагрев образцов можетпривести к отжигу старых и вновь образованных дефектов кристаллической решетки,делая, таким образом, радиационно-индуцированные изменения в объемных магнитныхсвойствах образцов менее заметными.
Поэтому, если не утверждается обратное, далее мыбудем обсуждать зависимость объемных магнитных свойств от дозы облучения толькодля образцов первой и второй групп, считая, что образцы третьей группы подверглисьзаметному нагреву. Важно отметить, что единственные образцы с температурой Кюриниже 200°С – это образцы базальтов (Tc=150°C); все остальные образцы имеют гораздоболее высокие точки Кюри (295ºC для гексагонального пирротина, 325ºC длямоноклинного пирротина, и выше для остальных образцов), что исключает возможностьобразования значительной термоостаточной намагниченности при нагреве образцов в 183 результате протонной бомбардировки и их последующем охлаждении в магнитном полеЗемли.4.4.1.2. Радиационно-индуцированные изменения в магнитных свойствах образцовОтносительные изменения (%) в объемных магнитных свойствах при облучениипротонами представлены в табл.
4.2. Наблюдается существенное радиационноиндуцированное уменьшение Bcr для всех образцов железа и хондрита Bensour. Bcrуменьшается с увеличением φ (рис. 4.2). Уменьшение магнитной жесткости (magneticsoftening) может быть результатом радиационно-индуцированной аморфизации илиатомного разупорядочения железных фаз (см. выше), что согласуется с наблюдаемымуменьшение SIRM (7-34%).
На всех образцах железа (здесь и далее имеются ввидуобразцы порошкового железа в эпоксидной смоле) после протонной бомбардировки такженаблюдается уменьшение значений Bc (на 27-29%) и MDFi (медианное поле разрушенияSIRM, от англ. “Median Destructive Field”) (на 17-24 %), и незначительные изменения в χ0(≤2%) и Ms (≤ 5%).Рисунок 4.2. Относительные изменения значений остаточной коэрцитивной силы Bcr после протоннойбомбардировки для образцов порошкового железа в эпоксидной смоле и метеорита Bensour. Отрицательныезначения указывают на радиационно-индуцированное снижение магнитной жесткости (уменьшение Bcr).В работе [Butler, Cox, 1974] ранее сообщалось об увеличении после нейтроннойбомбардировки значений Bc многодоменного железа и камасита на 5-20% (причем Bcвозвращалось к своему исходному предрадиационному значению после отжига при 184 температуре 200-300ºC [Butler, Cox, 1974]).
Эти результаты нельзя прямо сравнивать сэкспериментами настоящей работы ввиду разной природы бомбардирующих частиц(нейтральные вместо заряженных). Кроме того, в работе [Butler, Cox, 1974] нетинформации о значениях Bcr до и после облучения для возможности сравнения; значенияже Bc до облучения были в диапазоне [0.028; 0.08] мТл, что значительно нижепредоблученных значений Bc образцов, исследованных в настоящей работе (1-2 мТл, см.табл. 4.1).Для подтверждения отсутствия связи между наблюдаемым уменьшением магнитнойжесткости образцов железа с возможным радиационно-индуцированным нагревом, мыпровели дополнительные эксперименты по нагреву дополнительного необлученногожелезного образца (образец 6-4).
При этом наблюдалось небольшое уменьшение Bcr (от 21до 19 мТл) при поэтапном нагреве до 230°С, что не может объяснить изменения,наблюдаемые в радиационных экспериментах (рис. 4.3). Нагрев дополнительного(необлученного) фрагмента тэнитсодержащего метеорита Bensour до 115ºC также привелк незначительному снижению Bcr (от 33 до 32 мТл)Рисунок 4.3. Температурная зависимость остаточной коэрцитивной силы Bcr для необлученного образца 6-4и облученного протонами образца 6-1.
Отжиг образца 6-4 длительностью 1-2 ч. производился на каждомтемпературном шаге. Образец 6-1 отжигался на каждом температурном шаге в течении 5 мин. Bcr1 и Bcr2 –пред- и пострадиационные значения остаточной коэрцитивной силы, измеренные на образце 6-1 до и сразупосле протонной бомбардировки.Значительных радиационно-индуцированных изменений в Bcr, Bc, SIRM образцовмоноклинного пирротина не наблюдалось, хотя значения Ms изменились на 22% (наразных образцах наблюдалось как увеличение, так и уменьшение этой величины, см.
табл. 185 4.2). Значительное увеличение Ms наблюдается также на одном базальтовом образце(36%), в то время как образцы порошкового магнетита в эпоксидной смоледемонстрируют уменьшение Ms (на 7-22%).Образцы гексагонального пирротина характеризуются уменьшением Bcr (на 17%), нонезначительными изменениями Ms (≤ 9%) и отсутствием (≤ 5%) изменений Bc. Мыизучилимагнитныесвойствадвухдополнительных(необлученных)образцовгексагонального пирротина (образцы 3-4 и 3-5) при нагреве.
В отличие от радиационныхэкспериментов, при нагреве обоих дополнительных образцов наблюдается значительноеуменьшение значений Bcr и Bc (см. табл. 4.4 и рис. 4.4). В то же время наблюдаетсязначительное увеличение Mrs и Ms после нагрева, что может быть связано с образованиемметастабильных ферримагнитных зерен. Другие радиационно-индуцированные измененияприведены в табл. 4.4.
Все пострадиационные значения Bc и Bcr выше соответствующихзначений для дополнительных образцов до и после нагрева. Таким образом, как и в случаедругих образцов, радиационно-индуцированные изменения в гексагональном пирротинетакже не связаны с возможным радиационно-индуцированным нагревом.В отличие от рассмотренных выше случаев, два магнетитсодержащих образца (1-1 и 83) демонстрируют пострадиационное увеличение Bcr.
Это не согласуется как снаблюдаемым уменьшением Bcr других образцов тех же типов (1-3, 8-2), так и ссоответствующим значением φ.Название образцаTBcrBcBcr/BcMsMrs/Ms202421202.04.40.39802431172.14.30.421102201092.04.40.371602081271.65.40.411901701081.69.30.41210108741.58.60.4423025171.547.80.24202151052.12.30.4480207----110192962.03.20.371601851081.74.40.35190156951.66.40.373-4 (m=36.5 мг)3-5 (m=21.7 мг)3-4 и 3-5 - образцы необлученного гексагонального пирротина. m - масса; T температура (в °C); Bc и Bcr – коэрцитивная сила и остаточная коэрцитивнаясила (в мТл), соответственно; Ms и Mrs – намагниченность насыщения иостаточная намагниченность насыщения (в мкAм2), соответственно.
Отжиг накаждом температурном шаге проводился в течении 1-2 часа. 186 Таблица 4.4. Изменение магнитных свойства образцов гексагонального пирротина при нагреве.Рисунок 4.4. Температурная зависимость остаточной коэрцитивной силы Bcr для необлученных образцовгексагонального пирротина 3-4 и 3-5.
Образцы отжигались в течении 1-2 ч. на каждом температурном шаге.Чтобы оценить эффект магнитного последействия [Néel, 1952] на облученных образцахи возможные изменения магнитных свойств облученных образцов со временем, мы сноваизмерили Bcr образца порошкового железа в эпоксидной смоле 6-1 через 24 месяца послепротонного облучения и последующего хранения этого образца при комнатнойтемпературе в магнитном поле Земли. Было обнаружено значительное увеличение Bcr посравнению с соответствующей исходной пострадиационной величиной. Таким образом,образец почти вернулся в свое исходное (предрадиационное) состояние за не более, чемдва года релаксации. Это можно объяснить механизмом диффузионного последействия[Néel, 1952]: атомы решетки, выбитые в результате протонной бомбардировки, частичновозвращаются в исходные позиции в решетке. Релаксация кристаллических точечныхдефектов со временем обращает радиационно-индуцированную аморфизацию железа.Стоит отметить, что облученные образцы железа стали более чувствительными к нагреву,чем соответствующие необлученные образцы: так нагрев облученного образца 6-1 до100°C (с пятиминутным отжигом на каждом температурном шаге) привел к уменьшениюBcr от 27 до 13 мТл (рис.
4.3). 187 Мы не наблюдали никаких изменений в частотной зависимости магнитнойвосприимчивостипослеоблучения,чтоисключаетвозможностьобразованиязначительного количества суперпарамагнитных частиц во время облучения.4.4.1.3. Радиационно-индуцированное намагничивание и размагничивание образцовВ отличие от Rowe [1978], мы наблюдали значительные изменения в остаточнойнамагниченности облученных образцов (см. табл. 4.3, рис. 4.5, 4.6). Под действиемпротонной бомбардировки некоторые образцы (образцы гексагонального пирротина,метеорита Bensour и порошкового магнетита в эпоксидной смоле) были размагничены, вто время как другие образцы (образцы моноклинного пирротина, базальта имикродиорита) приобрели остаточную намагниченность.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
