диссертация (1097652), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Тот факт, что не все образцыприобрелиостаточнуюнамагниченность,исключаетвозможностьмагнитнойконтаминации образцов (из-за близости магнитных объектов или манипуляций с ними) входеэкспериментов.Такимобразом,наблюдаемаяприобретеннаяостаточнаянамагниченность, вероятно, связана с процессами облучения и в дальнейшем называетсяRIRM.В большинстве случаев направление RIRM перпендикулярно поверхности образца(далее плоскость y-z), т.е.
коллинеарно направлению распространения пучка протонов(далее+х).Поэтому,длятого,чтобыизолироватьпроцессырадиационногоиндуцирования остаточной намагниченности протонным пучком и дальнейшегоразмагничивания первоначальной предрадиационной остаточной намагниченности (тоесть, намагниченности, изначально направленной вдоль y, оставшейся после чистки SIRMпеременным магнитным полем 120 мТл), мы построили отдельно x и y-z компоненты Ir0 иRIRM (рис. 5 и рис. 6, соответственно). Большинство образцов демонстрируетобразование значительной намагниченности в направлении, коллинеарном направлениюраспространения пучка протонов и размагничивание или отсутствие изменений вплоскости y-z (независимо от общего эффекта намагничивания или размагничиванияобразца).Вслучаерадиационно-индуцированногоувеличениякомпонентынамагниченности в плоскости y-z, это увеличение незначительно по сравнению с хсоставляющей (<30% от х-компоненты). Единственное исключение составляют образцыбазальта.
Таким образом, в некоторых случаях (например, образцы 7-1, 8-1, 8-2), несмотряна общий эффект размагничивания образца (уменьшение остаточной намагниченностипосле облучения), наблюдается образование остаточной намагниченности в направлениипрохождения протонного пучка (увеличение х-компоненты). 188 Рисунок 4.5. Гистограммы x-компонент предрадиационной (Ir0x) и пострадиационной остаточнойнамагниченности (RIRMx) (в % от пострадиационного значения остаточной намагниченности насыщенияSIRM2), построенные для минимального (φ1), среднего (φ2) и максимального (φ3) флюенса протонов,соответственно.
(а) микродиорит; (б) базальт; (в) гексагональный пирротин; (г) моноклинный пирротин 1;(д) моноклинный пирротин 2; (е) порошковое железо в эпоксидной смоле; (ж) метеорит Bensour; (з)порошковый магнетит в эпоксидной смоле. Для каждого двойного столбика гистограммы, правый и левыйстолбики соответствуют пред- и пострадиационной остаточной намагниченности, соответственно. 189 Рисунок 4.6. Гистограммы (y-z)-компонент предрадиационной (Ir0yz) и пострадиационной остаточнойнамагниченности (RIRMyz) (в % от пострадиационного значения остаточной намагниченности насыщенияSIRM2), построенные для минимального (φ1), среднего (φ2) и максимального (φ3) флюенса протонов,соответственно. (а) микродиорит; (б) базальт; (в) гексагональный пирротин; (г) моноклинный пирротин 1;(д) моноклинный пирротин 2; (е) порошковое железо в эпоксидной смоле; (ж) метеорит Bensour; (з)порошковый магнетит в эпоксидной смоле.
Для каждого двойного столбика гистограммы, правый и левыйстолбики соответствуют пред- и пострадиационной остаточной намагниченности, соответственно.Разные магнитные минералы по-разному реагируют на протонную бомбардировку.Также мы не наблюдали связи между дозой облучения и интенсивностью RIRM. Примерыкривых магнитной чистки (AF) пред- и пострадиационных SIRM и RIRM, также как исоответствующие диаграммы Зийдервельда и стереограмма приведены на рис.
4.7 (а-е). 190 Носителями RIRM, очевидно, являются низкокоэрцитивные магнитные зерна с MDF вдиапазоне 4-9 мТл. Может возникнуть вопрос о возможной связи образования RIRM смагнитной жесткостью образцов. Мы не наблюдали такую корреляцию.(ж)Рисунок 4.7. Зависимость пред- и пострадиационной остаточной намагниченности насыщения SIRM ирадиационной остаточной намагниченности RIRM от переменного магнитного поля для образцов (а)моноклинного пирротина 5-2, (б) порошкового железа в эпоксидной смоле 6-2.
(в) Зависимость приведеннойRIRM от переменного магнитного поля для образца 5-2. Ортогональные проекции вертикальной игоризонтальной компонент намагниченности (диаграммы Зийдервельда), полученные при ступенчатомразмагничивании RIRM переменным магнитным полем с амплитудой до 150 мТл для (г) образца 6-2 и (д)образца 5-2; “горизонт.” и “вертик.” обозначают горизонтальную и вертикальную проекциинамагниченности. (е) Стереограмма, полученная при ступенчатом размагничивании RIRM образца 5-2 191 переменным магнитным полем с максимальной амплитудой до 150 мТл; {х, y, z} – система координат 2GSQUID магнитометра. SIRM1 и SIRM2 – пред- и пострадиационное значения остаточной намагниченностинасыщения, соответственно. N, E, W, S, Up – север (north), восток (east), запад (west), юг (south), верх,соответственно.После облучения образцов (порошкового магнетита в эпоксидной смоле, базальтов идр.), предварительно размагниченных переменным магнитным полем 80 мТл, протонами сэнергией 35 МэВ, Rowe [1978] не наблюдал никаких изменений в их остаточнойнамагниченности.
Причинами неудачной попытки Rowe [1978] экспериментальногоподтверждения гипотезы образования RIRM при протонной бомбардировке могут бытькак другие использованные образцы (в сравнении с настоящей работой), так и отличныйдиапазон энергий облучения, использованный Rowe в экспериментах. Маловероятно, чтоэто связано с недостаточной чувствительностью использованного в его работемагнитометра (∼10-9 Ам2/г).На данном этапе работы физический механизм образования RIRM не до конца ясен идолжен стать предметом последующих теоретических исследований.
Однако, в связи соспецифической геометрией пучка протонов, мы можем исключить гипотезу приобретенияRIRM в магнитном поле, сгенерированном при прохождении пучка заряженных частиц.Действительно, в наших экспериментах протонный пучок диаметром несколькомиллиметров перемещался по зоне облучения (окну экспозиции) с некоторымигоризонтальной и вертикальной частотами, а не был статичным и сфокусированным наодной точке. Магнитное поле, сгенерированное фиксированным протонным пучком, былобы слишком низким (~0.4 нТ в случае силы тока 2 мкA) для наведения значительнойостаточной намагниченности.4.4.2. Облучение ионами свинцаКак и в случае протонного облучения третьей группы образцов (с флюенсом φ3),свинцово-ионное облучение привело к резкому изменению цвета эпоксидной смолы,подвергшейся экспозиции (порошковые образцы в эпоксидной смоле, а такжеподдерживающие диски из эпоксидной смолы с диаметром больше наклеенных сверхуобразцов).
В работе [Sadykov et al., 2011] сообщается о снижении степени упорядоченностиполимера каптон при бомбардировке ионами свинца в результате разрыва атомных связей.Такой механизм также может привести к почернению эпоксидной смолы. Как обсуждалосьвыше, ввиду отсутствия признаков разрушения эпоксидной смолы при облучении,возможный радиационно-индуцированный нагрев не превышал 230°C. Полная энергияионов свинца составляла ГэВ (~ 5 МэВ /а.е.м.) и максимальная глубина проникновения не 192 превышала 200 мкм. Такая энергия налетающих частиц значительно ниже той, которая насегодняшний день наблюдается для ионов, проникающих в солнечную полость (ГэВ/а.е.м.)4.4.2.1. Радиационно-индуцированные изменения в магнитных свойствах образцовСвинцово-ионное облучение привело к некоторым значительным изменениям вобъемных магнитных свойствах образцов (см. табл.
4.2). В отличие от экспериментов попротонной бомбардировке, свинцово-ионная бомбардировка привела к изменениюзначений χ0: наблюдалось увеличение χ0 на 6-19% для всех пирротинсодержащихобразцов и уменьшение χ0 на 6-29% для магнетит- и титатомагнетитсодержащих образцов.Образцы железа и метеорита Bensour характеризуются отсутствием (или пренебрежимомалым) изменением значений χ0.Снижение Bcr (максимально на 58%) наблюдается для всех железосодержащихобразцов, за исключением образца 6-b, который частично разрушился при свинцовоионной бомбардировке (поэтому данные по этому образцу могут не быть достоверными).Эффект снижения магнитной жесткости сопровождается увеличением значений SIRM на14-37%. Изменения соответствующих значений MDFi незначительны (за исключениемобразца 7-а, для которого наблюдается уменьшение MDFi на 15% после ионнойбомбардировки).Вотличиеотэкспериментовпопротонномуоблучению,свинцово-ионнаябомбардировка привела к увеличению значений Ms для обоих образцов железа.
Образцымоноклинного пирротина не демонстрируют никаких значительных радиационноиндуцированных изменений, за исключением небольшого уменьшения значений SIRM. Вслучае образцов гексагонального пирротина только половина их поверхности подвергласьоблучению из-за узкого окна экспозиции; эти образцы характеризуются уменьшением Bcна 12-25% и пренебрежимо малыми изменениями значений Ms.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
