Диссертация (1149512), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

41 Изсхемы видно, что разность потенциалов между слоями структуры для (+) спиновойкомпоненты нейтронного пучка V ~ fи для (-) спиновой компоненты V  ~ fпочти одинакова.86FedНейтронная волнаПодложкаCoV+VFe+Cпин вверхVCo+Vподложки0VZ-VподложкиVFe-0Спин внизZVCo-Рис. 41. Схема распределения нейтронно-оптических потенциалов многослойной периодическоймагнитной Fe/Co наноструктуры в направлении перпендикулярном ее поверхности для обеихориентаций спина нейтрона.С ростом магнитной индукции в слоях образца меняется также граничный переданныйимпульсQ гр , который определяет край области полного внешнего отражения на кривойкоэффициента отражения нейтронного пучка от структуры.

Средний нейтронно-оптическийпотенциал этой структурыVVпредставлен соотношением:d Fed CoVFe VCod Fe  d Cod Fe  d Co87(59)Выражая Vструктуры через Q гр , а Vгр Fe и VгрCo через Qгр Fe и QгрCo можно написатьвыражение для граничного переданного импульса Q гр многослойной периодическоймагнитной Fe/Co наноструктуры:Qгр  4 d Fed Fe  dCo Fe  bcFe  C  BFe     dCo Co  bcCo  C  BCo (60)d Fe  dCoгде, величина C определена в (48).На Рис.42 представлены расчетные кривые коэффициента отражения нейтронногопучка от многослойной периодической магнитной Fe/Co наноструктуры в зависимости отпереданного импульса для (+) и (-) спиновых компонент пучка и для нескольких значениймагнитной индукции в слоях структуры: B   Bmax , B   Bmax / 2 , B   Bmax / 6 , B  0 ,B  Bmax / 2 и B  Bmax .B = -Bmax1.0B = -Bmax / 2-R+R1.0RR0.80.80.60.60.40.40.20.20.0-R+R0.00.010.020.03Qz , A-10.040.050.01а0.020.03Qz , A-10.040.05б88B = - Bmax / 61.0B=0-R+R1.0RR0.80.80.60.60.40.40.20.20.00.00.010.020.03-1Qz , A0.040.010.050.020.03Qz , A-10.040.05гвB = Bmax / 21.0B = Bmax-R+R1.0RR0.80.80.60.6-R+R0.40.40.20.20.00.00.010.020.030.040.010.050.020.030.040.05Qz , A-1Qz , A-1едРис.

42 а, б, в, г, д, е. Расчетные кривые коэффициента отражения нейтронного пучка отмногослойной периодической магнитной Fe/Co наноструктуры в зависимости от переданногоимпульса для (+) и (-) спиновых компонент пучка и для нескольких значений магнитной индукции вслоях структуры: B   Bmax (а), B   Bmax / 2 (а), B   Bmax / 6 (а), B  0 (а), B  Bmax / 2 (а) иB  Bmax (а).Таблица 5.

Расчетные параметры Брэгговского максимума первого порядка для обеих спиновыхкомпонент нейтронного пучка.Параметры/ BB   Bmax / 2 B   Bmax / 6 B  0B  Bmax / 2 B  BmaxB   BmaxQB1 (Å-1)0,0300,0320,0330,0340,0350,037RB1 (QB1 )0,9830,9910,9640,9940,9970,998QB1 (Å-1)0,0370,0350,0340,0330,0320,030RB1 (QB1 )0,9980,9960,9950,9940,9910,98689Qгр (Å-1)0,0140,0140,0140,0160,0190,022Qгр (Å-1)0,0220,0190,0170,0160,0140,014В Таблице 5 показаны расчетные параметры Брэгговского максимума первого порядкадля обеих спиновых компонент нейтронного пучка, отраженного от многослойнойпериодической магнитной Fe/Co наноструктуры. Из Рис.42 и Таблицы 5 видно, что сувеличением магнитной индукции в слоях структуры положение Брэгговского максимумапервого порядка для (+) спиновой компоненты нейтронного пучка QB1 увеличиваются, аположение Брэгговского максимума первого порядка для (-) спиновой компонентынейтронного пучка QB1 наоборот уменьшается.

Для магнитной индукции B  0 значения QB1и QB1 совпадают. Разность QB1 - QB1 линейно растет с ростом индукции B . При B  0 онаотрицательна, а при B  0 положительная. Qгр также растет с ростом B , а Qгр при этомуменьшается. Это следует также из выражения (60). Коэффициенты отражения Брэгговскихмаксимумов 1-го порядка RB1 (QB1 ) и RB1 (QB1 ) практически не зависят от величиныB.Экспериментальная частьДля исследования магнитной многослойной Fe/Co наноструктуры была примененанейтронная рефлектометрия [2] с время-пролетной методикой.

Эксперимент был проведен нанейтронном рефлектометре НР-4М (реактор ВВР-М, ПИЯФ НИЦ КИ) [9]. Для измерениякоэффициента отражения нейтроного пучка от образца были использованы нейтроны вдиапазоне длин волн от 0.85 до 5 Å. На угле скольжения 7.5 угл. мин. на белом пучкеизмерялись интегральные коэффициенты отражения Rи Rдля (+) и (-) спиновыхкомпонент пучка при изменении магнитного поля приложенного к образцу в его плоскости.Измерения проводились сначала при нарастании магнитного поля от 0 до 470 Э, затем приего убывании до 0. На основе этих данных для каждого значения поля была определенавеличина P с использованием соотношения:представлена на Рис.43.90PR  RR  R.

Зависимость P от H0.40.3P0.20.10.0-0.1-0.2050100 150 200 250 300 350 400 450H,ЭРис. 43. Кривая поляризации P отраженного пучка от многослойной периодической магнитнойFe/Co наноструктуры в зависимости от напряженности магнитного поля H .Как следует из Рис.43, вид зависимости поляризации от поля имеет гистерезисныйхарактер. На кривой можно выделить три характерные точки; 1 – при H = 30 Э P < 0; 2 – приH = 102.5 Э P = 0; 3 – при H = 472 Э P > 0 и максимальна по величине. Эти три характерныеполя были выбраны для измерения коэффициентов отражения нейтронного пучка отмногослойной периодической магнитной Fe/Co наноструктуры.

Для каждого из трехзначений поля измерения проводились на трех углах скольжения (7.5, 12.5 и 30 угл. мин.),чтобы охватить требуемый диапазон по переданному импульсу. На Рис.44 представленыэкспериментальные и расчетные (сплошные линии) кривые коэффициента отражения R  иR  от многослойной периодической магнитной Fe/Co наноструктуры в зависимости отпереданного импульса для обеих спиновых компонент пучка и для трех значенийприложенного к структуре магнитного поля H 30 Э (а), 102.5 Э (б), 472 Э (в).911.230 ЭRR+R-1.00.80.60.40.20.00.010.020.03Qz , A-10.040.05а1.2102.5 ЭRR1.0+R0.80.60.40.20.00.010.020.03Qz , A-10.040.05б921.2472 ЭR1.0R+R-0.80.60.40.20.00.010.020.03Qz , A-10.040.05вРис. 44 а, б, в.

Экспериментальные и расчетные коэффициенты отражения в зависимости отпереданного импульса при магнитных полях 30 Э (а), 102.5 Э (б), 472 Э (в).Расчетные кривые коэффициента отражения были получены с помощью программногопакета “Motofit”. Для расчетных кривых на рис. 44 были использованы следующие величинымагнитной индукции: при магнитном поле H = 30 Э B   Bmax / 6 , при H = 102,5 Э B  0 , приH = 472 Э B  Bmax / 2 .

Параметры Брэгговских максимумов первого порядка (Рис.44) дляобеих спиновых компонент нейтронного пучка при магнитных полях 30, 102.5 и 472 Эпредставлены в Таблице 6. Из этой таблицы следует, что коэффициенты отраженияБрэгговских максимумов первого порядка для магнитных полей 30, 102.5, 472 Э меняютсяочень слабо. Из Рис.44 и Таблицы 6 также следует, что с увеличением магнитного поля для(+) спиновой компоненты пучка положения Брэгговских максимумов QB и величиныграничных переданных импульсов Qгр возрастают, а для (-) спиновой компоненты пучкаположения Брэгговских максимумов QB и величины граничных переданных импульсов Qгр ,93напротив убывают. При магнитном поле 102.5 Э имеет коэффициенты отражения положенияБрэгговских максимумов первого порядка QB1 и QB1 практически совпадают и равны 0.033Å-1.

Все это согласуется с расчетными данными, представленными на Рис.42 и в Таблице 5.Таблица 6. Параметры брэгговского максимума первого порядка для обеих спиновых компонентнейтронного пучка при магнитных полях 30, 102.5 и 472 Э.Параметры / Магн. поле30 Э102.5 Э472 ЭQB1 (Å-1)0.0320.0330.034RB1 (QB1 )0.6130.6070.556QB1 (Å-1)0.0340.0330.031RB1 (QB1 )0.6290.5520.581Qгр (Å-1)0,0140,0140,018Qгр (Å-1)0,0160,0160,0123.2.1. Традиционный вариант полного нейтронного поляризационный анализа на примеререфлектометра НР-4М.В 1979 году учеными Арагонской национальной лаборатории (США) был созданпервыйнейтронныйрефлектометр,работающийповременипролетасполнымполяризационным анализом [49].

Установка рефлектометра создавалась для измеренияраспределения магнитной индукции в тонких пленках по глубине. Схема нейтронногополяризационного рефлектометра представлена на Рис.45.94ПоляризаторАнализаторSF1SF2ДетекторОбразецРис. 45. Схема первого поляризационного нейтронного рефлектометраНейтронный пучок по нейтроноводу направляется от источника к поляризатору. Отполяризатора отражается нейтронный пучок со спиновым направлением по внешемумагнитному полю (то есть поляризованный нейтронный пучок).

А нейтроны со спиновыминаправлениями проти магнитного поля проходят через поляризатор и поглощаются напоглотителе. Отраженные поляризованные нейтроны от поляризатора проходят черезпервый нейтронный спин-флипер, который переворачивает направления спина нейтронов(флипер может быть включен или выключен). После первого спин-флипера находитсяобразец. За образцом установлена второй спин-флипер, который работает аналогичнопервому спин-флиперу. Затем нейтронный пучок падает анализатор, который анализуетспиновые состояния падающих нейтронов. Анализатор позволяет пропускать через негонейтроны, только имеющие определенное спиновое направление, а остальные нейтроныпроходят мимо и поглощаются в антиотражающем поглощающем слое.

Наконецпропушенный анализатором нейтронный пучок регистрируется детектором.На нейтронном рефлектометре НР-4М на реакторе ВВР-М в Петербургском институтеядерной физики им. Б.П. Константинова (ПИЯФ НИЦ КИ) тоже используется аналогичнаясхема первого поляризационного нейтронного рефлектометра, где главными компонентамив одной из его мод являются монохроматор-поляризатор, два спин-флипера до и послеобразца, образец, анализатор и детектор.На рефлектометрае НР-4М в качестве монохроматора-поляризатора используетсязеркальный многослойный монохроматор-поляризатор на основе пар Co/Ti. Схемазеркального монохроматора-поляризатора на основе Co/Ti представлена на Рис.46а. Так жена Рис.46б представляется кривая коэффициента отражения от данного монохроматораполяризатора.95010МонохроматорCo/TiмSi-фильтр58NiMoСтеклоSiSiнейтронныйпучокаIntensity , a.u. = 2.0 A/ = 6.5% FWHM-110-210-310СтеклоCd -пластины-4100123456,AбРис.

Характеристики

Список файлов диссертации