Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Для этого следует наносить на поверхность образца в различных направлениях мелкие царапины. На тех из них, которые перпендикулярны направлению вектора намагничивания, частички оседают как на полюсах. На рис. !2.1 1, а показана доменная структура на поверхности кристалла, составляющей небольшой угол с естественной кристаллографической плоскостью, в которой расположено направление легкого намагничивания.
Осадки между доменами имеют вид белых линий. На рис. 12.11, б изображена картина осадка после нанесения на поверхность образца непрерывных вертикальных паранин. По линиям осадка (короткие вертикальные белые штрихи) видно, что только на 170 ря 12. доменная структура феррамагнетикое Крнстахюграфнческиеосв . ~ О.! чч~ Рис 12.11. Порошковые фигуры на поверхностях монокристалла из кремнистой с~али; а) чистой; б) с вертикальными параллельными царапинами; е) с двумя взаимно перпендикулярными рядами царапин; г) границы доменов н направле- ния их намагниченностей, восстановленные по фотографии е части доменов царапины оказались перпендикулярными к направлению их намагниченности. На рис. 12.11, е показана картина осадка после нанесения двух взаимно перпендикулярных рядов царапин.
На одних доменах осадки появились на вертикальных царапинах, а на других— на горизонтальных. Па рис.!2.11, г приведена схема, изображающая границы доменов и направления их намагниченности, восстановленные по фотографии в. Причину оседания тонкого ферромагнитного порошка на стыке двух магнитов (или двух доменов) можно объяснить действием градиента магнитного поля, приводящего к появлению силы, равной мН(аН)г)х)х, где м — магнитная проницаемость частицы; Н вЂ” напряженность магнитного поля в данном месте; дН/дх — градиент поля в некотором направлении х; ц — объем частицы. Если размеры частиц малы (менее 1000 А), следует учесть, что они находятся во взвешенном состоянии в жидкости. Поэтому распределение их плотности лучше описывать больцмановской функцией распределения [129). Поскольку магнитная энергия частицы в поле Н равна -мН о/2, плотность 2 .
частиц р(Н) в точке с их магнитным полем Н связана с их плотностью р(0) в точке, в которой поле равно нулю, соотношением р(Н) = р(0)е 'и едзьт ) (12. 14) (под плотностью частиц здесь понимается их количество в 1 смз). Из уравнения (12.14) следует, что у частиц наблюдается тенденция концентрироваться в тех участках, где поле Н имеет большее значение. В случае расположения доменов, при котором вектор их намагничивания лежит параллельно исследуемой поверхности образца, должны существовать только локальные поля в переходных слоях между доменами; естественно, порошок осядет именно в этих местах (см. рис. 12.3). Если такой образец поместить в магнитное поле, пер- 72 4 Экспериментальное изу тние ферромагнитных областей 17! пендикулярное наблюдаемой поверхности, функция распределения при- мет вид ( н(Н--'ьлН))си1,, ( мГН~ Ь 2Н7зН + ЬН~)п а 6 где Н поле, приложенное извне; ьзН локальное поле над переходными слоями.
Поскольку поле Н предполагается однородным по всему пространству, учитывать нужно только следующую часть экспоненциальной функции: з к(2Нгл Н -~- Ь Н ) а ехр 21 Р Если в рассматриваемом случае внешнее поле Н направлено так же, как и вектор ЬН, то плотность линий осадка увеличивается по сравнению с их плотностью при отсутствии внешнего поля, т.е. переходные слои выделяются отчетливее.
Если же эти векторы антипараллельны, линии ослабляются и вообще могут исчезнуть. Оба случая действительно наблюдаются на практике. Иа рис. 12.12 приведены порошковые фигуры, возникающие на поверхности кремнистого железа в отсутствие намагничивающего поля и в двух про- Рис. 12.12. Порошковые фигуры на тивоположно ориентированных по- поверхности кремнистого железа; лях. Линий, образуемых порошка- а) в перпендикулярном поверхности выми осадками на поверхности не ма~нитном поле; б) без намагничинамагниченного образца, оказыва ваюгцего поля, в) в антипараллельется в два раза больше, чем на ном случаю а магнитном поле намагниченных.
Порошковые линии на рис. 12.12, в находятся между порошковыми линиями рисунка 12. 12, а (ем. сетку) . 2. Электронно-оптический метод ПВ. Спивака. Для обнаружения доменной структуры здесь применяется метод эмиссионного микроскопа (рис. 12.13). Исследуемый образец используется в качестве холодного катода !. Эмиссия электронов с образца достигается путем его бомбардировки первичным пучком электронов из электронной пушки 2. Эмиссия не однородна по всей поверхности из-за влияния магнитных «микролинзь доменов, различно намагниченных по отношению к поверхности катода. Изображение этих неоднородностей получается при помощи магнитной линзы 3, которая одновременно намагничивает исследуемый образец.
Анодом служит охватывающее внутреннюю стенку трубки покрытие 4. Видимое изображение возникает на люминесцирующем экране б. В дальнейшем Г.В. Спивак с сотрудниками заменили эмиссию вторичных электронов эмиссией фо- Рл 12. Доменная структура ферромигнетикое 172 тоэлектронов, покрыв исследуемую поверхность ферромагнетика очень тонким сурмяно-цезиевым слоем (рис. 12.14).
Описанными способами были получены вполне четкие изображения доменной структуры кобальта (рис. 12.15). Преимущество электронно-оптического метода перед порошковым заключается в том, что он дает принципиальную Рис. 12.15. Доменная структура на поверхности, перпендикулярной к гексагональной плоскости монокристалла кобальта, полученная с помощью фотоэлектронного микроскопа (а, б) н порошковым методом (е). В случаях а и б поверхность подмагничена в противоположных направлениях, что приводит к различив знака контрастности электронно-оптического изображения (см, отмеченные стрелками участки) возможность изучения доменной структуры при высоких температурах; при использовании порошкового метода это затруднено из-за испарения жидкости.
3. Магнитооптический метод наблюдения доменной структуры. В магнитооптическом методе используется явление Керра. Дело в том, что если поляризованный луч света падает на намагниченный ферромагнетик, плоскость поляризации отраженного луча поворачивается на некоторый угол, пропорциональный интенсивности намагничивания исследуемого образца. Направление поворота зависит от направления вектора намагничивания. Так, если поляризованный луч света напра- Рис 12 13.
Схема эмиссионного микроскопа: 1 — холодный катод (исследуемый образец), 2 — электронная пушка, 3 — магнитная линза; 4 — анод; б — катодолюминесцирующий экран Рис. !2.!4 Фотоэлектронный микроскоп: ! — сурьмяно-цезиевый катод с подложкой из исследуемого ферромагнетика; 2 — короткофокусная панцирная магнитная линза; 3 — флюоресцирующий экран; 4 — источник освещения 12.5.
Доменная структура в магнитно-многоосном кристалле 173 вить на поверхность (0001) кобальта, то при отражении плоскость поляризации повернется на 0,25' от первоначального направления, причем каждый из соседних доменов поворачивает ее в свою сторону. На пути отраженного пучка света устанавливается анализатор, причем таким образом, что поляризованный пучок, отраженный от одной группы доменов, полностью гасится, в то время как свет от другой группы проходит сквозь анализатор. В результате на установленной за ним фотографической пластинке получается изображение доменной структуры. Подобные наблюдения, впервые проведенные Вильямсом и Фестером, позволили получить отчетливую картину доменной структуры кобальта.
В настоящее время этот метод используется для изучения доменной структуры многих ферромагнетиков. В ферромагнитных образцах столь тонких, что они частично прозрачны для видимого света (пленки толщиной около !О ' †: 1О в см), доменную структуру можно исследовать, пользуясь эффектом Фарадея: плоскость поляризации поляризованного пучка света, прошедшего через домены, вращается, причем угол вращения зависит от направления вектора намагничивания домена [197). Картина, как и в предыдущем случае, наблюдается с помощью анализатора. Кроме описанных методов изучения доменной структуры, в настоящее время в некоторых случаях структура и толщина слоев между доменами изучается по рассеянию поляризованных нейтронов при прохождении их пучка через ферромагнетик. 9 12.5.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
