Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 69
Текст из файла (страница 69)
1 Интересны результаты исследований с помощью эффекта Месс- 400, Гс бауэра замешенных ферритов-гранатов. Данные свидетельствуют о том, что с ростом степени замещения 3п ионов железа немагнитными ионами эффективные поля на ядрах Гезт 0 как октаэдрической, так и тетраэдрической подрешетки уменьшаются рис. !9.!5. 3ависимости эф$ек(рис. 19.15). Это, судя по всему, обу- тинных полей на ядрах Ге ' и словлено ослаблением обменного вза- Впп" в т'ь „Са.,Ге; „ВпиО~ от имодействия между октаэдрической и содержания олова [140) октатетраэдрической подрешетками желе- эдрическая (1) и тетраэдричеза. Следует отметить, что замещение ская (2) подрешетки ионов железа в тетраэдрических узлах Ъ;~А! Гез Ош ионами алюминия приводит к более резкому уменьшению эффективного магнитного поля на ядрах Гезт октаэдрической подрешетки по сравнению с полем на ядрах в тетраэдрических узлах [97].
В то же время при замещении ионов железа в Уз ,Са,Гез лЯп,О!з ионами олова характер зависимостей Н,ф(х) для тетраэдрических и октаэдрических позиций железа одинаков. Изомерные сдвиги для ядер Геэт в обеих подрешетках Уз,Са,Гез иЯп,О!з не зависят от л [140). 334 Гл. 19. Ядерный гамма-реэонанс (эффекта Мессбааэра) Это свидетельствует в пользу того, что прямое взаимодействие между Зп~+ и гез~ отсутствует.
Особый интерес представляет изучение замешенных ферритов-гранатов с целью выяснения природы эффективных магнитных полей, возникающих на ядрах немагнитных ионов. Так, при исследовании систем гранатов Уз ,СвеЕез еВп,Огя (О < х < 1,5) на ядрах ионов Зп4е обнаружены значительные по величине магнитные поля (более 200 кЭ). Согласно данным Ватсона и Фримена [247) возникновение Н,й, на ядрах немагнитных ионов может быть обусловлено следующими механизмами: !) «примешиванием» Зд-электронов магнитного иона к заполненной оболочке немагнитного, которое должно приводить к «раскомпенсации» последней и давать вклад в Нэз,; 2) поляризацией немагнитного иона обменным полем магнитного, что «раскомпенсируетэ внутренние э-электроны; в результате контактного взаимодействия Ферми на ядре возникает Н„ь; 3) поляризацией электронов проводимости немагнитного иона в магнитной матрице. Так как ферритыгранаты указанных систем являются диэлектриками, третий механизм исключается.
В свою очередь, согласно (110], изомерный сдвиг для ЯдеР олова в тгз Са Рез Вп Ош Равен сдвигУ длЯ Зппч в ВпОз, т.е. плотности электронов на ядрах Зппч в феррите и в ВпОз одинаковы. Следовательно, «примешнвание» Зд-электронов магнитного иона к заполненной оболочке иона олова отсутствует и первый механизм может быть исключен. Итак, Н,ф на ядре Зпиэ в оловозамещенных ферритахгранатах обусловлено поляризацией электронного остова атома олова обменным полем Зд-электронов магнитных ионов.
Для систем замешенных гранатов, в которых магнитные моменты додекаэдрической (с) подрешетки равны нулю, обменное взаимодействие октаэдрической (а) и тетраэдрической (д) подрешеток будет приводить к эраспариванию» электронов ионного остова олова, занимающего октаэдрические позиции. Поэтому возникающее на ядрах Зп"э эффективное магнитное поле будет противоположно направлению намагниченности д-подрешетки и направлению суммарной намагниченности феррита-граната.
В то же время поляризация ионного остова (а-а)-обменным взаимодействием приведет к индуцированию эффективного поля противоположного знака по отношению к результирующей намагниченности. Так как (а-д)-обменное взаимодействие сильнее (а — а)-взаимодействия, результирующее Н,й, на ядрах Зппз будет отрицательным. В системах замешенных гранатов с отличным от нуля магнитным моментом с-подрешетки его направление совпадает с направлением намагниченности а-подрешетки. Следовательно, (с — а)-обменное взаимодействие должно увеличивать положительный относительно результирующей намагниченности вклад в Н,ф, т.е.
уменьшать значение поля на ядрах олова по сравнению с рассмотренным случаем. Однако данные работ (9б, 139) показали, что ЕЕэз, на ядрах олова в Сдз,Св,Рез еВп,Ош такое же, как и в Уз Са,Без гВп,Огь 19 б Результатьь экспериментальных исследований 335 а значит,(с — а)-обменное взаимодействие очень мало. В оловозамещенном иттриевом феррите-гранате характер зависимостей от содержания олова эффективных полей на ядрах Гезт в октаэдрических и тетраэдрических позициях и на ядрах 5п"э в октаэдрических позициях одинаков (см. рис.
19.15). Это говорит о том, что поля на ядрах олова обусловлены обменным взаимодействием соседних ионов Гезг в тетраэдрических узлах по цепи обменной связи Ге~в~; — Оз — 5пл, — Ге~~, Когда с ростом температуры эффективное магнитное поле на ядрах железа уменьшается, уменьшается и поле на ядрах олова. При переходе ионов железа в парамагнитное состояние Н„ь на ядрах олова становится равным нулю. Интересным является результат, сообщенный в [139]: кривые температурных зависимостей на ядрах олова в различных гранатах С<13 .
Са Гез ВпиОш, обладающих точками компенсации, не имеют особенностей в этих точках. Авторы [139] полагают, что данное обстоятельство, возможно, вызвано малостью (с — а)-обменного взаимодействия. Изомерные сдвиги для ядер 5п"э в оловозамещенных гранатах не зависят ни от концентрации олова, ни от температуры. О наличии квадрупольного взаимодействия говорит лишь уширение (примерно на 0,5 мм!с) линии поглощения гамма-квантов, наблюдаемое в парамагнитной области [96]. Заметить квадрупольное расщепление в ферри- магнитной области поликристаллических ферритов-гранатов так же, как н в случае ядер железа, невозможно.
Благодаря наличию спонтанной намагниченности подрешеток редкоземельных элементов в ферритах-гранатах удалось разрешить сверх- тонкую структуру ядерных уровней ионов Е)узь, Тизл, Енз+, 5щзь, уЬз+. На ядрах этих элементов имеются значительные магнитные поля (табл. 19.2). Согласно выводам Ватсона и Фримена [247], в Нь,, на ядрах ионов редкоземельных элементов основной вклад вносит незамороженный орбитальный момент 4г'-оболочки. Исключение составляют Ецз ь и Одз", 47"-оболочки которых заполнены наполовину. Поля на ядрах этих ионов обусловлены поляризацией электронов ионного остова незаполненной 47'-оболочкой.
Установлено, что с ростом температуры Ньй, на ядрах редкоземельных элементов уменьшается в соответствии с уменьшением намагниченности редкоземельной подрешетки. При исследовании ПузГезОш обнаружено, что Н,Ф(85К) 4бл 1 Н„, (300 К) Расчет же Потэнэ [225] показал, что отношение намагниченностей подрешетки диспрозия при этих температурах должно быть равно 4. Удовлетворительное совпадение теоретического и экспериментального значений может служить доказательством пропорциональности эффективного магнитного поля на ядрах редкоземельной подрешетки намагниченности подрешетки.
Согласно теоретическим расчетам [!99] то же самое должно иметь место и для ЕпзГезОш. С другой стороны, 336 1"л. 19. Ядерный гамма-резонанс (эффект Мессбарэра) результаты [221] приводят к выводу о том, что поведение намагниченности подрешетки самария в Яптзре501г сушественно отличается от температурной зависимости Н,Ф на ядрах Бтп14э. Авторы [221[ объясняют это возможным «смешиваниемв между кристаллическим полем и обменным взаимодействием первого возбужденного состояния самария с основным состоянием. Подобное смешивание, согласно [221], больше влияет на намагниченность подрешетки самария, чем на Нвф, приводя к различию их температурных зависимостей. Таблица !9.2 5!кито 1'кИ7' мм/с мм/с дЕ, 7', ммус ) К Источ- Иссл. ядро П„ь, кЭ Феррит пик Яш' " Епг ' Оз 1550л-250 1550т250 ! 180т250 780т150 620т160 340т100 бптзрезО1 — 0,64т0,91 !б 20 80 135 160 300 151 ( !151 О 600тб ЕпзРевОы 670~100 20 570 в=35 — 21,8 т9,1 — 29, 1 т9, 1 — 1,6:с2,3 81 0,5~0,05 90 — 1,6-'1,4 — 1,4~1,4 335т20 8500т1100 4850т600 3300т400 300 15 ы1 !.1,ыо в маг- незии 11уз Еез Отг 20 77 3500т550 !0,9з82,7 8,2т2,7 0,73=об,91 85 1,1~0,9 300 750т150 720~200 1,8 1,8 300 .1.„ыо 400 ТизревОы 90 *) Изомерпнй сленг относительно линии испускания Ен151 в Енрз По рентгенографическим данным редкоземельные ионы ферритовгранатов находятся в центре кубов из восьми ионов кислорода, где электрическое поле кристалла имеет кубическую симметрию.
И все же на ядрах ионов редкоземельных элементов в гранатах имеются значительные градиенты электрических полей, что подтверждено рабо- !9 б Результаты экспериментальных исследований 337 тами [172, 219, 220], в которых на ядрах Еп'з' и Оуш' обнаружены квадрупольные расщепления (табл. 19.2). Как следует из ряда теоретических расчетов [172, !99], последнее может быть обусловлено обменным взаимодействием редкоземельной подрешетки с подрешетками железа.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
