Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 82
Текст из файла (страница 82)
(22. 13) Значения аффективных полей, входящих в выражения (22.12), определяются следующим образом: н = — —; н= — —. дФ дФ т— (22. 14) Решения уравнений (22.12) при дополнительных условиях (22.13) находятся в виде гармонических колебаний малой амплитуды: гп = пто + р ехр Ошс+ 1сг); 1 = 1о + А ехр ( уш1 + 1сг) . (22.15) 22лд Метод определения энергетической и!ели 397 Здесь гпо и 1о равновесные значения векторов ферро- и антиферромагнетизма соответственно. Поскольку амплитуды колебаний малы, р, « то, Л « 1о. Это обстоятельство учитывается при линеаризации уравнений (22.12); квадратами р, Л и их произведениями пренебрегается. Так как мы ищем решение, соответствующее антиферромагнитному резонансу — однородной прецессии, в решениях (22.!5) следует положить Ь = О.
Рассмотрим подробно частный случай двухподрешеточного антиферромагнетика (А ) 0) с анизотропией типа «легкая ось> (Ь < О, т.е. 1о ~ з). Пусть (для упрощения) а =- 0 и внешнее магнитное поле ориентировано строго по --оси, а по напряженности меньше поля опрокидывания магнитных подрешеток. Тогда прецессия, очевидно, совершается вокруг з-оси и з-компоненты векторов гп и 1 являются константами. Учитывая сказанное выше, можно записать (оэ — О, гное — гл ее — пчо — О, )г=(О,О,Ь,); Ь,<Ь„; Н,, = — Атх', Н„„= — Апгч; Н„, = — Агп, + Ьй Н,=Н!„=О; Н,= — Ые.
Тогда уравнения (22.12) перепишутся следующим образом: .ог 1 — ре — Ьр„+ ЬЛ„= О; ч 2"-Ря+Ьце — ЬЛ. =О; у г' — Ле — (А — Ь)Є— ЬЛя — — 0; т 1 — Л, + (А — Ь) р, ч- ЬЛ, =- О. ш1 ч = у (х/А~6~ ~ !г) . (22. 16) Не останавливаясь подробно на рассмотрении других частных случаев, суммируем для них лишь результаты (см.
рис. 22.1). Б. Экспериментальные исследования антиферромагнитного резонанса. Методика этого исследования принципиально ничем не отличается от методики изучения электронного парамагнитного резонанса (9 !7.б), если внешним магнитным полем удается сместить резонансную частоту в область, доступную для радиоспектроскопии.
Однако частоты антиферромагнитного резонанса анизотропных антиферромагнетиков обычно попадают в субмиллиметровую область. Это означает, что для смещения частоты в область, доступную радиоспектроско- Приравнивая определитель этой системы нулю, находим вековое урав- нение для частот антиферромагнитного резонанса, решения которого получаются в виде 398 Гл. 22 Антиферроиагнимньгй резонанс пни — сантиметровый или миллиметровый диапазон длин волн — необходимы очень сильные магнитные поля напряженностью 10з Э и более. Такие поля получаются в соленоидах со сверхпроводящей обмоткой или в обычных соленоидах, но в течение короткого промежутка времени.
В последнем случае без особого труда могут быть получены поля напряженностью до 300 кЭ при длительности импульса порядка 10 з с, если соленоид охлажден жидким гелием или водородом. Следует, однако, иметь в виду, что понизить частоту внешним магнитным полем МОЖНО ЛИШЬ У ОДНОЙ, НИЗКОЧаСтОтНОй чт1-МОДЫ аитнфЕРРОМаГНИтНОГО резонанса. Таким образом, рассматриваемым методом не всегда можно восстановить всю картину антиферромагнитного резонанса. Кроме того, применять при использовании импульсных магнитных полей методы регистрации, повышающие чувствительность радиоспектроскопов, становится трудно '). В последнее время при исследовании антиферромагнитного резонанса все чаще применяется оптическая методика. Это объясняется тем, что частоты антиферромагнитного резонанса анизотропных антиферромагнетиков, по крайней мере высокочастотных шь-мод, часто попадают в так называемую длинноволновую инфракрасную область спектра, охватывающую диапазон длин волн от ! мм до 100 мкм.
Схема одной из простейших установок, применяемых для изучения антиферромагнитного резонанса в указанной спектральной области (148], приведена на рис. 22.3, Излучение источника 1 (глобар з) или ртутная лампа) проектируется на входную щель 5 монохроматора с помощью эшелетта 2 з), осуществляющего одновременно предварительную фильтрацию излучения, и сферического зеркала 3. Входная щель 5 раскрывается синхронно с выходной щелью 9. Перед входной щелью устанавливается селективный модулятор 4, представляющий собой пластинку из кристалла (чгвС! (или 1!г', или Сз1— в зависимости от рабочей спектральной области).
Колебание этой пластины с помогцью специального вибратора модулирует интенсивность излучения в рабочем длинноволновом диапазоне, а так как она прозрачна в коротковолновой области, не модулирует остального излучения. Усиление сигнала детектора происходит лишь на частоте модуляции; тем самым достигается значительная фильтрация полезного сигнала от мешающего коротковолнового излучения.
Входная щель ') Радноспектроскоп для работы с импульсными магнитными полями достаточно подробно описан в работе (156) а) Глобар — стержень из спрессованного порошкообразного карборунда— употребляется в качестве источника инфракрасного излучения. Разогрев глобара до рабочей температуры (1200 'С) производится током з ) Эшелетт — особая плоская дифракционная решетка, способная концентрировать большую часть энергии в определенном порядке спектра. Эффект достигается тем, что штрихам решетки придают треугольную форму 399 22.1. Метод определения энергетической цгали 1О о Рис.
22 3 Схема дифракционного спектрометра для исследования спектра кристаллов в длинноволновой инфракрасной области (а) 1 — источник излучения; 2 — эшелетт, 3 — сферическое зеркало; 4 — селективный модулятор; 5— входная щель; 6, !3, 16, 17, 20 — 22 — зеркала; 7 — диспергирующий эшелетт; 8, 19, 24 — плоские фильтры; 9 — выходная щель; 10 — шаговый мотор; 11— блок фильтров; 12 — фильтр-эшелетт; 14 — поляризатор излучения; 15, 23— окна; 18 — криостат; 26 — детектор излучения.
Схема спектрометра Фурье (6): 1 — подвижное зеркало; 2 — неподвижное зеркало; 3 — светоделителги 4 — источник излучения; 6 — растровая система; 6 — ячейка с образцом; 7 — приемник излучения; 8 — интерферограмма; 9 — аналогово-цифровой преобразователь; 10 — вычислитель; 11 — спектр расположена в фокальной плоскости сферического зеркала б, которое направляет параллельный пучок на диспергирующий эшелетт 7; 10 — шаговый мотор, на оси которого укреплены кристаллические пластины солей ()х)аС), Ь(Г, Св)) для проверки мешающей коротковолновой радиации. Наличие этого устройства существенно облегчает работу прибора, поскольку позволяет определить интенсивность мешающей коротковолновой радиации в установке без нарушения вакуума.
Необходимость вакуумирования установки очевидна вследствие поглощения длинноволнового инфракрасного излучения атмосферой. К определению коротковолновой радиации необходимо прибегать при работе с сильно поглощающими длинноволновое инфракрасное излучение образцами, которые могут и не поглощать коротковолновую радиацию, а следовательно, создавать ложные полосы пропускания. Блок Гль 22 Антиферрог«агнияный резонанс фильтров 11 содержит кристаллы остаточных лучей, матированные зеркала, а также плоское зеркало для настройки оптической схемы по видимому свету; 12 — фильтр-эшелетт, 14 — поляризатор излучения, состоящий из тонких полиэтиленовых пленок, установленных под углом Брюстера относительно проходящего почти параллельного пучка.
Зеркала 13, 15, 17 фокусируют излучение на образец, что дает возможность исследовать образцы небольших размеров ( 5 мм) без ограничения световых пучков. Охлаждается образец в крностате 18, который располагается между полюсами электромагнита. Зеркала 10, 20, 21, 22 собирают излучение на приемную площадку детектора, удаленного на расстояние около метра от магнита во избежание влияния магнитного поля на работу детектора; 15 и 23 окна из полиэтиленовой или майларовой пленки.
Окно 15 дает возможность разгерметизации части установки при смене фильтров, эшелетта и т.п. Окно 25 разделяет вакуумную камеру и приемник, который обычно должен находиться при атмосферном давлении (например, оптико- акустический приемник). Вакуумное уплотнение магнитной приставки осуществляется полюсами магнита и резиновыми кольцами. Это дает возможность сократить зазор между полюсами магнита (до 20 мм), а следовательно, увеличить напряженность магнитного поля. Сверху в магнитную приставку вводится криостат для работы с жидким гелием, конструкция которого схематически показана на рис. 22.4.
«Палец« — нижняя зауженная часть криостата с прозрачными полиэтиленовыми (или майларовыми) окнами располагается на оптической оси установки между полюсами магнита. Вакуумное уплотнение между криостатом и приставкой обеспечивается резиновым кольцом и прижимным фланцем.
Следующим шагом в развитии исследований инфракрасных спектров магнитоупорядоченных кристаллов стало применение метода фурье-спектроскопии. Преимущества фурье-спектрометров по сравнению с дифракционными приборами фактически вытекают из двух основных составляющих, известных как «выигрыши«Фелжета и Макина.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
