Borovik-ES-Eremenko-VV-Milner-AS-Lektsii-po-magnetizmu (1239152), страница 92
Текст из файла (страница 92)
Действительно, па = гпв — пьл =- (1 — х)от~в~ + (1+ хааа~~ — (1 — х)т~ь = = !Ох+ (1 — х)пьдь, где тв .=- (1 — х)твь + (1 + х)гп~',, =- (1 — х)пь~~ь + 5(1 -1- х) — магнитный момент ионов, расположенных в В-междуузлиях, а шл =- зь = (1 — х)т,,~ = 5(1 — т) — магнитный момент ионов, расположенных в А-междуузлиях. При малых концентрациях цинка этот вывод подтверждается экспериментально. На рис. 24.2 в магнетонах Бора приведены магнитные моменты насыщения при О К для ферритов Ссп ХпГоз04, %1,Х|т,Гез04 и Мп| Хп Гез04. Для больших концентраций цинка наблюдается отклонение от теоретической кривой.
Последнее объясняется тем, что между В и В ионами (Ге ь и Мээ) действует слабое отрицательное обменное взаимодействие, обычно подавляемое превосходящим по величине отрицательным обменным взаимодействием между ионами подрешеток А и В, в результате которого магнитные моменты подрешеток устанавливаются параллельно друг другу. Когда же в подрешетке А остается мало магнитных ионов Гез+ (из-за увеличения количества ионов Хп~~ ), их магнитный момент не в состоянии ориентировать магнитные моменты ионов подрешетки В, последние устанавливаются взаимно антипараллельно, за счет чего и уменьшается суммарный магнитный момент смешанных ферритов при содержании ХпГез04 более 40% (х > 0,4).
24.2. Магнитные свойства ферритав 445 500 !200~ !000' 800' 300 600,! 200 400 200 .200 0 200 400 Е 'С Ф О 20 40 бО моа., !И Рис. 24 3 Зависимость тачки Кюри й некоторых растворов ферритов от концентрации аитиферромагнитного феррита ХпГеаОв и Сс1ГеаОгп (141, Хп) Ге~О (!); (Са,Хп) ГегОв (2); (Са, С!1) ГеаО! (3) Рис. 24.4. Зависимость начальной магнитной проницаемости от температуры для ряда никель-цинковых ферритов с составом (г!! ,Хп,реаО! при л = 0,2 (!); 0,36 (2); 0,5 (3) и 0,64 (4) Экстраполяционные касательные, проведенные к начальным частям кривых, дают, согласно теории, магнитный момент, равный десяти магнетонам Бора на молекулу для Х)тГез04 (х — — 1). Таким об- 10 разом, в смешанных ферритах Ме,,Хпвре,О„ можно получить большее намагничивание, чем в простых. С увеличением в ферритах со- деРжаниЯ Хп понижаетсЯ точ- !Мс Ма ка Кюри (рис.
24.3), что, по- Со. ' видимому, связано с уменьше- 24! гг ! -'2 нием положительной обменной М8(' энергии в подрешетках. Увели- 0 чение намагниченности и пони- 0 0,2 0,4 О,б 0.8 1,0 жение точки Кюри дает воз- Мере, О, Хпрс, О, можность получать материалы с большой начальной магнит- Рис. 24 2 Магнитный момент насышеной проницаемостью Действи- ния при 0 К, выраженный в магнетонах тельно, вблизи точки Кюри на- Бора, для ряда твердых растворов ферчальная восприимчивость резко ригов возрастает (эффект Гопкинсона) (рис. 24.4). Если у простых ферритов начальная проницаемость порядка 10, то у никель-цинкового феррита М)) в)Хпо звГеа04 можно полУчить начальнУю пРоницаемость более !000 Гс/Э. В технике такой феррит обычно обозначается как НЦ1000.
446 Гл. 24 Высокочастотные магнитные материалы и ик применение где ри магнитная проницаемость при температуре !!! рб магнитная пронипаемость при температуре !з, '3 — температурный коэффициент проницаемости. Один из способов получения температурно-стабильного феррита заключается в том, что к основному цинковому ферриту добавляют небольшое количество крупнозернистого феррита с несколько меньшей точкой Кюри.
Если в данном температурном интервале температурный коэффициент начальной магнитной проницаемости основного феррита положителен и примерно равен по абсолютной величине отрицательному температурному коэффициенту проницаемости добавляемого феррита, то результирующая магнитная проницаемость будет температурно- стабильной.
Увеличить магнитную проницаемость можно, уменьшив величину магнитострикции (см. Э 14.2 и Э 23.1), что достигается подбором смешанных ферритов с кампо!в " нентами, у которых магпито- 1 - 5'О стрикция имеет разные знаки. 2 ~ ),о Так, у магнетита, РезОю магнитострикция положительна: Л, = / о,! = 40 10 з, а у большинства других ферритов — отрицательна 0 01 и меньше по абсолютной величине. Например, у и!г!Рез04 Л, = = — 5.
10 ", а у СцРеяО! Л„= = — 26 !О ь. Небольшая прибавка ионов Ре + к простым и смешанным ферритам может привести к уменьшению магнитострикции, а следовательно, к увеличению магнитной проницаемости. Прибавка к никель-цин- ковомУ феРРитУ, ч)!озХпотРез04, небольшого количества Род~О (примерно 0,536) приводит к увеличению магнитной проницаемости приблизительно в 5 раз. На рис. 24.5 для рассматриваемых ферритов приведены зависимости магнитной проницаемости и тангенса угла потерь от частоты.
Как видно из рисунка, одновременно с увеличением 6000 2500 !000 св 100 1О ! 000! 1О' 10' 1О 1О' !О' й!ц Рис. 24.5. Частотная зависимость магнитной проницаемости (сплошные линии) и тангенса угла потерь (пунктир) феррита, состоящего из 30",ь никелевого и 709ь цинкового ферритов. / †. содержащего 0,4% РеО, 2 -- около 0,1% РеО У марганец-цинковых ферритов также можно получить начальную магнитную проницаемость 1000 ГсгЭ, и даже 3000 ГстЭ.
Подобные ферриты обозначаются МЦ!000 и МЦЗООО соответственно. К сожалению, магнитная проницаемость указанных ферритов сильно зависит от температуры и магнитного поля. В небольшом интервале температур температурную зависимость проницаемости можно записать как 24.3. Некоторые магните-оптические явления в ферритах 447 проницаемости примерно в два раза возрастает и тангенс потерь. Выбор того или иного феррита зависит от конкретных предъявляемых к ним требований.
Магнитную проницаемость можно увеличить текстуированием ферромагнитных деталей. Деталь, изготавливаемая из феррита с одноосной магнитной анизотропией, текстуируется следующим образом. Феррит, раздробленный в мелкий порошок, прессуется в магнитном поле, приложенном в направлении предполагаемой текстуры. При этом все частицы ориентируются своими направлениями легкого намагничивания вдоль магнитного поля и в таком положении запрессовываются. Получается деталь с требуемым направлением легкого намагничи- о, вания. Магнитная текстура появляется также и при наличии в феррите внутреннего механического напряжения (см.
гл, 23). Так, если б феррит имеет отрицательную магнитостРикгГию насыщениЯ, векто- Рис. 24.8 Ориентация векторов нары его намагниченности ориенти- магниченности доменов в феррируются вдоль направления сжатия товом стержне, имеющем отрица(рис. 24.6). тельную константу магннтострик- Ферриты с большой магнит- цни, под действием а) односторонной восприимчивостью можно по- него растягиваюшего и б) одностолучить, следуя методу, применяв- роннего сжимающего напряжения шемуся при изготовлении пермаллоя 78 (см.
Э 23.4), т.е. приготавливая смешанный феррит из компонент с положительной и отрицательной константами анизотропии. Подходящими для этого являются гексаферриты, которые могут иметь как одно направление легкого намагничивания (константа анизотропии К1 положительна), так н плоскость легкого намагничивания (константа анизотропии отрицательна) (см. ф 24.1) 1100). ф 24.3. Некоторые магнито-оптические явления в ферритах При прохождении плоскополяризованной электромагнитной волны через ферромагнетик вдоль направления его намагниченности плоскость поляризации поворачивается на угол, зависящий от толщины и от степени намагниченности пройденного материала. Этот эффект называется явлением Фарадея.
В металлических ферромагнетиках его удается наблюдать только в тонких оптически прозрачных пленках (толщиной !00 —: 1000 А) из-за большого поглощения энергии электромагнитной волны токами Фуко. В ферритах поглощение энергии мало благодаря большому омическому сопротивлению, поэтому явление 448 Гл. 24 Вььсокочастотньье магнитные материалы и ик применение Фарадея можно наблюдать при прохождении электромагнитной волны через образцы толщиной в несколько сантиметров. Для случая, когда через феррит проходит волна сантиметрового диапазона (частотой 10'о Гц), а потери в феррите малы (рабочая частота далека от резонансной, при которой благодаря увеличению магнитной проницаемости потери возрастают), угол вращения плоскости поляризации ф хорошо описывается формулой — уе 77 Рис. 24.7 Зависимость поглощения от подмагиичивающего поля правая (1) и левая (2) поляризация где е — диэлектрическая постоянная, зависящая от частоты; 7 — намагниченностьд з длина пройденного слоя феррита; 7 гиромагнитное отношение.
Следовательно, угол поворота плоскости гьоляризации электромагнитной волны при прохождении феррита зависит от степени намагниченности образца, его диэлектрической проницаемости и от пройденного в феррите расстояния. Ориентировочно для типичных ферритов угол вращения плоскости поляризации составляет несколько десятков градусов на 1 см длины. Направление вращения плоскости поляризации зависит не от направления распространения электромагнитной волны, а только от направления намагниченности феррита. Процесс вращения плоскости поляризации электромагнитных волн в феррите можно описать следующей схемой.
При входе в феррит плоскополяризованная волна распадается на две волны, поляризованные по кругу (право- и левовращающуюся). Они распространяются в феррите с различными скоростями, поэтому выходят из гиротропной среды с некоторой разностью фаз и, складываясь, дают результирующую ! плоскость поляризации, повернутую на некоторый угол. В общем случае, когда поглоцгение этих волн различно, по 2 выходе образуется эллиптически-поляризованная волна. Угол поворота оценивается по ее большой полуоси. Внутри феррита поглощение правовращающейся волны сильно зависит от резонансной частоты. Из рис.
24.7 видно, что при резонансном поле поглощение этой волны (кривая 7) достигает максимума, в то время как поглощение левовращающейся волны (кривая 2) монотонно изменяется с изменением напряженности приложенного поля. Напомним, что согласно классическим представлениям прецессия вектора намагниченности (спиновых моментов) совершается по часовой стрелке, если смотреть вдоль приложенного магнитного поля, 24 4 Некоторые применения еысоконастотнв|х ферромагнетикое 449 При распространении электромагнитной волны перпендикулярно к направлению намагниченности наблюдается явление двойного луче- преломления (эффект Коттона †Муто).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
