Krinchik-GS-Fizika-magnitnyh-yavlenii (1239154), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Если <!!((<оо, то в (5.4.4) можно пренебречь резонансным членом и получить для х(<о) релаксационный спад в виде х(о!) = (5.4.11) +'.' 1)' При релаксационной частоте <н амплитуда раскачки границы в переменном поле уменьшается вдвое. Упругий коэффициент а легко опреде.чается нз статических измерений, коэффициент трения Р— из выражения <о! — — а/р, а подвижность границы по определе- нию На рис. 5.16 представлены экспериментальные зависимости х(<о) для гольмиевого феррита-граната при различных температурах, а о г х /о го ю /оо гоо 5оо /ооо р,«гн Рнс.
5.16. 14рнвк<е частотной зависимости вмвлитуды раскачки доменной границы в НоГе02, го«ученике магнитооптическим методом на рис. 5.17 вычисленные значения подвижностей доменных границ для различных ферритов-гранатов. Заметим, что релаксационные спектры для магнитной восприимчивости типа представленных на рис. 5.16 являются одной из основных характеристик радиотехнических ферритов, поскольку онп определяют рабочую частотную область данного материала. Завершая рассмотрение релаксации доменной границы, напомним, что учет коэрцитивности материала (в хороших материалах при сравнительно больших внешних полях ею можно пренебречь) проводится путем вычитания из действующего поля эффективной 317 высоты потенциальных барьеров, критического поля Н„или, что в данном случае то же самое, коэрцитивной силы Н„т.
е. о= — т!(!Н! — Н), !Н! ~ Н,. (5.4.!3) 4000 7000 7000 500 з00 т00 + ~+ ЕиГЕ00 '~, Тт Ге0з 'гГн0 ших Н, можно сделать на основании самых общих соображений. Ясли вспомнить (2 3.7), что движение доменной границы можно рассматривать как прецессню спинов, находящихся внутри доменной границы, в поле Нз= — 4п(,„, можно легко получить выражение для предельной скорости движения 186'иной доменной границы п„ри,, Понятно, что величина Нз не может превысить значения — 4п!з, поэтому, воспользовавшись формуламц (3.7.26) и ° '~ (3.7.27) н оценкой 6'=п)б, потучаем перез = — —, -----. — у4п(з =- 46у(, = 4 пу7, — ° (5.4.15) Понятно, что это в завышенное значение для критической скорости, поскольку в рассмотренном случае движущаяся граница полностью изменяет свою блоховскую структуру. Однако, во-первых, мы увидим, что реальное расчетное значение критической скорости всего в два раза меньше полученного и, во-вторых, здесь отчетливо видно, что существование критическон скорости имеет не диссипативную, а гироскопическую природу.
Уокер 18! первый поставил вопрос о существовании критической скорости движения плоской бесконечной границы и получил для нее формулу (5.4. 16) 100 150 700 2Ф,700 ХУ0 Т й Рис. 5.!7. Тез|пературнаи зависимость подввжнссти доменных границ в ортофер- ритах, полученная из измерений типа представленных на рнс. 5.16 В важном случае движения цилиндрического домена в неоднородном магнитном поле уравнение (5.4.13) преобразуется в о= ~ ()ЬН! — — Н,)~, )ЛН~ ) ', (5.4.14) 2 п где ЛН= с! —, г( — диаметр ЦМД.
дО дх Очень интересен вопрос о предельной скорости движения доменной границы. Интерес к этой проблеме возрос в последнее время из-за практической важности скорости движения доменных границ в устройствах с ЦМД. Само утверждение, что предельные режимы в скорости движения доменной границы должны существовать, т. е. что формула (3.7.!8) не может остаться справедливой прн сколь угодно боль- 318 Тот факт, что численный коэффициент в (54.16) всего в два раза меньше по сравнению с (5.4.!5), можно истолковать таким образом, что граница при скорости озг еще сохраняет свою структуру, но составляющая намагниченности на ось х уже достигла величины, сравнимой по порядку, с 7,.
Для тонких пленок и пластинок толщиной й расчеты спрн, с учетом структуры границы и влияния поверхности проводили Шлеманн и Слончевский, и в результате Слончевскнм 19] получены формулы для пикового значения критической скорости ор -— — 24 уА,'й )/К (5.4.17) (5,4.18) па=- 7,1уА,'й~ К . Причины, приводящие к появлению вертикальных блоховских линий в доменных границах, рассмотрены в $3.5 и 3.6. Возможность появления в границе также и горизонтальных блоховских линий можно пояснить на примере 180'-ной доменной границы, 319 и для критической скорости в режиме установившегося движения с учетом не только вертикальных, но и горизонтальных блохов- ских линий (в том числе и процессов их генерации, движения и .аннигиляции в границе) 320 расположенной в тонкой пластинке в плоскости ха ( р ~ ицы). сь легкой анизотропии параллельна оси г, поэтому вектор намагниченности в соседних домена.
нах направлен ри такой геометрии в центральном сечении рассмат- риваемой 180'-ной границы вектор 1, должен б л б вдоль оси х. О н ен ыл ыть направлен и х. Однако магнитные полюса соседних доменов ст мятся повернуть векто 1, р р ,, доменной границы вблизи поверхности т ривести к о разован*.по в плоскости ху. Понятно, что это может прив б в границе переходного участка типа блоховской ли ве тнкальн й, й линии, но уже ье ляция таких го и р . о", а горизонтальной. А генерация, движени гнис и анни«и- менной г ани е, оризонтальных блоховских линий в движущей р ц, как показали расчеты Слончевского, оказываю« че ой скоростя ее двп- существенное влияние на величину критич ск В таолице 5,1 приведены расчетные значения о ., о ш,приво,а р л ное значение о„„, полученное в работе [61. сте с тем еле 'ет идно удовлетворительное согласие теории с экс е с экспериментом.
Внес тем следует отметить, что экспериментальные наблю критических ежим . юдения чались и з есь н р . ов движения доменных границ еще толь д много неясного. Например, в работе,"10) болько на- щается, что в монок ристаллах иттриевого ортоферрита достигн т режимы движения г ани р иц со скоростями, значительно превышаю- щими предельную уокеровскую скорость (5.4.!6).
Расчет по (5.4.16) дает для иттриевого ортоферрита значение о «=3200 ° / . =8300 мыс. Наблю а получено экспериментальное значение о = =830 / . д лся только небольшой излом линейной зави- симости о(Н) при о=3400 м/с (Н=70 Э), который можн и , который можно интер- также, что р р к к проявление уокеровского механизма.
3 . аметим для слабых ферромагиетиков необходим . Д вать п о причине малости 1, уже недостаточно рассма оп и .. ' три- 4л1, а рецессию спинов только в размагничиваю щем поле границы нов во внешнем магнитно, л „а необходимо учитывать и непосредственн и но прецессию -пню внешнем магнитном поле Н (для иттриевого ортоферрита В заключение этого параграфа кратко рассмотрим вопрос об особенностях ядерного магнитного резонанса (ЯМР в нетиках. На пе вый вз первый взгляд не видно никакой связи между движе- нием доменных г ани р ц в переменных магнитных полях и резонанс- ной прецессией ядерного спина. Однако именно в ферромагнетиках у у . Дело в том, что для ядер, находящихся внутри движущихся доменных границ ферромагнетика, интенсив- ность ЯМР увеличивается примерно в 10' †!О' осн в — раз, и поэтому в о условлен как раз этими овном наблюдаемый сигнал ЯМР обусл Поясним это на простой модели. Пусть образец состоит из малых сферических частиц радиуса г, каждая из которых являет- ся двухдоменной, и !80'-ная доменная граница ра олусферы.
ри наложении переменного радиочастотного Н аница будет колебаться с амплитудои 2х Если х<6 поля гр т я спин, где 6 — ширина границы, то угол, на который поворачивае с находящийся в перемагничивающемся объеме, в среднем равен 0 =- —" (5.4.19) 6 Из-за колебания спина на угол 0 возникает поперечная переменная, слагающая поля на ядре Н~, которая при малых 9 равна Нь = Н„О.
(5.4.20) Переменные поля Н и Н~ имеют одинаковую частоту, и их роль в ЯМР будет определяться отношением их амплитуд. Отношение з!н = Нь~/Н назовем коэффициентом усиления ЯМР по полю. Тогда из (5.4.19) и (5.4.20) получаем л Н„х (5.4.2!) и иь Отношение х/Н оценим, предполагая, что начальная восприимчи- вость сферических частиц равна восприимчивости формы 1/У='/,л ($ !.2). Тогда, с одной стороны, 1=Н//У, а с другой 1=3лг'х/,/4лгз и х/Н= г/л1,. В результате Чн= Н,. (5.4.22) 61, Подставляя сюда значения Н„=2,2 10з Э и 1,=1400 Гс для кобальта (на котором в 1959 г. Госсард и Портис впервые обнаружили ЯМР в ферромагнетиках), а также принимая г/6=10, получаем з!и=!600.
Поскольку интенсивность поглощения мощности при наблюдении ЯМР пропорциональна квадрату амплитуды действующего радиочастотного поля, т. е. коэффициент усиления ЯМР по мощности з!р — — з!й, получаем, что даже при учете объема, занимаемого доменйой границей, сигнал ЯМР должен усилиться за счет рассмотренного эффекта более чем в 10" раз. Аналогичное усиление сигнала ЯМР в объеме домена за счет восприимчивости вращения к,'р также происходит, но должно иметь значительно меньшую величину. Отметим также другую существенную особенность ЯМР в ферромагнетиках. Поскольку резонансная частота ЯМР определяется величиной постоянной слагающей действующего на ядро магнитного поля, а это поле в ферромагнетиках составляет величину 10' — 10' Э, то частота ЯМР оказывается сдвинутой в длпнноволновый диапазон на несколько порядков по сравнению с частотой ЯМР в неферромагнитных веществах.
Экспериментальное обнаружение ЯМР в ферромагнетиках задержалось, поскольку это обстоятельство не учитывалось. 321 й зни МАГНИТООПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ. МАГНИТНАЯ ВОСПРИИМЧИВОСТЬ НА ОПТИЧЕСКИХ ЧАСТОТАХ Намагниченный ферромагнетик (так же, как н дна- и парамагнитные вещества), помещенный во внешнее магнитное поле, обнаруживает свойства двойного кругового и линейного двупреломления и дихроизма. Это приводит к появлению различных магнитооптических эффектов на проходящем и отраженном поляризованном свете.
Взаимодействие света с магнитоупорядоченными кристаллами отличается такими особенностями, которые дают основание выделить вопросы, относящиеся к физике магнитооптических явлений в магнитоупорядоченных кристаллах. Открытие и исследование целого ряда оптических эффектов, существующих только в магнитных кристаллах, позволяют говорить о том, что оптика магнитных крпсталлов оформилась в самостоятельное направление.
Рис. 5 !8. Класснфикапня магнитооптических эффектов в ферромагнетиках. Эффекты отражения: а — полярное намагничивание, ! — полярный эффект Керра. 2 в изменение интенсивности линейно-поляризованного света; б— меридианальное намагничивание, ! — меридианальный эффект Керра, 2 — изменение интенсивности линейно. поляризованного света; а — экваториальное !поперечное) намагничивание. ! — экваториальный эффект Керра, 2 — ориентапнонный магнитооптический эффект.
Эффекты прохожденкя; г †продольн намагничивание, эффект Фарадея; д †поперечн намаг- ничивание, эффект Фохта Можно на магннкооптнку ферромагнетиков взглянуть и с другой стороны, как на распространение исследования динамических свойств магнитных кристаллов вплоть до частот оптического диапазона. Исследование магнитоупорядоченных кристаллов магнитооптическими методами стало за последние годы одним из популярнейших направлений в физике магнитных явлений. Наряду с этим магнитооптические методы находят все большее распространение и в технике.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
