Разработка и применение экспериментальных методов исследования магнитных свойств кристаллов с помощью дифракции резонансного гамма-излучения

• Автор: Саркисов, Эдуард Рубенович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 c. : ил

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Мессбауэровская дифракция на магнитоупорядоченных кристаллах

1.2. Исследования магнитных свойств кристаллов

Глава II. АППАРАТУРА. МЕТОДИКА И ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1. Мессбауэровский дифрактометр

2.2. Методика измерений

2.3. Исследуемые образцы

Глава III. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ НАМАГНИЧИВАНИЯ КРИСТАЛЛОВ

МЕТОДОМ МЕССБАУЭРОВСКОЙ ДИФРАКЦИИ

3.1. Наблюдение процессов намагничивания гематита

3.2. Исследование процессов намагничивания бората железа FeBOg

Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ МЕССБАУЭРОГРАФИЧЕС-КОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ МАГНИТНОЙ СТРУКТУРЫ МОНОКРИ-. СТАЛЛА Fe3B06
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Одной из активно развивающихся в последние годы областей физики, в которой используется эффект Мессбауэра [1,2], является дифракция резонансного гамма-излучения на кристаллах [3,4] - мессбауэровская .дифракция.
При рассеянии мессбауэровского излучения на кристаллах, содержащих резонансные ядра, кроме рассеяния на атомных электронах (релеевского рассеяния) идет и резонансное рассеяние на этих ядрах. Исключительно высокая монохроматичность мессбауэровского излучения, а также тот факт, что сечение ядерно-резонансного рассеяния на несколько порядков больше сечения релеевского рассеяния, обуславливают широкое применение резонансного рассеяния даже для сложных химических [5] и биологических [б] соединений, в которых на одно резонансное ядро приходится до нескольких сотен немессбауэровских ядер.
Следствием анизотропии резонансного рассеяния при наличии сверхтонкого расщепления является отсутствующая в рентгеновской дифракции азимутальная зависимость [4] мессбауэровских дифракционных максимумов на монокристаллах, т.е. зависимость ядерной амплитуда рассеяния от нацравления магнитных и электрических полей на ядрах. Наличие такой зависимости позволяет применять мес-сбауэровскую .дифракцию для исследования магнитной и электрической структуры кристаллов.
Экспериментальные исследования в настоящей диссертационной работе основаны на существовании зависимости амплитуды ядерно-резонансного рассеяния от ориентации сверхтонких магнитных полей на

рассеивающих ядрах [7] и направлены на выяснение магнитных свойств кристаллов с помощью мессбауэровской .дифракции, а именно: изучение процессов намагничивания и перемагничивания кристаллов, наблюдение магнитной анизотропии, установление спинового упорядочения в кристалле и т.п. Другими словами, работа посвящена практической реализации метода установления магнитных свойств кристаллов с помощью дифракции мессбауэровского излучения, т.е. метода магнитной мес-сбауэрографии [8].
Необходимо отметить, что до настоящего времени единственным реализованным методом прямого определения магнитной структуры кристаллов был метод магнитной нейтронографии [9], к недостаткам которого следует отнести: необходимость наличия ядерного реактора, кристаллов больших размеров; невозможность исследования кристаллов селективно по их толщине; серьезные трудности, а иногда и невозможность, исследования кристаллов, содержащих изотоп с большим сечением захвата тепловых нейтронов. Поэтому разработка и практическая реализация другого экспериментального метода определения магнитной структуры кристаллов - актуальная задача.
Кроме того, в силу острого резонансного характера энергетической зависимости сечения взаимодействия мессбауэровских гамма-квантов с ядрами, можно, меняя энергию падающего на кристалл излучения (с помощью эффекта Допплера), обеспечивать проникновение резонансного гамма-излучения в кристалл на разные глубины и, таким образом, исследовать магнитные свойства кристалла с помощью излучения, .дифрагировавшего с различных по толщине слоев кристалла. В совокупности с геометрией эксперимента это позволяет неразрушающим образом исследовать магнитные свойства слоев кристалла, толщины которых находятся в пределах ~0,01 - IOO мкм [IO] . Особый интерес в связи с этой возможностью представляет

проведения измерений, исключающей неопределенность в магнитной предыстории кристалла.
Рентгеновские топограммы, а также малая ширина рентгеновской кривой качания ( 22 20") свидетельствуют о достаточно высокой степени совершенства исследуемого образца гематита. Суда по топограммам, напряженность поля насыщения в базисной плоскости (III) этого кристалла около 100 Э. Однако, наши .дифракционные эксперименты, проведенные в чисто ядерном магнитном рефлексе (III) при выполнении условия точного резонанса, дали существенно большее ( 22 300 Э) значение. В этих экспериментах измерялись максимальное Iwax и минимальное Imi-и значения интенсивности рефлекса (III) при нескольких значениях напряженности внешнего магнитного поля, а затем производились сравнения теоретически возможного и экспериментальных значений амплитуды синусоидальной зависимости, описываемой формулой (12):
1мпх Imin ^

При напряженностях внешнего магнитного поля Н <$ 300 Э экспериментальное значение ^ эксп было существенно меньше теоретического = 0,98, что свидетельствует о том, что кристалл еще не
теор
намагничен до насыщения. В полях Н «2 280-300 Э величина ^ эксп достигает значения 0,94 + 0,01 и больше уже не изменяется при дальнейшем росте напряженности магнитного поля (измерения проводились в полях вплоть до I кЭ). Остающееся небольшое отличие
величины ^ эксп ОТ своей верхней границы р. те0р объясняется, по-видимому, рядом причин: неучитываемым отличием реального
^Все экспериментальные значения интенсивности берутся с вычетом нерезонансного фона.