Метод времени пролета и нейтронные исследования конденсированных сред с использованием импульсного магнитного поля

• Автор: Нитц, Владимир Вольдемарович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Глава 1. Введение

Литература

Глава 2. Фазовая диаграмма гематита и поведение ромбоэдрических

кристаллов в магнитном поле

2Л. Фазовые состояния гематита в магнитном поле

и диаграммы фазовых переходов

2.2. Фазовая диаграмма высокотемпературной модификации

гематита в магнитном поле

2.3. Фазовая диаграмма гематита ниже точки Морина

2.3.1 .Термодинамический потенциал и константы взаимодействия

2.3.2.Фазовая диаграмма (НуНгТ)

2.3.3.Фазовая диаграмма (НхНгТ)
2.3.'4.Фазовая диаграмма (НХНУТ)
2.3.5.3амечания по результатам расчетов
2.4. Фазовые переходы, индуцированные в ромбоэдрических кристаллах
внешним магнитным полем
2.4.1 .Соединения с четырьмя магнитными подрешетками
2.4.2.Соединения с двумя магнитными подрешетками
2.4.3.Переход в парамагнитное состояние в магнитном поле,
направленном вдоль ромбоэдрической оси кристалла
Литература
Глава 3. Разработка метода времени пролета в структурных исследованиях и
использование его в измерениях с импульсным магнитным полем на ИЕРе
3.1. Первые работы по использованию метода времени пролета
в структурных исследованиях на импульсном источнике нейтронов
3.2. Методика дифракционных измерений с импульсным полем на ИБРе
3.3. Некоторые физические результаты, полученные на ИБРе
3.4. Анализ экспериментальных результатов
3.4.1 .Отрицательный знак константы анизотропии с1
3.4.2.Попытка связать аномальный пик с междоменным
фазовым переходом
Литература
Глава 4. Развитие методов нейтронных исследований с импульсным полем
4.1. Временное и полевое разрешение при работе с импульсным полем
4.2. Некоторые методы изучения кинетики фазовой перестройки
4.2.1 .Метод измерения дифракции нейтронов на стационарном реакторе
4.2.2.Метод измерения упругого рассеяния на импульсном реакторе
4.2.3.Метод временной фокусировки при измерении кинетики
переходного процесса
4.2.4.Метод вращающегося монокристаллического образца
4.3. Линейная зависимость между интенсивностью рассеяния
и структурным фактором для крупноблочных кристаллов
4.3.1. Первая область пропорциональности между / и Г
4.3.2. Вторая область пропорциональности между/и Б(Оо = 90°)

4.3.3. Границы пропорциональной зависимости. Примеры
4.3.4.Случай монохроматического первичного пучка
4.3.5.3аключение
4.4. Дифракция нейтронов с использованием одиночных
импульсов сверхсильного магнитного поля
4.5. Дифракция нейтронов на частицах новой фазы при фазовом
переходе в монокристалле
4.6. Возможности использования импульсного магнитного поля
при неупругом рассеянии нейтронов
Литература
Глава 5. Эксперименты на реакторе ИБР-30 по дифракционному
рассеянию на зародышах нового фазового состояния
5.1. СНИМ-1 - Спектрометр для исследований с импульсным
магнитным полем на реакторе ИБР
5.1.1. Общие характеристики установки
5.1.2. Криостат азотный
5.1.3. Магнитная установка
5.1.4. Импульсные магниты (ИБМ)
5.2. Результаты измерений
5.3. Анализ результатов
Литература
Глава 6. Более точная интерпретация результатов измерений, которые были
приведены и анализировались в главах 3 и
Литература
Основные результаты и выводы
Список основных публикаций по теме диссертации

История использования импульсного магнитного поля в исследованиях конденсированных сред с помощью рассеяния нейтронов берет свое начало в 1962-1963 годах, когда началось освоение метода времени пролета в дифракции тепловых нейтронов. С созданием импульсного реактора ИБР (1 кВт) в ЛІІФ и возникновением на этом реакторе твердотельного направления исследований, совершенно естественным было думать, что импульсный реактор может быть удобным для исследований конденсированных сред во внешних полях большой величины, т.е. в полях, которые сложно или вообще невозможно создавать в постоянном режиме. Тогда полагали что потоки тепловых нейтронов на существующих стационарных реакторах недостаточны для проведения исследований по физике твердого тела с использованием импульсного воздействия на образцы. К 1967 году мощность ИБР составляла уже 6 кВт при частоте вспышек 5 с1. Однако оценки показывали, что в таком режиме реактора импульсная интенсивность все же недостаточна для проведения измерений даже в наиболее светосильной геометрии рассеяния - в дифракции на монокристаллических образцах, т.к. было почти нереально получать импульсы поля с амплитудой около 100 кЭ при частоте, сопоставимой с 5 с1. С целью достижения условий, пригодных для исследований с импульсным полем, в 1968 году был освоен так называемый “режим редких вспышек” реактора, в котором мощность оставалась прежней, но частота повторений уменьшалась в 25 раз, т.е. составляла 0.2 с1. К этому же времени была создана первая импульсная магнитная установка для дифракционных измерений, ИМУ-1, и в середине 1968 года на нейтронном дифрактометре проведены дифракционные исследования изменения магнитной структуры в монокристалле гематита (а-іч^О?) в поле до 120 кЭ. В сущности, это были первые в мире времяпролетные измерения дифракции на монокристаллах на импульсном источнике нейтронов. Заметим, что в то время максимальное магнитное поле в постоянном режиме, используемое при дифракции нейтронов на стационарных реакторах, не превышало 45 кЭ. Однако почти сразу “режим редких вспышек” на реакторе был “закрыт”, - удалось провести только один десятисуточный цикл физических измерений.
К 1974 году создались условия для возобновления нейтронных исследований с импульсным полем на импульсном реакторе. Новый реактор, ИБР-30, имел уже

ф =фп +—
2 Е>2Н1
а2 + 82п 2—г"

(в + 02п2)
1/,1+п,)+. + + ,(2.38)
(Д + 02п
где Ф0 - часть потенциала, зависящая лишь от п . Для простоты можно положить
п2=п2(Н=0) = ^-^- = 1.

Если ^2 < 0, то при пренебрежении кубическим членом в (2.38) получаем фазовый переход второго рода в состояние с п: Ф0,(п +п2 )Ф0 при Н = ^а- №(В + В2)

( 2 2) /, 2) тт2 @2В( В + И? ) ,
и далее, заменяя >гх + п ) на (У - п1) при Нг = — — получаем фазовый

переход второго рода в состояние с пг = 0, причем энергии двух состояний равны при (а2+^-)В(В + 02)
Н2 = . Такой скачок в кристаллах с одноосной анизотропией

хорошо известен (напр., [35,36]).
Как видим, в действительности в ромбоэдрическом кристалле с пространственной группой КЗ с любой переход из состояния с антиферромагнитным упорядочением вдоль оси г в поле Н является переходом первого рода (за исключением, может быть, метаиагнетиков с прямым переходом типа (3о~х ) <=> (3*2~1+).
В случае g2 < 0 , минимизируя (2.38) по пу, получаем значения поля, ограничивающие область сосуществования двух фаз при переходе (3*о~) «=> (о~):
„2 _(а2+82)В(В + 02) 2 _ п2
«72 Д > «7/ - 11 т
02 ' " г2
ЗаИ2, ЗаН2.
1 ! %а2 +82)В2сс2
4§2(В + 02)022
причем
п.,, = 1—^—-г, п^7 = ^— ПрИ некотором значении поля, заключенном
у1 2§2(В + 02)2 у §2(В + 02)2
между Нг1 и Нг2, потенциалы двух минимумов равны и, таким образом, величина скачка компоненты пу в точке перехода заключена между пУ1 и пу2.
Если §2 > 0, то учет <хтп3упг приводит лишь к незначительному изменению
величины скачка лг, оставляя эту компоненту неравной нулю в состоянии (<У~). Причем для перехода (3*<т~) <=> (сгх) в этом случае необходимо, чтобы в плоскости ху ось у была осью легкого намагничения. В противном случае (ось легкого намагничения