Электромагнитно-акустическое преобразование в ферримагнетиках

• Автор: Боровкова, Марина Александровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 112 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Электромагнитно-акустическое преобразование в магнитоупорядоченных средах
1.1. Электромагнитно-акустическое преобразование в ферромагнитных металлах при нормальном скин-эффекте
1.2. Электромагнитно-акустическое преобразование в области парапроцесса и
при магнитных фазовых переходах
1.3. Электромагнитно-акустическое преобразование в слабопроводящих магнетиках
1.4. Постановка задачи
Глава 2. Аналитическое исследование ЭМАП при произвольном отношении толщины скин-слоя к длине упругой волны
2.1. Прямое ЭМАП
2.1.1. Исходные уравнения. Объемные и поверхностные магнитострикци-
онные силы в магнетике
2.1.2. Закономерности однородного ЭМАП
2.1.3. Особенности неоднородного ЭМАП
2.2. Обратное ЭМАП
2.2.1. Общее решение. Магнитоупругая составляющая индукции ..'
2.2.2. Однородное ЭМАП. Переход от плоских однородных волн к плоским
неоднородным волнам
2.2.3. ЭМАП за счет магнитострикционных деформаций сдвига
2.3. Выводы
Глава 3. Экспериментальное исследование ЭМАП объемных волн в ферритах
3.1. Экспериментальные методики
3.2. Резонансное ЭМАП при изменении поля и частоты

3.2.1. Влияние частоты на полевые зависимости эффективности преобра-
зования
3.2.2. Полевые и частотные зависимости внутреннего трения
З.З.. ЭМАП продольных и сдвиговых волн
3.3.1. Экспериментальное проявление поверхностных сил в ферритах
3.3.2. Частотные зависимости ЭМАП объемных волн
3.3.3. Неоднородное ЭМАП объемных волн
3.3.4. Температурные исследования
3.4. Выводы
Глава 4. Экспериментальное изучение ЭМАП в интерметаллических соединениях
4.1. Электромагнитная генерация объемных волн в интерметаллидах КРе2
4.2. Резонансное ЭМАП в окрестности точки компенсации
4.3. Электромагнитно-акустическое преобразование при спиновой переориентации в БуСо5
4.4. Выводы
Заключение
Литература

Введение
Процесс взаимной трансформации упругих и электромагнитных колебаний в твердых телах отражает физическую природу одного из наиболее перспективных акустических методов — электромагнитно-акустического преобразования (ЭМАП). Связь упругой, электромагнитной и спиновой подсистем, зависящая от внешних воздействий и точно отслеживающая различного рода фазовые переходы, обусловливает большой интерес к ЭМАП с точки зрения фундаментальных исследований. Для практического применения решающее значение имеет существенное расширение частотного и температурного диапазонов по сравнению с контактными ультразвуковыми преобразователями.
Первоначально ЭМАП и в экспериментальном плане, и в плане аналитического описания получило развитие для нормальных металлов. Результаты этих исследований обобщены, например, в работах [1, 2]. В локальном пределе генерация ультразвука электромагнитной волной возможна лишь при наличии постоянного магнитного поля. Упругие колебания возникают в этом случае вследствие увлечения кристаллической решетки электронами проводимости, на которые в скин-слое действует сила Лоренца.
В ферромагнитных металлах имеют место три основных механизма генерации ультразвука [3, 4]: лоренцев механизм, модифицированный наличием намагниченности; магнитный механизм, возникающий при неоднородном перемагничивании поляризованного ферромагнетика; и магнитоупругий, обусловленный магнитострикцией. В последнем случае сила, действующая на кристаллическую решетку, порождается взаимодействием решетки с намагниченностью, на которую, в свою очередь, воздействует переменное поле. Для наблюдения ЭМАП в поликристаллах за счет магнитоупругого механизма в линейном режиме также необходимо постоянное магнитное поле. Все процессы намагничивания, а также собственно установление магнитного порядка и изменение его типа приводят к четко выраженным изменениям эффективности преобразования.
Процесс взаимной трансформации электромагнитных и упругих волн в твердых телах независимо от механизма одновременно происходит и при падении этих волн на границу раздела сред, и при их распространении в среде. Тем не менее, в традиционной постановке задачи генерации и приема ультразвука относятся к преобразованию на поверхности, так как в обоих случаях устанавливается взаимосвязь между параметрами электромагнитного (ЭМ) поля в воздухе и акустического поля в среде

?<7Pv
iqy-i5 kz

(2.13)
(к + іїццу/л
Здесь А0 — амплитуда переменного магнитного поля в воздухе при г = 0, к = _|_ іді/л,у/цх - ік, к2 = fj.ofj.yauj, к2т = к2(іує, к2с = ш2/с2, с = 3 108 м/с. В выражениях (2.12) и (2.13) множитель перед экспонентой получен с учетом того, что к2 = и2/с2 — д2 & —д2.
Введем параметры, характеризующие изменение ЭМ поля по осям у и г:

Чу = dyhy'z = ~zq’
(2.14)
= д~гНу'> = ~к = ~Лу + г’92у/М-- ~гк. (2.15)
В случае неоднородного поля ( При этом Л" растет от значения близкого к нулю до А* = — 2А0г (цу/рг) / (фуууг + у-у). Эти изменения для нескольких гармоник показаны на рис. 2.2.
Рис. 2.2. Зависимость компонент переменного магнитного поля А" (а) и hf (б) в тангенциальном поляризующем поле при вариации параметра xt = q/kr. 1 — ж; = 0; 2 — 0,005; 3 — 0,05; 4 — 0,3. Зависимость 5 — h// в поле H0z при ж; = 0,005.