Электромагнитно-акустическое преобразование в магнитоупорядоченных средах

• Автор: Никишин, Юрий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 165 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ФЕРРОМАГНЕТИКАХ
1.1. Генерация ультразвука в ферродиэлектриках
1.1.1. Свободная энергия и основное состояние
1.1.2. Система уравнений и граничные условия
1.1.3. Индукционный механизм
1.1.4. Магнитоупругий механизм
1.1.5. Обсуждение результатов
1.2.Нелинейное электромагнитное возбуждение продольного ультразвука в ферромагнетиках в области насыщения
1.2.1. Свободная энергия и основное состояние
1.2.2. Система динамических уравнений и граничные условия
1.2.3. Обсуждение результатов
2. ГЛАВА 2. ЭЛЕКТРОАГНИТНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В АНТИФЕРРОМАГНЕТИКАХ ТИПА ЛЕГКАЯ ПЛОСКОСТЬ
2.1. Металлы
2.1.1. Основное состояние антиферромагнетика
2.1.2. Электромагнитное возбуждение ультразвука в геометрии Н01| х || Ь0, к || г
2.1.3. Электромагнитное возбуждение ультразвука в геометрии Н0 || х, Ь01| ж, к || у
2.2.Диэлектрик и
2.2.1. Электромагнитное возбуждение ультразвука в геометрии Н01| х,
Но || г, к || у
2.3. Обсуждение результатов и сравнение с экспериментом

3. ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В ФЕРРОМАГНИТНОЙ ПЛАСТИНЕ
3.1. Нелинейное возбуждение продольного ультразвука в ферромагнитной пластине с полосовой доменной структурой
3.2. Электромагнитное возбуждение собственных упругих мод колебаний
ферромагнитной пластины
3.2.1. Односторонний метод возбуждения
3.2.2. Двухсторонний метод возбуждения
3.2.3. Обсуждение результатов
4. ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА В МАГНЕТИКАХ СО СЛОЖНОЙ МАГНИТНОЙ СТРУКТУРОЙ
4.1. Свободная энергия и основное состояние
4.1.1. Продольная спиновая волна
4.1.2. Ферромагнитная спираль
4.2.Генерация ультразвука в фазе типа продольная спиновая волна
4.3. Генерация ультразвука в фазе типа ферромагнитная спираль
4.4. Обсуждение результатов
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. ПРИЛОЖЕНИЕ
7. СПИСОК РАБОТ АВТОРА ВОШЕДШИХ В ДИССЕРТАЦИЮ
8. ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В физических исследованиях и их технических приложениях существенную роль играют методы бесконтактного получения информации о явлениях, происходящих в изучаемом объекте, его физико-механическом состоянии. К таким методам можно, например, отнести широко известные магнитные и электромагнитные методы измерений и неразрушающих испытаний. Кроме того, для этих же целей используются ультразвуковые методы измерений и неразрушающих испытаний. В 60-х годах на стыке упомянутых физических методов возникло новое научное направление. Оно основано на возможности взаимной трансформации упругих и электромагнитных колебаний. Это явление получило название электромагнитно-акустического преобразования (ЭМАП).
Совокупность экспериментальных и теоретических методов, используемых для изучения этого явления, образуют в настоящее время самостоятельную область физики твердого тела на стыке традиционной акустики и радиоспектроскопии.
ЭМАП позволяет бесконтактным способом возбуждать акустические колебания в различных объектах обладающих заметной проводимостью или магнитным упорядочением. Исследование явления возбуждения ультразвука электромагнитными волнами позволяет получить новые сведения не только о процессах трансформации в веществе, но и о различных характеристиках самого вещества. Так в ряде случаев ЭМАП дает уникальную возможность измерять некоторые макроскопические характеристики, а также получать дополнительную информацию о некоторых физических явлениях, потому ч го возбуждаемое акустическое и вторичное электромагнитное поля определяются магнитоупругими свойствами материала и дают информацию о его прочностных характеристиках. Разработанные методы позволяют бесконтактным и неразрушающим методом определить линейные размеры изделия, модуль Юнга, коэффициент Пуассона, оценить внутренние напряжения и их изменения при структурных

1.1.5. Обсуждение результатов.
Сравним полученные результаты для амплитуды возбуждаемого ультразвука в диэлектриках с аналогичными формулами, полученными для металлов [42]. При этом отметим, что в диэлектриках следует считать, что всегда выполняется условие превышения толщины скин-слоя 5 над длиной электромагнитной и ультразвуковой волн Я. Это соответствует случаю р» в [42] для металлов.
Для индукционного механизма в металлах [42] при /? » 1 было получено следующее выражение для амплитуды возбуждаемого ультразвука
Здесь 5'=5'(1-)12 - перенормированная магнитоупругим взаимодействием скорость продольного ультразвука в металле.
Сравним (1.1.25) и (1.1.20). Для отношения амплитуд возбуждаемых ультразвуковой волны в металле (1.1.25) и ферродиэлектрике (1.1.20) имеем
(1.1.26)
где а - электропроводность металла. При характерных для проводящих и диэлектрических ферромагнетиков значениях входящих в (1.1.26) величин а ~~ 1017 с'1, е~ 10 и частоте возбуждаемого ультразвука со ~ 108 с'1 из (1.1.26)