Способ измерения анизотропии магнитной
285l08
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советсних
Социалистичесних
Республин
Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”
Кл. 21е, 37/10
Заявлено 17Х1|.1969 (№ 1349222/26-25) с присоединением заявки №вЂ”
Приоритет
Опубликовано 29.Х.1970. Бюллетень № 33
Дата опубликования описания 14.1.1971
МПК G Olr 33/ОО
УДК 621.317.422 (088.8) Комитет по делам изооретеиий и атнрытий при Совете в1ииистров
СССР
Авторы изобретения
Н. И. Колосницын и М. Б, Мулукаева
Заявитель
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ МАГНИТНОЙ
ВОСПРИИМЧИВОСТИ И МАГНИТНОЙ СТРУКТУРЪ|
КРИСТАЛЛОВ СЛАБОМАГНИТНЪ|Х ВЕЩЕСТВ
Известны способы измерения анлзотропии магнитной восприимчивости и магнитной структуры кристаллов слабомагнитных веществ, основанные на измерении механического момента образца в магнитном поле по углу закручивания нити, на которой подвешен образец. Известен также способ (Кришнана), при котором анизотропию магнитной восприимчивости (разность между диагональными компонентами тензора магнитной восприимчивости) определяют по разности периодов собственных колеоаний кристаллического образца, предварительно ориентированного относительно магнитных осей кристалла, в магнитном поле и без поля.
Недостаток этих способов заключается в том, что они позволяют определить только разности между диагональными компонентами тензора магнитной восприимчивости. Вследствие этого для определения магнитной структуры и измерения магнитной анизотропии требуется большое число измерений при разных ориентациях кристалла, что приводит к большим затратам времени на проведение измерений и низкой точности самих измерений.
Предложенный способ отличается от известных тем, что измеряют амплитуду и фазу колебаний кристалла, собственную частоту колебаний которого подбирают равной удвоенной частоте вращения магнитного поля. Это позволяет повысить точность измерений и ускорить их проведение.
Способ основан на возбуждении (модуляции) крутильных колебаний кристаллического образца, подвешенного на тонкой нити, и измерении амплитуды и фазы колебаний. Колебания возбуждают вращающимся магнитным полем на удвоенной частоте вращения, при этом плоскость вращения магнитного поля перпендикулярна нити подвеса. Частоту собственных колебаний кристаллического образца подбирают равной удвоенной частоте вращения магнитного поля, вследствие чего амплитуда колебаний кристалла в магнитном поле заданной величины является максимальной и в Q раз превышает величину поворота кристалла в статическом магнитном поле. Величина Q — добротность механической колебательной системы в современных измерительных устройствах — достигает порядка 1000 и более.
Далее измеряют амплитуду и фазу колебаний, по которым вычисляют разности между диагональными компонентами и все недиагональные компоненты тензора магнитчой восприимчивости. В свою очередь, по этим данным определяют магнитную структуру — направление главных магнитных осей — кристалла слабомагнитного вещества и магнитную анизотро30 пию кристалла — разности между магнитными
285108 восприимчивостями вдоль главных магнитных осей.
На чертеже представлена схема устройства, при помощи которого может быть осуществлен предлагаемый способ. 5
Исследуемый образец 1 подвешивают на нити 2 с зеркальцем 8 для фиксации угла закручивания. Магнитное поле создается кольцами
Гельмгольца 4.
Для измерения амплитуды колебаний служит фотоэлектронное устройство 5, для измерения фазы колебаний — радиоэлектронное устройство 6. Вращающееся магчитное поле создается генераторами 7, которые вырабатывают токи, сдвинутые по фазе на 90 . Питание 15 устройства осуществляется от блока 8.
Известно, что на магнитоанизотропный образец во вращающемся магнитном поле действует момент сил, составляющая которого вдоль оси Z равна: 20
Р,= USA з1п (2ж1+«р), где U — объем образца;
Но — напряженность магнитного поля;
1 г 25
А = V — (Մ— Хгг) 2+Хгг, 4
«р — фаза колебаний.
В режиме резонанса измеряют амплитуду 50 а1 и фазу «р, крутильных колебаний кристалла. Затем кристалл поворачивают на угол 90 вокруг оси Х и измеряют амплитуду и фазу колебаний аг, «р2. После этого кристалл поворачивают на угол 90 вокруг оси у и измеряют амплитуду и фазу колебаний аз, q>3. По этим величинам определяют разности между диагональными компонентами тензора магнитной восприимчивости по формулам:
Մ— Хгг = в — — с2а1соз «р1, X» X» —— вг= с2агсоз «рг, Хгг — Хзз = 83 = с2аз соз «рз и все недиагональные компоненты по формулам:
Х21= Х,г = сц«з«п «р1, Х31= Х13 = — сагз«п «рг, Хзг=Хгз = сазз1п «рз, где с=1/vHO Q — константа прибора (1 — момент инерции).
Магнитные оси кристалла направлены по собственным векторам тензора магнитной вос-э приимчивости: е«Ц, е<21, е«3>. Девять компонент этих векторов находят при помощи системы уравнений: (Z(> — з) gê !««+ Q ХЦ« 1 0«г; 1,2,З
t=-1 L=-1,2,3
l „- =к где Z«0 — корни кубического уравнения:
Z3 — (., + ег) Z2+ (31 ег — Хг„— Х«з — Хгз) Z+
+2Х«гХ13Хгз+Х13 31+Х«гв2=0.
Для определения анизотропии магнитной восприимчивости нужно взять разности между Z<0. Эти разности равны разностям магнитных восприимчивостей вдоль главных осей:
Х,— Х„= Z« — Z
Предмет изобретения
Способ измерения анизотропии магнитной восприимчивости и магнитной структуры кристаллов слабомагнитных веществ, основанный на использовании крутильных колебаний кристалла, подвешенного на упругой нити и помещенного во вращающееся магнитное поле постоянной напряженности, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений и ускорения процесса измерений, измеряют амплитуду и фазу колебаний кристалла, собственную частоту колебаний которого подбирают равной удвоенной частоте вращения магнитного поля.
285108
Составитель Л. Байдакова
Техред Л. Я. Левина Корректор О. С. Зайцева
Редактор Б. Б, Федотов
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 3783, l5 Тираж 480 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
