Способ определения интервалов спиновойпереориентации ортоферритов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцналнстичесннв

Респубанк

<11>851220 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Зеявлено 2401.77 (2! )2446259/18-25 р1) м. кл.

G 01 N 25/02

6 01 N 27/00 с присоединением заявки Мо

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет (53) УДК 620. 179 (.088. 8) Опубликовано 300781. Бюллетень Но 28

Дата опубликования описания 30.07,81 (72) Авторы изобретения

Г.Н.Фалилеев, В.В.Федотова и A.Ï.Ãåñü

)

Институт физики твердого тела и полупроводников.

АН Белорусской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИВ ИНТЕРВАЛОВ СПИНОВОЙ

ПЕРЕОРИЕНТАЦИИ ОРТОФЕРРИТОВ

Изобретение относится к физике твердого тела, конкретно к -измерению температурных областей фазовых переходов ортоферритов с помощью тепло5 средств, и может быть использовано в электронной йромышленности для определения фазовых переходов в ортоферритах.

Известен способ определения температурных интервалов спиновой переориентации (ИСП) в монокристаллах ортоферритов по измерению теплоемкости, заключающийся в том, что к образцу, помещенному в вакуумированный калориметр, подводится определенное ко- 15 личество теплоты и фиксируется изменение температуры образца с известной массой. При температурах, ñîîrветствующих интервалу- спиновой переориентации, теплоемкость испытывает 2О скачок (1).

Однако определение интервала спиновой переориентации ортоферритов укаэанным способом требует значительной затраты времени вследствие необходимости проведения большого количества измерений, сложной аппаратуры, например криостатов с высоким вакуумом, калориметров, а процесс смены обраэца сложен и трудоемок. 30

Известен способ определения ИСП по намагниченности, заключающийся в том, что во внешнее магнитное поле помещают образец, ось антиферромагнетиэма которого направлена вдоль этого поля,и при некотором пороговом значении поля вектор антиферромагнетизма образца скачком устанавливается перпендикулярно магнитному полю, а спонтанный момент при этом ориентируется по полю. Вид кривых намагничивания, по которым определяется интервал спиновой переориентации, изменяется вблизи температуры переориентации (2).

Однако для определения ИСП по данному способу необходимы высокие магнитные поля, создаваемые сверхпроводящими магнитами, либо проведение измерений в импульсных магнитных полях, в которых значительно снижается точность измерений и ограничен возможный температурный диапазон измерений.Кроме того, поскольку измерения ведутся по точкам, то для определения ИСП необходим большой набор результатов измерений.

Известен также способ определения интервалов спиновой переориентации ортоферритов, включающий предваритель851220

Цель изобретения — ускорение и упрощение процессов измерения.

Указанная цель достигается тем, что образец размещают внутри измерителЬной катушки, расположенной в переменном внешнем магнитном поле величиной 5-25 Э и частотой 5-20 кГц,ориентируя ось образца параллельно направлению поля,и при непрерывном изменении температуры образца со скоростью 0,5-1 град/мин регистрируют 60 возникающую в измерительной катушке проинтегрированную ЭДС,пропорциональную проекции магнитного момента образца на направление внешнего магнитного поля, и по интервалу температур б5 ную ориентацию образца относительно внешнего магнитного поля, основанный на измерении кривых крутящих моментов и заключающийся в том, что

ыривые угловой зависимости крутящего момента во внешнем вращающемся магнитном поле зависят от магнитной симметрии кристалла и изменяются с изменением направления осей легкого намагничивания кристалла. Кривые крутящих моментов М() с периодом П для одноосного кристалла с началом спиновой переориентации превращаются в .кривые П/2, свидетельствующие о появлении двуосности .кристалла.После завершения переориентации кривые снова приобретают периодичность, равную.П, для этого образец предварительно ориентируют так, что его нормаль в плоскости совпадает с направлением оси вращения магнита, создающего внешнее магнитное поле 525 к9. Образец помещают в это поле, устанавливают определенную температуру и, поворачивая: магнит с помощью оптической системы, регистрируют угловую зависимость механических вращающихся моментов образца.

Регистрацию кривых крутящих моментов образца ведут при различных температурах,. и поэтому для определения интервалов спиновой переориентации одного образца необходимо произвес) ти от 20 до 200 измерений угловых зависимостей вращающихся моментов при различных температурах, при этом только в области спиновой переориентации наблюдается изменение периода м(Ф) (3) .

Для осуществления указанного способа ввиду многократного снятия угловых зависимостей вращающихся моментов при различных температурах в маг- 4О нитном поле величиной 5-25 кЭ требуется сложная установка(анизометр с вращающимся магнитом, оптическая система) регистрация большого. числа измере ий и обработка измерений (построения графиков), на что затрачивается большое количество времени, труда и криогенных жидкостей. Кроме того, применяется сложная механическая система подвеса образца.

50 между началом и концом изменения ЭДС определяют интервал спиновой переориентации ортоферритов.

Определение ИСП проводится в два тапа. На первом этапе по регистрации сигнала при большой скорости изменение температуры (20-50 град/мин) определяется приблизительная область расположения ИСП. На втором этапе, начиная с температуры, которая на

5-10 С ниже приблизительно определенной нижней границы ИСП, регистрируется сигнал при плавном изменении температуры со скоростью 0,5-1 град/ мин. Начало и конец изменения сигнала, записываемого на двухкоординатный самописец как функции температуры, соответствуют определяемым границам ИСП.

Предлагаемый сПособ заключается в том, что определение ИСП осуществляют регистрацией температурной области изменения проинтегрированной

ЭДС, т.е. сигнала, пропорционального велйчине проекции магнитного момента образца на направление магнитного поля соленоида, возникающей в измерительной котушке, расположенной внутри. соленоида вблизи образца.При плавном изменении темгературы образца 0,5-1 град/мин в интервале спиновой переориентации происходит поворот магнитного момента кристалла относительно кристаллографических осей, в свя" зи с чем изменяется величина проекции магнитного момента и следовательно, изменяется величина сигнала U .

Вне ИСП уровень сигнала практически остается постоянным. Интервал температуры (Т -Т ) между началом и концом изменения сигнала U соответствует интервалу спиновой переориентации. Сигнал регистрируется в виде электрического напряжения при непрерывном изменении теьйтературы образца, то процесс измерения легко автоматизируется, на получение конечного результата затрачивается количество времени (около

30 мин) .

На чертеже представлена схема измерительной части установки для определения ИСП ортоферритов. о

Измерительная часть установки включает соленоид 1, измерительную катуш- ку 2, компенсирующую катушку 3 (катушки 2 и 3 расположены внутри соленоида 1 .и включены навстречу друг другу); образец 4, наклеенный на держа-, тель 5, в контакте с термопарой б расположенный осью параллельно направлению магнитного поля соленоида 1.

Способ осуществляется следующим образом.

Монокристалл ортоферрита — образец 4 — помещают в переменное магнитное поле катушек 2, и 3. Образец предварительно ориентирован относи851220

Формула изобретения

Составитель В.Мещеряков

Редактор И. Михеевй Техред.A. Бабинец Корректор С.ШомаК.

Заказ 6341/60 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, X-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. ужгород, ул. Проектная, 4

l тельно магнитного поля соленойда 1 и тогда на выходе интегрирующей цепочки RC наблюдается сигнал Uc раэбаланса катушек 2 и Д, пропорциональный проекции магнитного момента В образца на направление магнитного поля соленоида 1Но „,,т.е. B =ВсоэЧ, где  — магнитный момент образца;

4 - -угол между направлением магнитного момента и направлением магнит- ного поля соленоида. При этом выполняется условие Нсо,<< HÀí>

> где HAq — поле магнитной анизотропии кристалла ортоферрита. Например, при Н о, 6 10 Э Ндн =)o""Ю Э При соблюдении этого условия магнитное поле соленоида Нсо„ практически не изменяет направлейие магнитного мо» мента образца.

После усиления сигнал 0с подается на осциллограф и параллельно через выпрямитель íà Y самописца. На

Х самописца заводится сигнал от датчика температуры, который находится в контакте с образцом. Таким образом, на двухкоординатном самописце регистрируется сигнал, пропорциональный

В = Bcos9 (проекции магнитной индукции образца на напряжение магнитного поля Нсо ) в зависимости от температуры образца. По границам изменения сигнала определяют ИСП.

Использование предлагаемого спосо6а определения интервалов спиновой переориентации ортоферритов обеспечивает возможность определения ИСП ортоферритов разного состава произвольной форьы и размеров в широком интервале температур; простоту и надежность измерения ИСП; возможность автоматизации процесса измерений ИСП при незначительных затратах времени и криогенных жидкостей.

Способ определения интервалов спинозой переориентации ортоферритов., включающий предварительную ориента1О цию образца относительно внешнего магнитного поля, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью ускорения и упрощения процесса измерений, образец размещают внутри измерительной

15 катушки, расположенной в переменном внешнем магнитном поле, величиной 525 Э и часто ой 5-20 кГц, ориентируя ось образца параллельно направлению поля, и при непрерывном изме2О нении температуры образца со скоростью 0,5-1 град/мин регистрируют возникающую в измерительной катушке проинтегрированную ЭДС, пропорциональную проекции магнитного момента образца на направление внешнего магнитного поля, и по интервалу температур между началом и концом измене,ния ЭДС определяют интервал спиновой .переориентации ортоферритов °

Источники информации, 30 принятые во внимание при экспертизе

1. No ldorer et al . — Phys Rev.

Zett . 1971, 26, р. 1257.

2. Белов К.П. и др.- ЖЭТФ, 1966, 9 51, с. 1966.

3. Белов К.П., Кадамцева A.Ì.— .ЖЭТФ 1968, Р 55, с. 915 (прототип) .