Способ определения оптических констант ферромагнетиков Советский патент 1984 года по МПК G01N21/41 

1 Изобретение относится к методам измерения оптических констант матери лов и может быть использовано для измерения оптических констант ферромагнетиков путем р егистрации парамет ров отраженного от его поверхности света. Известен способ определения оптических констант, .основанный на измерении отношения коэффициентов отраже ния поляризованного света при двух углах падения света 1. Однако этот способ имеет высокую погрешность в области слабого поглощения . Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения оптических констант ферромагнетиков, включаюрщй облучение поверхности образца ферромагнетика при различных углах падения света и регистрацию интенсивности отраженного света Д в области .слабого поглощения,причем свет падает на границу раздела со стороны эле мента нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). По угловой зависимости интенсивности отраженного света определяют оптические константы образца 2. Однако по этому способу необходи мо использование злемента НПВО (призмы или полусферы) с показателем преломления (п) большим, чем показатель преломления исследуемого вещества, а так как имеются феррома нетики с большим показателем прелом ления, например гематит (ъ 2,9), то подобрать для них соответствующи элемент НПВО в видимом диапазоне спектра затруднительно. Требуется также высокая чистота обработки поверхности исследуемого образца (глу бина неровностей поверхности должна быть меньше 1/10 длины волны света) кроме того, так как. реализащя высокой чувствительности метода предполагает использование многократных отражений, требуется, чтобы размеры элемента НПВО и образца (fi) бьши Jxo таточно большими (2 1 см).Невыполнение этих требований ведет к сниже нию точности определения измеряемых величин,в том числе прказателя поглощения (К) . Цель изобретения - увеличение то ности измерения значения показателя поглощения ферромагнетиков в област слабого поглощения. 42 Поставлен1{ая цель достигается тем, что согласно способу опрелсления оптических констант ферромагнетиков, включающему облучение поверхности образца ферромагнетика при разных углах падения света и регистрацию интенсивности отраженного света :) в области слабого поглощения, образец помещают в переменное магнитное поле, измеряют интенсивность отраженного света 3 при наличии магнитного поля и по зависимости относительного . rJc изменения интенсивности от угла падения света определяют оптические константы ферромагнетика по методу наименьших квадратов. На фиг. 1 изображено устройство, реализующее предлагаемыйспособ; на фиг. 2 - результаты измерения зависимости относительного изменения интенсивности отраженного света от угла падения света для ортоферрита иттрия (YFeO.). Способ осуществляется следующим образом. Исследуемый образец, имеющий отражающую поверхность, помещают между полюсами электромагнита так, чтобы вектор магнитного поля бьи перпендикулярен плоскости падения света, имеющего Р - поляризацию. Затем, измеряя интенсивность отраженного света J и в отличие от известного технического решения изменение интенсивности Э I вызванное перемагничиваниемобразца переменным магнитным пол ем, находят отношение , этих величин Д Определяют это отношение для разных углов падения света V на образец. Далее, зная экспериментальную зависимость сЛ() и используя формулу для магнитооптического экваториального эффекта Керра (ЭЭК): ( , () где « и Ъ - известные функции, зависящие от показателей преломления h, поглощения К и угла tf; недиагональные компоненты тензора диэлектрической проницаемости вещестйа, вычисляют значения и. К, Е и By , например, по методу наименьших квадратов, ется следующим образом. Пусть, д.-: - ( а- , t ЪЕ ) - отклонение экспериментального значения ЭЭК при Ч-г Ч, от кривой ЭЭК, рассчитанной по формуле (1). Тогда N есть сумма квадратов отклонений экс риментальных значений от расчетной кривой, где N - число эксперимента -ньгх точек. Из условия минимума сумм 5 по переменным { и б (35/сЗЕ, ()находят явные выра ci LI жения для С и , . которые подста , тт ляют.в формулу (2) для 5 . Получен пятт п mnnMvnv t / l ппя Q TlnnvTieu- ное выражение для 5 является функ цией переменных, пи t; : (п,1с С помощью ЭВМ проводится расчет 5 для различных пар г и V. Искомые л и k осуществляют минимум S. Шаг изменения п и k определяется тре буемой точностью. Устройство, реализующее способ, работает следующим образом. Монохроматический свет от источника Г (фиг.1) проходит через поляризатор 2 и падает под углом f на .плоскую поверхность ферромагнитного обпазиа 3. находящегося между полюс образца 3, находящегося между полюс ми электромагнита 4. Отраженный от образца свет попадает на фотоприемник 5. Постоянньй ток в цепи фотоприемника, пропорциональный постоянной составляющей интенсивности отраженного света, измеряется гальванометром 6, а переменный ток в цепи фотоприемника, пропорциональный изменению интенсивности света, вызванному перемагничи-вани. ем образца, измеряется с помощью резонансного усилителя 7 и синхрондятся для различных углов падения света. На фиг.2 приведены результаты измерения зависимости от угла падения света / на монокристалле YFeOj. Точки на фиг.2 соответствуют экспериментальным значениям tf- для длины волны света 7i 0,44 мкм, кружки - мкм. Вычисленные значения оптических констант составляют: t 2,6310,02; lc 0,36tO,01 для л и -п 2,,02; V- л и 0,12tO,005 для 712. Данные зна1с подставлены в формучения п и V подставлены в форму/. (О, по которой произведен рас--7ггчет угловых зависимостей d( (кривая и ) для 7 и кривая cf для л2.Из фиг.2 видно, что указанные кривые соответствуют экспериментальным значениям. - Фиг.2 иллюстрирует также сильное влияние изменения величины на вид угловой зависимости сГТаким образом, предлагаемый способ определения оптических констант ферромагнетиков характеризуется высокой точностью определения малого показателя поглощения (-5%), не предполагает высоких требований к размерам и качеству поверхности образца, как в методах НПВО, где несоблюдение упомянутых условий для твердых тел позволяет часто проводит лишь качественный анализ измерйемых величин (точность не превышает А/30%). Кроме того, реализация предлагаемого способа не связана с применением дорогостоящих элементов НПВО, что обуславливает экономическую эффективность предлагаемогоспособа.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ,включающий облучение поверхности образца . ферромагнетика при разных углах падения света и регистрацию интенсивности отраженного света 3, в области слабого поглощения, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения показателя поглощения, образец помещают в переменное магнитное поле, измеряют интенсивность отраженного света 3 при наличии магнитного поля и по зависимости относительного изменения интенСивносЗл-:„ ти от угла падения света определяют оптические KOHCtaHTti ферро(Я магнетика по методу наименьших квадратов. 8