СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ МАГНИТНОЙ Советский патент 1970 года по МПК G01R33/12 

Известны способы измерения анлзотропии магнитной восприимчивости и магнитной структуры кристаллов слабомагнитных веществ, основанные на измерении механического момента образца в магнитном поле но углу закручивания нити, на которой подвешен образец. Известен также способ (Кришнана), нри котором анизотропию магнитной восприимчивости (разность между диагональными компонентами тензора магнитной восприимчивости) определяют по разности периодов собственных колебаний 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 враш,еЕ1ия магнитного поля. Это позволяет повысить точность измерении 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 враш,аюш;имся магнитным полем на удвоенной частоте врагцения, при этом плоскость враш,ения 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 м.аксимальной н в Q раз превышает величину поворота кристалла в статическом магнитном поле. Величина Q - добротность механической колебательной системы в современных измерительных устройствах - достигает порядка 1000 н более. Далее измеряют амплитуду и фазу колебаний,, по которым вычисляют разности между диагональными компонентами и все недиагональные компоненты тензора магнитной восприимчивости. В свою очередь, по этим данным определяют магнитную структуру-направление главных магнитных осей - кристалла слабомагнитного вещества и магнитную анизотропию кристалла - разности между магнитными

восприимчивостями вдоль главных магнитных осей.

На чертеже представлена схема устройства, при помощи которого может быть осуществлен предлагаемый способ.

Исследуемый образец 1 подвешивают на нити 2 с зеркальцем 5 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 магнитное поле создается генераторами 7, которые вырабатывают токи, сдвинутые по фазе на 90°. Питание устройства осуществляется от блока 8.

Известно, что на магнитоанизотропный образец во вращающемся магнитном поле действует момент сил, составляющая которого вдоль оси Z равна:

(2(ог+ф),

где и - объем образца;

Яо - напряженность магнитного поля;

A V(X,,-X)

Ф - фаза колебаний.

В режиме резонанса измеряют амплитуду ai и фазу ф1 крутильных колебаний кристалла. Затем кристалл поворачивают на угол 90° вокруг оси X и измеряют амплитуду и фазу колебаний 0.2, ф2. После этого кристалл поворачивают на угол 90° вокруг оси у и измеряют амплитуду и фазу колебаний оз, фз. По этим величинам определяют разности между диагональными компонентами тензора магнитной восприимчивости цо формулам:

X-ii- 22 61 r;2aicos ф1, - и--f c2a2cos фа,

83 С2азСОЗ фз

и все недиагональные компоненты по формулам:

2i i2 caisin фь

-31 13 -Ca2Sin ф2,

cassin фз,

где c - I/vH Q-константа прибора (/ - момент инерции).

Магнитные оси кристалла направлены по 10 собственным векторам тензора магнитной восприимчивости: еС), е(2 е . Девять компонент этих векторов находят при помощи системы уравнений:

15(2(/) е,.) . + 2 Xk, 1 О.-1.2,3

1,2.3

ITK

где Zf -корни кубического уравнения:

20Z3-(8i-f82)22+ (8,)2 +

+2;, + l|8i + 2S2 0.

Для определения анизотропии магнитной восприимчивости нужно взять разности меж25 ДУ ZW. Эти разности равны разностям магнитных восприимчивостей вдоль главных осей:

Хц - АКК 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 повыщения точности измерений и ускорения процесса измерений, измеряют

амплитуду и фазу колебаний кристалла, собственную частоту колебаний которого подбирают равной удвоенной частоте вращения магнитного поля.