Способ дефектоскопии ферромагнитныхКРиСТАллОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N22/02 

Изобретение относится к измерительной технике. Известен способ дефектоскопии ферромагнитных кристаллов, включающий воздействие на исследуемый ферромагнитный кристалл постоянным магнитным и параллельным ему сверхвысокочастотным полями 1. Однако известный способ не обеспечивает высокую точность измерений. Цель изобретений - повышение точности измерений. Для этого в способе дефектоскопии ферромагнитных кристаллов, включающем воздействие на исследуемый ферромагнитный кристалл постоянным магнитным, и параллельным ему сверхвысокочастотным полями, исследуемый ферромагнитный кристалл ориентируют одной из его кристаллографических осей параллельно направлению постоянного магнитного поля, возбуждают в ферромагнитном кристалле наинизшую для указанной кристаллографической оси моду коллективных колебаний спиновых волн, распространяющихся перпендикулярно этой оси, и по ширине спектра указанной моды определяют дефектность кристалла. Сущность способа заключается в следующем. Установлено, что при определенных значениях величины постоянного магнитного поля и мощности параллельного ему СВЧ-поля, воздействующих на образец ферромагнитного кристалла, одна из кристаллографических осей которого ориентирована параллельно направлению постоянного магнитного поля, в образце возбуждается одна, наинизшая для этой оси мода коллективных колебаний спиновых волн, распространяющихся в кристалле перпендикулярно указанной оси (для оси ;П1 это нулевая мода, для оси 100 -минус вторая мода и т. д.). Данный способ основан на том, что величины постоянного магнитного и СВЧ-полей для заданной ориентации ферромагнитного кристалла выбирают в интервале значений, обеспечивающих возбуждение в ферромагнитном кристалле одной моды коллективных колебаний спиновых волн. Экспериментально установлено, что лишь при возбуждении в. ферромагнитном кристалле одной моды коллективных колебаний спиновых волн ширина спектра коллективных колебаний, излучаемых ферромагнитным кристаллом, обратно пропорциональна ширине резонансной линии спиновых волн ДЯк и, следовательно, степени дефектности ферромагнитного кристалла. На чертеже приведены экспериментально полученные зависимости ширины спектра Af одной моды коллективных колебаний от полуширины резонансной линии спиновых волн АЯк для сферических образцов (с(о 1,5 мм) из монокристаллов YsFeaOia (точки а, Ь, с, d) и z & -xG&x iz, где О ,5 (точки а , Ь, с , d, е ), у которых намагниченность насыш,ения меняется от 1450 до 1750 Гс. Для YsFesOis основной тип дефектов - включения, дефектность ферромагнитных кристаллов уменьшалась от а к d; для 3P 5-xGeLxOi2 основной тип дефектов - примеси и включения, дефектность ферромагнитных кристаллов уменьшалась от а к е . Оба кристалла были ориентированы так, что их кристаллографические оси III были параллельиы направлению иостояииого магнитного поля. Величина Н постоянного магнитного поля устанавливалась равной 0,95 от значения верхней границы области неустойчивости нулевой моды коллективиых колебаний спиновых волн, величина Р мощности СВЧ-поля устанавливалась на 5 дБ выше порога параметрического возбуладения спиновых воли в ферромагнитном кристалле. При этом во всех случаях величины Я находились в пределах 1300-1800 эрстед, а величины Р - в пределах 0,2-1 мвт. Видно, что все экспериментальные точки кучпо ложатся на пекоторую кривую и ширина спектра Af ппзкочастотных колебаний обратно пропорциональна ширине резоиансной линии спиновых волн 2ДЯк и характеризует ее, а следовательно, и дефектность кристалла. На основе полученных зависимостей можно сделать вывод, что в монокристалле а УзРе5О12 значительно больше дефектов, чем в монокристалле d того же состава, что монокристаллы с зРе5О12 и d зРе5-.тОаа;012 обладают приблизительно одним и тем же количеством дефектов и т. п. Эти же монокристаллы исследовались при воздействии постоянным магнитным и СВЧ-полями, величины которых соответствовали областям возбуждения смеси мод коллективиых колебаний сииновых волн, снималась зависимость, аналогичная приведенной на чертеже. При этом точки d-а и е-а не легли на одну, кривую: при заданной Af разброс по ДЯк составил 0,2 Э (близко оказались точки а, с , d, е ). Это подтверждает, что точность определения дефектности ферромагнитного кристалла существенно повышается при измерении на наинизшей моде коллективных колебаний спиновых волн. Следует отметить, что наибольшая чувствительность предложенного способа достигается при ориентации кристаллографической оси исследуемого ферромагнитного образца, параллельно направлению постоянного магнитного поля, так как при этом интенсивность возбуждаемых в ферромагнитном образце коллективных колебаний в Ш раз выше, чем при ориентации оси вдоль этого поля и в 100 раз выше, чем при ориентацииоси вдоль поля Я., Таким образом, предложенный способ, по сравнению с известными, обладает более высокой точностью (так как при указанных ориентациях образца и выборе величин полей ширина спектра А/ низкочастотных колебаний, излучаемых кристаллом, однозначно связана со стеиенью дефектности); делает возможным сравнение между собой образцов с различной намагниченностью насыщения (так как ири выборе величин Н и Р в предложенном способе учитывается зиачение иамагниченности насыщения исследуемого образца); обладает более высокой чувствительностью (как за счет указанной ориентации образца, так и за счет выбора значений Я и Р). Дополпительным достоииством описываемого способа является то, что для его осуществления требуется значительно меньшая мощность СВЧ поля, при которой практически не наблюдается разогрева исследуемого ферромагнитного кристалла. Формула изобретения Способ дефектоскопии ферромагнитных кристаллов, включающий воздействие на исследуемый ферромагнитный кристалл иостоянным магнитным и параллельным ему сверхвысокочастотным полями, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, исследуемый ферромагнитный кристалл ориентируют одной из его кристаллографических осей параллельно направлению постоянного магнитного поля, возбуждают в ферромагнитном кристалле иаинизшую для указанной кристаллографической оси моду коллективиых колебаний спиновых волн, распространяющихся перпепдикулярно этой оси, и по ширине спектра указанной моды определяют дефектность ристалла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 360601, кл. G 01N 27/78, 1970.

7/

i1I11

0,2 0,4 US 0,8 fjf/j(,9