Способ определения интервалов спиновойпЕРЕОРиЕНТАции ОРТОфЕРРиТОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N25/02 G01N27/00 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЙ ИНТЕРВАЛОВ СПИНОВОЙ ПЕРЕОРИЕНТАЦИИ ОРТОФЕРРИТОВ Изобретение относится к физике твердого тела, конкретно к измерению температурных областей фазовых переходов ортоферритов с помощью тепловых средств, и может быть использовано в электронной промышленности дл определения фазовых переходов в орто ферритах. Известен способ определения температурных интервалов спиновой переориентации (ИСП) в монокристаллах ор тоферритов по измерению теплоемкости заключающийся в том, что к образцу, помещенному в вакуумированный калориметр, подводится определенное количество теплоты и фиксируется Изменение температуры образца с известной массой. При температурах, соответствующих интервалу- спиновой переориентации, теплоемкость испытывает скачок 1. Однако определение интервала спиновой переориентации ортоферритов ук занным способом требует значительной затраты времени вследствие необходи мости проведения большого количества измерений, сложной аппаратуры, напри мер криостатов с высоким вакуумом, калориметров, а процесс смены образца сложен и трудоемок, Известен способ определения ИСП по намагниченности, заключающийся в том, что во внешнее магнитное поле помещают образец, ось антиферромагнетизма 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 магнитс1ми, 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 предварительнуто ориентацию образца относительно внешнего магнитного поля, основанный на измерении кривых крутящих моментов ,и заключающийся в том, что кривые 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 M(J с периодом П для одноосного кристалла с началом спиновой переориентации превращается 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 осивращения магнита, создающего внешнее магнитное поле 525 кЭ. 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 произвести от 20 до 200 измерений угловых зависимостей вращающихся моментов при различных температурах, при этом только в области спиновой переориентации наблюдается изменение периода IV(V) СЗ.

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

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 возникалощую в измерительной катушке проинтегрированную ЭДС,пропорциональную проекции магнитного момента образца на направление внешнего магнитного .поля, и по интервалу температур

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

Определение ИСП проводится в два . 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 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 величине проекции магнитного момента образца на направление магнитного поля соленоида, возникающей в измерительной котушке, расположенной внутри соленоида вблизи образца.При плавном изменении температуры образца 0,5-1 град/мин в интервале спиновой переориентации происходит поворот магнитного момента кристалла относительно кристашлографических осей, в связи с чем изменяется величина проекции магнитного момента и следовательно, изменяется величина сигнала U . Вне ИСП уровень сигнала практически остается постоянным. Интервал температуры () между началом и концом изменения сигнала U. соответствует интервалу спиновой переориентации. Сигнал регистрируется в виде электрического напряжения при непрерывном изменении те1«пературы 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 катушку 2, компенсирующую катушку 3 (катушки 2 и 3 расположены внутри соленоида 1 .и включены навстречу друг дру ГУ); образец 4, наклеенный на держат тель 5/ в контакте с термопарой б , расположенный осью параллельно направлению магнитного поля соленоида 1 .

Способ осуществляется следуюшлм образом.

Монокристалл ортоферрита - образец 4 - помещают в переменное магнитное поле катушек 2. и 3. Образец предварительно ориентирован относительно магнитного поля соленоида 1 |И тогда на выходе интегрирующей цепочки RC наблюдается сигнал Uc разба ланса -катушек 2 и 3 пропорционгшьный проекции магнитного момента В образца на направление матнитного поля соленоида 1Нсол Т«е. В Всо9Ч, где В - магнитный момент образца; - угол между направлением магнитного момента и направлением магнитного поля соленоида. При этом выполняется условие Н(-од« Иди, где Н дц - поле магнитной анизотроПИИ кристалла ортоферрита. Например, при НСОА 10 Э Иди-10 -fOЭ.При соблюдении этого условия магнитное поле соленоида практически не изменяет направление магнитного момента образца. После усиления сигнал Ug подается на осциллограф и параллельно через выпрямитель на V самописца. На X самописца заводится сигнал от датчика температуры, который находится в контакте с образцом. Таким образом на двухкоординатном самописце регистрируется сигнал, пропорциональный В-Всо э 1 (проекции магнитной инду ции образца на напряжение магнитног поля ) в зависимости от температуры образца. По границам изменени сигнала определяют ИСП. Использование предлагаемого способа определения интервалов спиновой переориентации ортоферритов обес печивает возможность определения ИСП ортоферритов разного состава произвольной форшл и размеров в широком интервале температур; простоту и надежность измерения ИСП; возможность автоматизации процесса измерений ИСП при незначительных затратах«времени и криогенных жидкостей. Формула изобретения Способ определения интервалов спиновой . переориентации ортоферритов, включающий предварительную ориентацию образца относительно внешнего магнитного поля, отличающийс я тем, что, с целью ускорения и упрсядения процесса измерений, образец размещают внутри измерительной катушки, расположенной в переменном магнитном поле,величиной 525 Э и частотой 5-20 кГц, ориентируя ось образца параллельйо направлению поля, и при непрерывном изменении 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 изменения ЭДС определяют интервал спиновой переориентации ортоферритов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Moldorer et al.-Phys Rev. Zett., 1971, 26, p. 1257. 2.Белов К.П. и др., 1966, № 51, с. 1966. 3. Белов К.П., Кадамцева А.М,ЖЭТФ, 1968, № 55, с. 915 (прототип) .

i/f

{

I

сф «г