Блок-схема установки.

Для дослідження спектрів магнітостатичних хвиль використовується панорамний вимірювач КСХН та згасання Р2-53 в режимі на відбиття з генераторним блоком діапазону 3,2-5,6 ГГц. Блок-схема експериментальної установки зображена на рис.2.

2.2. Вимірювальна комірка.

Вимірювальна комірка складається з пінопластової пластини, в якій закріплено полікорову підкладку з сформованою на ній періодичною системою металевих смужок (рис.1). На пластину накладається феритова плівка, яка зверху притискається пінопластовою кришкою. Розміщення вимірювальної комірки в хвилеводі показано на рис.1. Вимірювальна комірка може обертатися навколо своєї осі, що забезпечує перехід від нормального намагнічування до дотичного. Слід зауважити, що періодична структура металевих смужок розташована таким чином, що смужки паралельні вузькій стінці хвилеводу, а тому вони паралельні також вектору напруженості електричного поля хвилі . Структура ефективно збуджує МСХ в напрямку, перпендикулярному смужкам, з хвильовими числами , де - номер піку, - період структури, причому із зростанням ефективність збудження падає. Хвиля, яка поширюється в хвилеводі, падає на вимірювальну комірку та збуджує струми в періодичній структурі смужок, в свою чергу, періодична структура збуджує МСХ в плівці, які, згасаючи, перетворюють енергію хвилі в теплову енергію. Таким чином, на частотах, які відповідають збуджуваним за допомогою періодичної структури хвильовим числам, має місце поглинання потужності, яке можна спостерігати на панорамному вимірювачі у вигляді піків.

Рис. 2

3.МЕТОДИКА ВИЗНАЧЕННЯ МАГНІТНИХ ПАРАМЕТРІВ ФЕРИТОВИХ ПЛІВОК ЗА ДОПОМОГОЮ СПЕКТРІВ МСХ

У даній роботі пропонується в режимі ПОМСХ визначити гіромагнітне відношення та використовуючи спектри ПОМСХ та ЗОМСХ, визначити магнітні параметри досліджуваної плівки: намагніченість насичення, поля анізотропії.

3.1. Визначення гіромагнітного відношення.

Для визначення гіромагнітного відношення необхідно в режимі ПОМСХ виміряти частоти нульового піка при різних величинах підмагнічуючого поля. Частота, яка відповідає , є нижньою граничною частотою ПОМСХ та визначається за допомогою формули:

, (17)

звідки

,

або

, (18)

де , - частоти нульового піка, які відповідають полям та .

3.2. Визначення магнітних параметрів.

З режиму ЗОМСХ знаходимо та комбінацію полів анізотропії .

На основі (15) для набору нормованих хвильових чисел маємо:

(19)

Набір значень заданий, оскільки відомі товщина плівки s та період збуджуючої структури . Розв’язуючи числовим способом рівняння (19), можна знайти відповідний набір значень . В свою чергу, у відповідності до (6):

, (20)

де - частота n-того піку, який відповідає хвилі з нормованим хвильовим числом , а частоти та визначаються відповідно до (6). Співвідношення (20) з урахуванням (6) можна перетворити до вигляду:

, (21)

або, враховуючи, що для великих підмагнічуючих полів, які звичайно використовуються в експерименті,

,

отримуємо:

(22)

З (22) видно, що має місце лінійна залежність від . Вимірюючи частоти піків та знаючи відповідний їм набір величин , можна методом найменших квадратів визначити параметри цієї залежності і потім знайти та .

З режиму ПОМСХ визначаємо та комбінацію полів анізотропії .за

В цьому випадку методика визначення значень та за спектром ПОМСХ повністю аналогічна описаній в попередньому пункті по визначенню и за спектром ЗОМСХ з тією лише різницею, що набір значень , які відповідають збуджуваним в експерименті МСХ, визначається з рівняння (14).

Шляхом дослідження на стійкість густини магнітної енергії можна показати, що при зменшенні величини підмагнічуючого поля при деякому його значенні має місце перехід з насиченого стану в ненасичений з утворенням доменної структури. Поле переходу може бути виміряне експериментально. В той же час вказане поле пов’язане з полями анізотропії співвідношенням:

(23)

Знаючи комбінації полів анізотропії та , а також поле переходу насиченого стану в ненасичений стан, визначаємо самі поля анізотропії , и .

ЗАВДАННЯ

1. Ознайомитися з складовими частинами та принципом дії панорамного вимірювача КСХН та згасання Р2-53 й електромагніту радіоспектрометра РЭ-1301.

2. Ознайомитися з методикою дослідження спектрів магнітостатичних хвиль та визначення магнітних параметрів ЗІГ-плівок.

3. Експериментально дослідити дисперсійні залежності ПОМСХ і ЗОМСХ.

4. Визначити в режимі ПОМСХ гіромагнітне відношення.

5. Розрахувати за спектрами ПОМСХ та ЗОМСХ та заданому значенні поля переходу з насиченого стану в ненасичений магнітні параметри ЗІГ-плівки (, , та ).

6. Побудувати графіки дисперсійних залежностей ПОМСХ і ЗОМСХ, використовуючи певні значення магнітних параметрів, порівняти теоретичні та експериментальні результати.

7. Пояснити отримані результати, зробити висновки.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Що таке намагніченість насичення феромагнетику, гіромагнітне (магнітомеханічне) відношення, статичне розмагнічуюче поле?

2. Вкажіть відомі вам види магнітної кристалографічної анізотропії.

3. Які типи МСХ можуть поширюватись в ізотропних феритових плівках та при яких умовах?

4. До яких змін в спектрах МСХ призводить магнітна кристалографічна анізотропія?

5. Як визначаються індекси кристалографічних напрямків та площин в кубічному кристалі?

6. Яка природа статичного розмагнічуючого поля та його вплив на внутрішнє статичне поле в зразках кінцевих розмірів не еліпсоїдальної форми?

7. Як формуються спектри поглинання МСХ у вимірювальній установці?

8. Поясніть вплив температури на спектри МСХ.

ЛІТЕРАТУРА

1. И.В. Зависляк, А.В. Тычинский. Физические основы функциональной электроники: Учеб. пособие. - Киев: УМК ВО, 1989. - 105 с.

2. В.В. Данилов, И.В. Зависляк, М.Г. Балинский. Спинволновая электродинамика. - Киев: Лыбидь, 1991. - 212 с.

3. И.В. Зависляк, В.Ф. Романюк. Определение магнитных материальных параметров пленок железоиттриевого граната по спектрам магнитостатических колебаний // УФЖ. - 1989. - Т.34. - № 10. - С. 1534-1536.

4. В.Б. Бобков, И.В. Зависляк, В.Ф. Романюк. Магнитостатические волны в ферритовых пленках с тригональной анизотропией // ФТТ. - 1993. - Т.35. - № 2. - С. 431-435.

5. А.Г. Гуревич. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. - М.: “Наука”, 1973. - С. 63-73, 79-83, 145-150, 152-160, 199-223, 374-388, 424-436.

Довідкові дані

& Період збуджуючої структури: мкм.

& Товщина плівки: мкм.

& Поле переходу насичений-ненасичений стан: Е.

Інструкція з обробки спектрів магнітостатичних хвиль на персональному комп’ютері

(Програма Spectra)

1.Створити новий запис, для чого:

а) в полі запису натиснути на кнопку ►*.

2.Ввести дані експерименту, для чого:

а) в полі Date ввести дату проведення експерименту та натиснути клавішу Enter;

б) в полі Temperature ввести температуру, при якій проводився експеримент та натиснути клавішу Enter;

в) в полі Thickness ввести товщину плівки в мкм та натиснути клавішу Enter;

г) в полі Type ввести тип магнітостатичної хвилі (MSBVW – якщо проводите розрахунок для ЗОМСХ, або MSFVW – якщо проводите розрахунок для ПОМСХ) та натиснути клавішу Enter;

д) в полі Applied field ввести величину магнітного поля в ерстедах та натиснути клавішу Enter;

е) в полі Notes ввести прізвище, ім’я та по-батькові виконавців роботи;

ж) в полі Number ввести номер піку, починаючи з нульового, та натиснути клавішу Enter;

з) в полі Frequency ввести частоту піка в МГц та натиснути клавішу Enter;

і) повторити операції ж) та з) для введення усіх піків.

3.В полях First peak number та Last peak number ввести початковий та кінцевий номери піків, які будуть брати участь у розрахунку (найбільша точність результату забезпечується при використанні центральної частини спектру).

4.Натиснути кнопку Calculate now та записати розраховані дані та .

5.Натиснути кнопку Plot і візуально оцінити ступінь співпадання теоретичних даних з експериментальними.

6.Провести розрахунок для іншого типу хвилі (необхідно провести операції вказані в пунктах 1 - 5).

7.Розрахунок полів анізотропії:

а) натисніть кнопку Anisotropy;

б) введіть розраховані за спектрами ЗОМСХ та ПОМСХ , та ;

в) натисніть кнопку Calculate та занотуйте отримані поля анізотропії.

Дата добавления: 2015-11-16