Ферромагнитные домены

При температурах ниже точки Кюри магнитные моменты электронов ферромагнетика в рамках микроскопически малых объемов выстроены в основном параллельно друг другу. Если же рассматривать образец в целом, то наблюдаемая его намагниченность может оказаться значительно меньше, чем ожидаемая намагниченность насыщения, для достижения которой необходимо приложение внешнего магнитного поля. Кроме того

оказывается, что в этом смысле «магнитное поведение» поликристаллических образцов аналогично поведению монокристаллов.

Объяснение этому дал в свое время еще Вейсс, предположив, что ферромагнитные образцы в магнитном отношении состоят из множества малых областей, названных доменами, в каждой из которых намагниченность равна намагниченности насыщения. Однако направления векторов намагниченности разных доменов не обязательно должны быть параллельны друг другу.

Рис. 16.30. Доменная структура, наблюдаемая на поверхности мопокрнсталли-

ческои никелевой пластинки. Границы доменов сделаны видимыми при по-

мощи магнитного порошка (метод Биттера). Направления намагниченности

доменов определяются из наблюдений характера роста или сужения доменов

при наложении внешнего магнитного поля (этот механизм поясняется схемой

на ряс. 16.31а). (R. W. De Blois.)

В качестве примера на рис. 16.30 показана доменная структура, в которой распределение векторов намагниченности доменов дает результирующий магнитный момент, приближенно равный нулю.

Домены образуются также в антиферромагнетиках, сегнетоэлектриках, антисегнетоэлектриках, ферроэластиках, сверхпроводниках, а иногда и в нормальных металлах в условиях, когда имеет место сильный эффект де Хааза — ван Альфена.

Возрастание магнитного момента образца под действием внешнего магнитного поля связано с двумя независимыми процессами (см. рис. 16.31а и 16.316): 1) в слабых внешних полях домены, векторы намагниченности которых ориентированы «благоприятно» относительно направления поля, растут за счет «неблагоприятно» ориентированных доменов; 2) в сильных внешних полях векторы намагниченности поворачиваются в направлении внешнего поля.

На рис. 16.32 приведена техническая кривая намагничивания (петля гистерезиса). Относящиеся к ней технические термины объяснены в подписи. Доменная структура ферромагнитных материалов тесно связана с их существенными для практических применений свойствами. Для сердечников трансформаторов мы хотели бы иметь

материал с высокой магнитной проницаемостью, для постоянных магнитов — высокую коэрцитивную силу. Затрудняя или ограничивая возможность смещения границ доменов, мы можем повышать коэрцитивную силу. Практически это осуществляется

путем использования очень мелких ферромагнитных частиц или при выпадении в твердом растворе вторичной дисперсной фазы; в обоих случаях образец приобретает макроскопически гетерогенную тонкую структуру. Если же материал достаточно чистый,

однородный и хорошо упорядоченный, то смещение границ происходит легко, чем обеспечивается высокая магнитная проницаемость. Судя по публикациям, достигнута проницаемость, составляющая 3,8- 10б.

Дата добавления: 2015-07-18