WikiDer > Ферромагнитный резонанс

Ферромагнитный резонанс, или FMR, - это связь между электромагнитная волна и намагничивание среды, через которую он проходит. Эта связь вызывает значительную потерю мощности волны. Мощность поглощается прецессирующей намагниченностью (Ларморова прецессия) материала и теряется в виде тепла. Чтобы возникла эта связь, частота падающей волны должна быть равна частоте прецессии намагниченности (ларморовской частоте) и поляризация волны должны соответствовать ориентации намагниченности.

Этот эффект можно использовать для различных приложений, таких как спектроскопический методы или концепция микроволновая печь устройств.

ФМР спектроскопический метод используется для исследования намагничивание из ферромагнитный материалы. Это стандартный инструмент для проверки спиновые волны и спиновая динамика. FMR очень похож на электронный парамагнитный резонанс (EPR), а также несколько похож на ядерный магнитный резонанс (ЯМР), за исключением того, что ФМР исследует намагниченность образца в результате магнитные моменты диполярно-связанных, но непарных электроны, а ЯМР исследует магнитный момент атомные ядра которые экранируются атомными или молекулярными орбиталями, окружающими такие ядра с ненулевым ядерным спином.

Резонанс FMR также лежит в основе различных высокочастотных электронных устройств, таких как резонансные изоляторы или же циркуляторы.

История

Ферромагнитный резонанс был экспериментально обнаружен В. К. Аркадьев когда он заметил поглощение из УВЧ излучение ферромагнитные материалы в 1911 г. Качественное объяснение ФМР вместе с объяснением результатов Аркадьева было предложено Я. Г. Дорфманом в 1923 г., когда он предположил, что оптический переходы из-за Zeeman расщепление может дать возможность изучить ферромагнитную структуру.

Статья 1935 г., опубликованная Лев Ландау и Евгений Лифшиц предсказал существование ферромагнитного резонанса Ларморова прецессия, что было независимо проверено в экспериментах Дж. Х. Э. Гриффитса (Великобритания) и Е. К. Завойский (СССР) в 1946 году.^[1][2][3]

Описание

ФМР возникает из-за прецессионного движения (обычно довольно большой) намагниченности ${ displaystyle scriptstyle { vec {M}}}$ ферромагнитного материала во внешнем магнитном поле ${ displaystyle scriptstyle { vec {H}}}$. Магнитное поле оказывает крутящий момент от намагниченности образца, что приводит к увеличению магнитных моментов в образце. прецессия. Частота прецессии намагниченности зависит от ориентации материала, силы магнитного поля, а также от макроскопической намагниченности образца; эффективная частота прецессии ферромагнетика намного меньше частоты прецессии, наблюдаемой для свободных электронов в ЭПР. Более того, на ширину линий пиков поглощения могут сильно влиять как эффекты дипольного сужения, так и эффекты обменного уширения (квантовые). Кроме того, не все пики поглощения, наблюдаемые в ФМР, вызваны прецессией магнитных моментов электронов в ферромагнетике. Таким образом, теоретический анализ спектров ФМР намного сложнее, чем анализ спектров ЭПР или ЯМР.

Базовая установка для эксперимента FMR - это СВЧ резонатор с электромагнит. Резонансная полость фиксируется на частоте в сверхвысокая частота группа. Детектор помещается в конце полости для обнаружения микроволн. Магнитный образец помещается между полюсами электромагнита и магнитное поле прокручивается при обнаружении резонансной интенсивности поглощения микроволн. Когда частота прецессии намагничивания и частота резонансного резонатора одинаковы, поглощение резко возрастает, на что указывает уменьшение интенсивности на детекторе.

Кроме того, резонансное поглощение микроволновой энергии вызывает локальный нагрев ферромагнетика. В образцах с локальными магнитными параметрами, изменяющимися в нанометровом масштабе, этот эффект используется для пространственно-зависимых спектроскопических исследований.

Резонансная частота пленки с параллельным приложенным внешним полем ${ displaystyle B}$ дается Киттель формула:^[4]

${ displaystyle f = { frac { gamma} {2 pi}} { sqrt {B (B + mu _ {0} M)}}}$

куда ${ displaystyle M}$ - намагниченность ферромагнетика и ${ displaystyle gamma}$ это гиромагнитное отношение.^[5]

Смотрите также

• Электронный парамагнитный резонанс
• Ядерный магнитный резонанс

Рекомендации

дальнейшее чтение

• Вонсовский, С. В. (2013). Ферромагнитный резонанс: явление резонансного поглощения высокочастотного магнитного поля в ферромагнитных веществах. Эльзевир. ISBN 9781483151489.
• Тиказуми, Сошин (1997). Физика ферромагнетизма. Clarendon Press. ISBN 978-0-19-851776-4.

внешняя ссылка

• Расчет некоторых важных резонансных полей
• Метод пространственно разрешенного ферромагнитного резонанса
• Ферромагнитный резонанс (ФМР) (Вольфганг Кух, Freie Universität Berlin)