Ֆիզիկա՝ ֆերոմագնիսական-պարամագնիսական փուլային անցման ջերմաստիճանի որոշում, Լաբորատոր աշխատանք. Ֆեռոմագնիսական-պարամագնիսական փուլային անցման ջերմաստիճանի որոշում Ֆեռոմագնիսական-պարամագնիսական փուլային անցում

ԻԶՎԵՍՏԻԱ ՌԱՍ. ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՇԱՐՔ, 2015թ., հատոր 79, թիվ 8, էջ. 1128-1130 թթ

UDC 537.622:538.955

ՓՈՒԼ ԱՆՑՈՒՄԱՅԻՆ ՈՒՍՈՒՄՆԱՍԻՐՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

ՖԵՐՐՈՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ-ՊԱՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ ԲԱՐԱԿ թաղանթներում FePt1- xRhx ՓԱԶ L10

© 2015 A. A. Valiullin1, A. S. Kamzin2, S. Ishio3, T. Hasegawa3, V.R. Գանեև1, Լ.Ռ.Տագիրով1, Լ.Դ.Զարիպովա1

Էլ. [էլփոստը պաշտպանված է]

Տարբեր ռեզուսային պարունակությամբ (FePtj _ xRhx) FePtRh թաղանթներ ստացվել են մագնետրոնային ցրման միջոցով։ Մագնիսական կառուցվածքը և ֆերոմագնիսական-պարամագնիսական փուլային անցումը FePtj _xRhx L10 փուլի բարակ թաղանթներում ուսումնասիրվել են՝ կախված Rh պարունակությունից (0< х < 0.40) в образце. Показано, что при комнатной температуре тонкие пленки FePti _ xRhx при 0 < х < 0.34 находятся в ферромагнитном состоянии с большой энергией магнитокристаллической анизотропии, тогда как при 0.34 < х < 0.4 - в парамагнитном состоянии.

DOI՝ 10.7868/S0367676515080335

ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ

Մագնիսական նյութերի բազմաթիվ ուսումնասիրություններ՝ կապված բարակ թաղանթների ստեղծման հետ, ուղղված են տեղեկատվության մագնիսական գրանցման խտության բարձրացմանը։ Որպես կանոն, ձայնագրման խտության աճը ձեռք է բերվում մագնիսական թաղանթում հատիկների՝ տեղեկատվության կրիչների չափը նվազագույնի հասցնելու և ձայնագրման երկայնական տեսակից ուղղահայացին անցնելու միջոցով: Այնուամենայնիվ, հատիկի չափի կրճատումը սահմանափակվում է սուպերպարամագնիսական էֆեկտի առաջացմամբ, որը կանխում է մագնիսական ձայնագրման խտության ավելացումը: Ձայնագրման խտության ավելացման մեկ այլ սահմանափակում է բշտիկների միջև փոխանակման փոխազդեցությունը: Այս սահմանափակումները հաղթահարելու համար օգտագործվում են տարբեր մեթոդներ, որոնցից մեկը կառուցվածքային պահեստային միջավայրի օգտագործումն է: Պայմանական մագնիսական միջավայրում ձայնագրող շերտը բաղկացած է ֆերոմագնիսական խառնուրդի պատահականորեն դասավորված հատիկներից: Կառուցվածքային տեղեկատվության կրիչի դեպքում թաղանթում ստեղծվում են նույն չափի ֆերոմագնիսական հատիկներ կամ նանոկետներ, որոնք դասավորված են ոչ մագնիսական մատրիցով: Այս դեպքում կետերից յուրաքանչյուրը հանդես է գալիս որպես մի քիչ տեղեկատվություն:

1 Բարձրագույն մասնագիտական ​​կրթության դաշնային պետական ​​ինքնավար ուսումնական հաստատություն Կազան (Վոլգայի շրջան) Դաշնային համալսարան:

2 գիտության դաշնային պետական ​​բյուջետային հիմնարկ Ա.Ֆ. Ioffe Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիա, Սանկտ Պետերբուրգ.

3 Նյութերագիտության և ճարտարագիտության բաժին, Akita Uni-

versity, 1-1 Gakuen-machi, Tegata, Akita 010-8502, Japan.

BeR ֆիլմի վերջին տասնամյակում: Li0 փուլերը գրավում են հետազոտողների ուշադրությունը, քանի որ նրանք ունեն մագնիսաբյուրեղային անիզոտրոպիայի բարձր էներգիա (Ku ~ 7 107 erg cm-3), ինչը խոստումնալից է դարձնում դրանց օգտագործումը որպես կառուցվածքային տեղեկատվության կրիչներ: Ավելին, գերբարձր խտության մագնիսական ձայնագրման (UHDM) համար դրանցում հեշտ մագնիսացման առանցքը (c առանցքը) պետք է կողմնորոշվի ֆիլմի հարթության նորմալ երկայնքով:

Հայտնի է, որ վերահսկելով BeP ֆիլմերի մագնիսական հատկությունները: գուցե լրացուցիչ տարրեր ներմուծելով դրանց մեջ: Ռոդիումի (RH) ավելացում BeR համաձուլվածքին: հնարավորություն է տալիս օպտիմիզացնել բարակ թաղանթների մագնիսական հատկությունները` առանց էականորեն նվազեցնելու մագնիսաբյուրեղային անիզոտրոպիայի էներգիան, ինչը թույլ է տալիս օգտագործել այս կազմը որպես կառուցվածքային տեղեկատվության կրիչ:

Այս աշխատանքում ուսումնասիրվել են մագնիսական կառուցվածքը և ֆերոմագնիսական-պարամագնիսական փուլային անցումը FeF1 փուլի L10 բարակ թաղանթներում՝ կախված NR-ի պարունակությունից (0< х < 0.40) в образце.

1. ՓՈՐՁԱՐԿՈՒՄ

Բարակ FeP1- թաղանթները ստացվել են մագնետրոնային ցրման միջոցով միաբյուրեղ Mg0 (100) սուբստրատի վրա: Սինթեզված թաղանթների հաստությունը 20 նմ էր (նկ. 1): Մագնիսական հատկությունները չափվել են 300 K-ում՝ օգտագործելով գերհաղորդիչ քվանտային ինտերֆերոմետր

ՖԵՐՐՈՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ-ՊԱՐԱՄԱԳՆԻՍԱԿԱՆ ՓՈՒԶԻ ԱՆՑՈՒՄԱՅԻՆ ՀԵՏԱԶՈՏՈՒԹՅՈՒՆ

Fe^Pt! - xRhx) 5 ()

Mg0(100) սուբստրատ

20 նմ 0,5 մմ

Բրինձ. 1. Բարակ նմուշների սխեմատիկ ներկայացում

(SQUID) և թրթռացող մագնիսաչափ: Սինթեզված թաղանթների մագնիսական կառուցվածքը, այն է՝ մնացորդային մագնիսացման կողմնորոշումը, ուսումնասիրվել է փոխակերպման էլեկտրոնի Mössbauer սպեկտրոսկոպիայի (CEMS) միջոցով: Mössbauer-ի չափումները կատարվել են սպեկտրոմետրի վրա, որտեղ Rh մատրիցով 57Co գամմա ճառագայթների աղբյուրը շարժվում էր մշտական ​​արագացմամբ: Փոխակերպման էլեկտրոնները գրանցելու համար օգտագործվել է He + 5% CH4 գազերի խառնուրդով լցված էլեկտրոնային դետեկտոր, որի մեջ տեղադրվել է ուսումնասիրվող նմուշը։ Մյոսբաուերի էֆեկտը չափելիս 57Co(Rh) աղբյուրից գամմա ճառագայթումն ուղղվել է ուսումնասիրվող ֆիլմի մակերեսին ուղղահայաց: Սպեկտրոմետրի արագության սանդղակը չափորոշվել է սենյակային ջերմաստիճանում ալֆա երկաթե փայլաթիթեղի միջոցով, իսկ ավելի բարձր ճշգրտության համար տրամաչափումն իրականացվել է լազերային ինտերֆերոմետրի միջոցով: Իզոմերի տեղաշարժերի մեծությունները որոշվել են մետաղական a-Fe-ի նկատմամբ: Mössbauer սպեկտրների մաթեմատիկական մշակումն իրականացվել է հատուկ ծրագրի միջոցով, որը հնարավորություն է տվել որոշել սպեկտրային գծերի դիրքերը, ամպլիտուդները և լայնությունները փորձարարական Mössbauer սպեկտրից: Այնուհետև, ստացված տվյալների հիման վրա հաշվարկվել են արդյունավետ մագնիսական դաշտեր երկաթի իոնների (Hhf), քառաբևեռ ճեղքվածքների (QS) և քիմիական տեղաշարժերի (CS) միջուկների վրա։

2. ԱՐԴՅՈՒՆՔՆԵՐԸ ԵՎ ԴՐԱՆՑ ՔՆՆԱՐԿՈՒՄԸ

Նկ. Նկար 2-ը ցույց է տալիս ուսումնասիրված FePt1-xRhx նմուշների FEM սպեկտրները: FePtx_xRhx-ի սպեկտրում x = 0-ում բացակայում են Զեմանի 2-րդ և 5-րդ տողերը, որոնք տրոհվում են հիպերնուր դաշտում, ինչը ցույց է տալիս թաղանթի մակերեսին ուղղահայաց մագնիսական մոմենտների կողմնորոշումը: Արդյունավետ մագնիսական դաշտի այս տեսակ կողմնորոշումը թույլ է տալիս եզրակացնել, որ մագնիսական-բյուրեղային անիզոտրոպիայի հեշտ առանցքը ուղղահայաց է թաղանթի մակերեսին: Գծի հանում

x = 0,30 ■ .. .-w^

6 -4 -2 0 2 4 6 Արագություն, մմ ■ s-1

Բրինձ. 2. FePtj-ի Mössbauer սպեկտրները _ բարակ թաղանթներ

Zeeman-ը, բաժանվելով FeP1-ի սպեկտրից, ցույց է տալիս, որ «զրոյական» արագությունների շրջանում պարամագնիսական փուլում երկաթի իոններին պատկանող գծեր չկան, սա նշանակում է, որ նմուշի բոլոր Fe իոնները գտնվում են մագնիսական կարգով:

FeP^xRNRx թաղանթների բաղադրության մեջ NR-ի կոնցենտրացիայի ավելացմամբ նկատվում է արդյունավետ մագնիսական դաշտերի աստիճանական նվազում, և x = 0,4-ում Zeeman պառակտող գծերը «փլուզվում են» սինգլի մեջ։ Միջուկային ճառագայթման աճող կոնցենտրացիայով նմուշների սպեկտրների այս փոփոխությունը պայմանավորված է չափումների սենյակային ջերմաստիճանում FeP1Ri համակարգի ֆերոմագնիսական վիճակից պարամագնիսական վիճակի անցումով: Այս անցումը տեղի է ունենում P իոնների ռոդիումի իոններով փոխարինման և պարամագնիսական կլաստերների առաջացման պատճառով։ Միջուկային ճառագայթման կոնցենտրացիայի աճով, այդ կլաստերների թիվը մեծանում է, ինչը ի վերջո հանգեցնում է նմուշի վերջնական անցմանը պարամագնիսական վիճակին (նկ. 3): FEM սպեկտրներից ստացված տվյալները հաստատվում են տրված հագեցվածության մագնիսացման (M) ուսումնասիրությունների արդյունքներով

ֆիլմեր FePtt _ xRhx.

VALIULLIN և այլք:

Պարամագնիսական փուլ

Ֆերոմագնիսական փուլ

0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30

Մս, երգ ■ Գս 1500

Բրինձ. 3. Ֆեռոմագնիսական փուլի հարաբերական պարունակությունը (որոշվում է ֆերոմագնիսական և պարամագնիսական փուլերի Մյոսբաուերի ենթասպեկտրների հարաբերական տարածքներով)՝ կախված Fe50(P1:1 _ xKIx)50-ի բարակ թաղանթներում միջուկային ճառագայթման կոնցենտրացիայից:

mi նկ. 4. Նկարը ցույց է տալիս, որ x-ի աճի հետ նկատվում է M-ի միապաղաղ նվազում:

Մագնետրոնային ցրման մեթոդի միջոցով ստացվել են 20 նմ հաստությամբ FePIR թաղանթներ՝ NR-ի տարբեր պարունակությամբ (FeP^ _ xRbx), որտեղ x-ը տատանվում է 0-ից մինչև 0,4: Պարզվել է, որ x = 0-ում թաղանթը ֆերոմագնիսական է սենյակային ջերմաստիճանում, և մագնիսաբյուրեղային անիզոտրոպիայի հեշտ առանցքը ուղղահայաց է թաղանթի մակերեսին: Ֆեռոմագնիսական դասավորությունը FeP^ xRiH-ում սենյակային ջերմաստիճանում պահպանվում է ռոդիումի x պարունակության միջակայքում:< 0.32 с сохранением большой энергией магнитокристаллической анизотропии и обусловленной ею перпендикулярной ориентацией намагниченности. В изученном интервале 0.34 < х < 0.4 пленка БеР^ _ хКЬх находится в парамагнитном состоянии. Намагниченность насыщения для 0 < х < 0.32 находится в интервале 1000 >M > 500 erg ■ Gs-1 ■ սմ-3.

Աշխատանքն իրականացվել է Հիմնական հետազոտությունների ռուսական հիմնադրամի ֆինանսական աջակցությամբ (դրամաշնորհ թիվ 14-02-91151) և մասնակի

J_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I_I.

Բրինձ. 4. Հագեցվածության մագնիսացում (Ma) չափված 300 Կ ջերմաստիճանում Fe50(P111 _ xRAIx)50-ի բարակ թաղանթներում՝ կախված RR-ի կոնցենտրացիայից:

Ռուսաստանի Դաշնության կրթության և գիտության նախարարության կողմից ֆինանսավորվող Կազանի դաշնային համալսարանի մրցունակության բարձրացման ծրագրի աջակցությունը:

ՄԱՏԵՆԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ

1. Kryder M.H., Gage E.C., McDaniel T.W., Challener W.A., Rottmayer R.E., Ju G, Hsia Y, Erden M.F. //Proc. IEEE. 2008. V. 96. No 11. P. 1810 թ.

2. Yuasa S., Miyajima H., Otani Y. // J. Phys. Սոց. Jpn. 1994. V. 63. P. 3129:

3. Hasegawa T., Miyahara J., Narisawa T., Ishio S., Yamane H., Kondo Y., Ariake J., Mitani S., Sakuraba Y., Takanashi K. // J. Appl. Ֆիզ. 2009. V. 106. P. 103928:

4. Իվանով Օ.Ա., Սոլինա Լ.Վ., Դեմշինա Վ.Ա., Մագաթ Լ.Մ. // FMM. 1973. T. 35. P. 92:

5. Կամզին Ա.Ս., Գրիգորիև Լ.Ա. // Նամակներ ԺՏՖ-ին: 1990. T. 16. No 16. P. 38:

6. Xu D., Sun C., Chen J., Zhou T., Heald S.M., Bergman A., Sanyal B., Chow G.M. // J. Appl. Ֆիզ. 2014. V. 116. P. 143902:

Այս հոդվածի ընթերցումը շարունակելու համար դուք պետք է գնեք ամբողջական տեքստը: Հոդվածներն ուղարկվում են ձևաչափով PDFվճարման ընթացքում նշված էլ.փոստի հասցեին: Առաքման ժամանակն է 10 րոպեից պակաս

KARAMAN I., KIREEVA I.V., KRETININA I.V., KUSTOV S.B., PICORNELL K., POBEDERENNAYA Z.V., PONS J., CESARI E., CHUMLYAKOV Y.I. - 2010 թ

Ներածություն Մեծ թվով փոխազդող մասնիկներից բաղկացած համակարգերի ուսումնասիրությունը ժամանակակից ֆիզիկայի ամենակարևոր խնդիրներից է, ամենահետաքրքիրը նյութերի թերմոդինամիկական վարքագիծն է, երբ տեղի է ունենում որոշակի տեսակի դասավորություն: Այս դասավորությունը տեղի է ունենում որոշակի ջերմաստիճանում, և անցումը տեղի է ունենում չափազանց նեղ ջերմաստիճանի միջակայքում և կոչվում է փուլային անցում (նյութի անցում մի փուլից մյուսը): Պատվերի հետ կապված փուլային անցումները տեղի են ունենում տարբեր ֆիզիկական համակարգերում՝ երկուական համաձուլվածքներ: , ֆեռոմագնիսներ և հակաֆերոմագնիսներ, դիպոլային մոմենտներում՝ ֆերոէլեկտրիկներում, էլեկտրոնները՝ գերհաղորդիչներում, հելիումը՝ գերհեղուկ վիճակում և այլն։ 2

Դասակարգում Մակրոսկոպիկ (թերմոդինամիկական) համակարգերի վարքագծի մեջ առանձնահատուկ հետաքրքրություն են ներկայացնում փուլային անցման կետերը, քանի որ դրանցում համակարգի հատկությունները կտրուկ փոխվում են: Երկու տարբերակ կա. առաջին դեպքը` փուլային տարանջատումը, առաջին կարգի փուլային անցում է: Քանի որ նոր փուլի առաջացումը հանգեցնում է մակերևութային էներգիայի առաջացմանը, փոքր ծավալի միջուկները էներգետիկ առումով անբարենպաստ են, մինչդեռ բավականաչափ մեծերը կարող են առաջանալ միայն տատանումների պատճառով: Այս տեսակի անցման օրինակներն են փուլային տարանջատումը (գոլորշի-հեղուկ, հեղուկ-պինդ, գոլորշի-պինդ):Երկրորդ դեպքում նոր հատկությունների ի հայտ գալը կապված չէ մակերեսային էներգիայի հետ: Նման փուլային անցումները կոչվում են երկրորդ կարգի փուլային անցումներ, դրանք սովորաբար ուղեկցվում են վիճակի համաչափության փոփոխությամբ։ Այս տեսակի անցումների օրինակներ. կառուցվածքային վերադասավորումներ բյուրեղներում որոշակի ջերմաստիճանում; համաձուլվածքներում կարգ-անկարգությունների անցումներ; ֆերոմագնիսական-պարամագնիսական անցումներ սպին համակարգերում և ֆերոմագնիսական մետաղների և համաձուլվածքների մեջ. գերհաղորդականության և գերհոսքի տեսքը 3

Կարգի պարամետր Յուրաքանչյուր փուլային անցման համար գոյություն ունի կարգի պարամետր հասկացությունը, որի ոչ զրոյական միջին արժեքը պատվիրված փուլում խախտում է ֆերոմագնիսի համաչափությունը: Կարգի պարամետրը միջին մագնիսացումն է: Սահմանային ջերմաստիճանը, որի դեպքում սիմետրիան ինքնաբերաբար խախտվում է, և որի դեպքում կարգի պարամետրը դառնում է զրո, կոչվում է կրիտիկական ջերմաստիճան 4

Կարգի պարամետր Եթե կարգի պարամետրը սահուն կերպով անհետանում է T=T c-ում (բայց տատանումների պատճառով անսահման ածանցյալով), ապա սա երկրորդ կարգի փուլային անցում է: Եթե կարգի պարամետրի կախվածությունը փուլային անցման շրջանի մոտ երկիմաստ է, ապա Համակարգում պարտադիր կերպով նկատվում է փուլային տարանջատում, և սա առաջին կարգի անցում է: Ֆազային անցումների տեսությունը հիմնված է մասնիկների փոխազդեցության պատճառով առաջացող պատվիրման դաշտի գաղափարի վրա: Տեսությունը ամենապարզն է, եթե ենթադրվում է, որ այս դաշտը հավասար է միջին դաշտի 5-ին

Մագնիսական մոմենտը Նյութերի մագնիսական հատկությունների պատճառն այն մագնիսական պահն է, որը կապված է կամ էլեկտրոնի կամ ցանցի հետ, որտեղ էլեկտրոնը տեղայնացված է, որը սովորաբար տեղի է ունենում, երբ էլեկտրոնը շարժվում է փակ հետագծերով: Նյութերի հետևյալ դասակարգումն ըստ մագնիսականության: հատկությունները ընդունված են. 1) պարամագնիսական նյութեր. >1 մագնիսական դաշտը ուժեղանում է ներսում. 2) դիամագնիսական նյութեր. 1 ներսում մագնիսական դաշտը ուժեղանում է. 2) դիամագնիսական նյութեր՝ «>

Վայսի մոտավորություն Թող մագնիսական մոմենտները փոխազդեն միմյանց հետ. Ընտրված մագնիսական պահի վրա գործող դաշտ. Արդյունավետ դաշտ. Վայսի մոլեկուլային դաշտի մոտարկումը բաղկացած է այն ենթադրությունից, որ i-րդ հանգույցի իրական ընդհանուր դաշտը համընկնում է միջին դաշտի հետ և կախված չէ i-րդ ​​թիկունքի կողմնորոշումը 9

Փոխանակման փոխազդեցություն Մագնիսական մոմենտների փոխազդեցությունը զուտ քվանտային բնույթ ունի. սա այսպես կոչված փոխանակման փոխազդեցություն է: Նույնական քվանտային մասնիկների համույթի համար պետք է բավարարվի նույնականության սկզբունքը. դրանք պետք է անորոշ լինեն անորոշության սկզբունքի պատճառով: Եթե ​​կան միայն երկու մասնիկներ, ապա համակարգի վիճակները, որոնք ստացվում են միմյանցից, պարզապես երկու մասնիկները վերադասավորելով, պետք է ֆիզիկապես լիովին համարժեք լինեն։ Սա նշանակում է, որ նման վերադասավորման արդյունքում համակարգի ալիքային ֆունկցիան կարող է փոխվել միայն աննշան ֆազային գործոնով։ Հետևաբար, կա միայն երկու հնարավորություն՝ ալիքի ֆունկցիան կամ սիմետրիկ է (սա Bose վիճակագրություն է) կամ հակասիմետրիկ (սա Fermi վիճակագրություն է) 11

Փոխանակման փոխազդեցություն Այժմ դիտարկենք երկու մեկուսացված մասնիկներ, որոնք ունեն քվանտային վիճակագրություն և առաջին մոտավորությամբ չեն փոխազդում Համակարգի ամբողջական ալիքային ֆունկցիան. բոզոնները համապատասխանում են + նշանին, իսկ ֆերմիոնները՝ գիտակցելով սիմետրիկ և հակասիմետրիկ իրավիճակները բյուրեղային ցանցի դաշտում տեղայնացված էլեկտրոնների համակարգ՝ հաշվի առնելով սպին բաղադրիչը. հակասիմետրիկ իրավիճակը՝ պետք է համապատասխանի սիմետրիկ սպին բաղադրիչին, իսկ սիմետրիկ իրավիճակը + պետք է համապատասխանի հակասիմետրիկ սպին բաղադրիչին 12

Փոխանակման ինտեգրալի գնահատում J 12 >0 դեպքում ձեռնտու է, որ պտույտները զուգահեռ շարվեն, եթե J 12 0 պտույտի համար ձեռնտու է զուգահեռ շարվել, եթե J 12 "> 0 ձեռնտու է պտույտներին զուգահեռ շարվել, եթե J 12 "> 0 պտույտի համար ձեռնտու է զուգահեռ շարվել, եթե J 12 " title="(!LANG Փոխանակման ինտեգրալի գնահատում J 12 >0 պտույտի դեպքում ձեռնտու է զուգահեռաբար շարվել, եթե J 12"> title="Փոխանակման ինտեգրալի գնահատում J 12 >0 դեպքում ձեռնտու է, որ պտույտները զուգահեռ շարվեն, եթե J 12"> !}

- նյութեր, որոնք փոխազդում են մագնիսական դաշտի հետ՝ արտահայտված դրա փոփոխությամբ, ինչպես նաև այլ ֆիզիկական երևույթներում՝ ֆիզիկական չափսերի, ջերմաստիճանի, հաղորդունակության, էլեկտրական ներուժի առաջացում և այլն: Այս առումով գրեթե բոլոր նյութերը համարվում են մագնիսական ( քանի որ դրանցից որն ունի մագնիսական զգայունություն, որը ճշգրիտ զրոյական չէ), դրանցից շատերը պատկանում են դիամագնիսական նյութերի դասերին (ունենալով փոքր բացասական մագնիսական զգայունություն և որոշ չափով թուլացնում են մագնիսական դաշտը) կամ պարամագնիսական նյութերի (փոքր դրական մագնիսական զգայունություն ունեցող): - և որոշակիորեն ուժեղացնելով մագնիսական դաշտը); Ֆերոմագնիսները ավելի հազվադեպ են (ունեն ավելի մեծ դրական մագնիսական զգայունություն և մեծապես ուժեղացնում են մագնիսական դաշտը), նույնիսկ ավելի հազվադեպ դասերի նյութերի մասին՝ կապված դրանց վրա մագնիսական դաշտի գործողության հետ:

Մագնիսական նյութերի դասակարգումը և դրանց պահանջները
Մագնիսական նյութերը կամ մագնիսները մագնիսական հատկություններ ունեցող նյութեր են։ Մագնիսական հատկությունները նշանակում են նյութի մագնիսական մոմենտ ձեռք բերելու ունակություն, այսինքն. մագնիսանում են, երբ ենթարկվում են մագնիսական դաշտի: Այս առումով բնության բոլոր նյութերը մագնիսական են, քանի որ մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ նրանք ձեռք են բերում որոշակի մագնիսական մոմենտ։ Ստացված այս մակրոսկոպիկ մագնիսական մոմենտը M-ը տվյալ նյութի տարրական մագնիսական մոմենտների գումարն է:

Տարրական մագնիսական մոմենտները կարող են կամ առաջանալ մագնիսական դաշտի միջոցով կամ գոյություն ունենալ նյութում մինչև մագնիսական դաշտի կիրառումը. վերջին դեպքում մագնիսական դաշտը առաջացնում է նրանց արտոնյալ կողմնորոշումը։
Տարբեր նյութերի մագնիսական հատկությունները բացատրվում են ատոմներում էլեկտրոնների տեղաշարժով, ինչպես նաև այն փաստով, որ էլեկտրոններն ու ատոմներն ունեն մշտական ​​մագնիսական մոմենտներ։
Ատոմային միջուկների շուրջ էլեկտրոնների պտտվող շարժումը նման է որոշակի էլեկտրական հոսանքի շղթայի գործողությանը և ստեղծում է մագնիսական դաշտ, որը բավական հեռավորության վրա հայտնվում է որպես մագնիսական մոմենտով մագնիսական դիպոլի դաշտ, որի արժեքը որոշվում է. հոսանքի արտադրյալը և շղթայի տարածքը, որի շուրջ հոսում է հոսանքը: Մագնիսական մոմենտը վեկտորային մեծություն է և ուղղված է հարավային բևեռից հյուսիս։ Այս մագնիսական պահը կոչվում է ուղեծրային:

Էլեկտրոնն ինքնին ունի մագնիսական մոմենտ, որը կոչվում է սպինի մագնիսական մոմենտ։
Ատոմը բարդ մագնիսական համակարգ է, որի մագնիսական մոմենտը էլեկտրոնների, պրոտոնների և նեյտրոնների բոլոր մագնիսական պահերի արդյունքն է։ Քանի որ պրոտոնների և նեյտրոնների մագնիսական պահերը զգալիորեն փոքր են, քան էլեկտրոնների մագնիսական պահերը, ատոմների մագնիսական հատկությունները էապես որոշվում են էլեկտրոնների մագնիսական պահերով: Տեխնիկական նշանակություն ունեցող նյութերում դրանք հիմնականում պտտվող մագնիսական պահեր են:
Ստացված ատոմի մագնիսական մոմենտը որոշվում է ատոմների էլեկտրոնային թաղանթում առանձին էլեկտրոնների ուղեծրային և սպինային մագնիսական մոմենտների վեկտորային գումարով։ Այս երկու տեսակի մագնիսական պահերը կարող են մասամբ կամ ամբողջությամբ փոխադարձաբար փոխհատուցվել:

Ըստ իրենց մագնիսական հատկությունների՝ նյութերը բաժանվում են հետևյալ խմբերի.
ա) դիամագնիսական (դիամագնիսներ),
բ) պարամագնիսական (պարամագնիսական),
գ) ֆերոմագնիսական (ֆերոմագնիսներ),
դ) հակաֆերոմագնիսական (հակաֆերոմագնիսներ),
ե) ֆերիմագնիսական (ֆերիմագնիսներ),
զ) մետամագնիսական (մետամագնիսական).

Ա) դիամագնիսներ
Դիամագնիսականությունը դրսևորվում է նյութի մագնիսացմամբ դեպի նրա վրա գործող արտաքին մագնիսական դաշտի ուղղությամբ։
Դիամագնիսականությունը բնորոշ է բոլոր նյութերին։ Երբ մարմինը մտցվում է մագնիսական դաշտ, նրա յուրաքանչյուր ատոմի էլեկտրոնային թաղանթում, էլեկտրամագնիսական ինդուկցիայի օրենքի շնորհիվ, առաջանում են ինդուկտիվ շրջանաձև հոսանքներ, այսինքն՝ էլեկտրոնների լրացուցիչ շրջանաձև շարժում մագնիսական դաշտի ուղղությամբ: Այս հոսանքները յուրաքանչյուր ատոմում ստեղծում են ինդուկտիվ մագնիսական մոմենտ՝ ուղղված Լենցի կանոնի համաձայն՝ դեպի արտաքին մագնիսական դաշտ (անկախ նրանից՝ ատոմն ի սկզբանե ունեցել է իր մագնիսական մոմենտը, թե ոչ և ինչպես է այն կողմնորոշվել)։ Զուտ դիամագնիսական նյութերում ատոմների (մոլեկուլների) էլեկտրոնային թաղանթները մշտական ​​մագնիսական մոմենտ չունեն։ Նման ատոմներում առանձին էլեկտրոնների կողմից ստեղծված մագնիսական պահերը փոխադարձաբար փոխհատուցվում են արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում։ Մասնավորապես, դա տեղի է ունենում ատոմներում, իոններում և ամբողջովին լցված էլեկտրոնային թաղանթներով իներտ գազերի ատոմներում, ջրածնի և ազոտի մոլեկուլներում:

Դիամագնիսական նյութի երկարացված նմուշը միասնական մագնիսական դաշտում ուղղված է դաշտի գծերին ուղղահայաց (դաշտի ուժի վեկտոր): Այն դուրս է մղվում ոչ միատեսակ մագնիսական դաշտից՝ դաշտի ուժգնության նվազման ուղղությամբ։

Դիամագնիսական նյութի 1 մոլով ձեռք բերված I մագնիսական մոմենտը համաչափ է արտաքին դաշտի հզորությանը H, այսինքն. Ես=խՆ. χ գործակիցը կոչվում է մոլային դիամագնիսական զգայունություն և ունի բացասական նշան (քանի որ I-ը և H-ն ուղղված են միմյանց նկատմամբ)։ Սովորաբար χ-ի բացարձակ արժեքը փոքր է (~10-6), օրինակ՝ 1 մոլ հելիում χ = -1,9·10-6:

Դասական դիամագնիսները այսպես կոչված իներտ գազերն են (He, Ne, Ar, Kr և Xe), որոնց ատոմներն ունեն փակ արտաքին էլեկտրոնային թաղանթներ։

Դիամագնիսները ներառում են նաև՝ իներտ գազեր հեղուկ և բյուրեղային վիճակներում. միացություններ, որոնք պարունակում են իոններ, որոնք նման են իներտ գազերի ատոմներին (Li+, Be2+, ​​Al3+, O2- և այլն); հալոգեններ գազային, հեղուկ և պինդ վիճակում; որոշ մետաղներ (Zn, Au, Hg և այլն): Դիամագնիսները, ավելի ճիշտ՝ սուպերդիմագնիսները, χД = - (1/4) ≈ 0,1, գերհաղորդիչներ են; դրանցում դիամագնիսական էֆեկտը (արտաքին մագնիսական դաշտը դուրս մղելը) առաջանում է մակերեսային մակրոսկոպիկ հոսանքներից։ Դիամագնիսները ներառում են մեծ քանակությամբ օրգանական նյութեր, իսկ բազմատոմ միացությունների, հատկապես ցիկլային (արոմատիկ և այլն) համար մագնիսական զգայունությունը անիզոտրոպ է (Աղյուսակ 6.1):

Աղյուսակ 6.1 - Մի շարք նյութերի դիամագնիսական զգայունություն

Բ) պարամագնիսներ
Պարամագնիսականությունը նյութերի (պարամագնիսների) հատկությունն է՝ մագնիսանալու արտաքին մագնիսական դաշտի ուղղությամբ, և, ի տարբերություն ֆեռո-, ֆերրի- և հակաֆերոմագնիսականության, պարամագնիսականությունը կապված չէ ատոմային մագնիսական կառուցվածքի հետ, և արտաքին մագնիսականի բացակայության դեպքում։ դաշտը, պարամագնիսի մագնիսացումը զրո է։

Պարամագնիսականությունը առաջանում է հիմնականում պարամագնիսական նյութի մասնիկների (ատոմներ, իոններ, մոլեկուլներ) ներքին մագնիսական մոմենտների՝ H արտաքին մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ կողմնորոշմամբ։ Այս պահերի բնույթը կարող է կապված լինել էլեկտրոնների ուղեծրային շարժման, նրանց սպինի, ինչպես նաև (ավելի քիչ չափով) ատոմային միջուկների սպինի հետ։ μH « kT-ում, որտեղ T-ը բացարձակ ջերմաստիճանն է, պարամագնիսական M-ի մագնիսացումը համաչափ է արտաքին դաշտին. M = χH, որտեղ χ-ը մագնիսական զգայունությունն է: Ի տարբերություն դիամագնիսականության, որի համար χ< 0, при парамагнетизме восприимчивость положительна; её типичная величина при комнатной температуре (Т ≈ 293 К) составляет 10-7 – 10-4.

Պարամագնիսական - պարամագնիսականության գերակշռությամբ և մագնիսական ատոմային կարգի բացակայությամբ մագնիս: Պարամագնիսը մագնիսացվում է արտաքին մագնիսական դաշտի ուղղությամբ, այսինքն. ունի դրական մագնիսական զգայունություն, որը թույլ դաշտում ոչ շատ ցածր ջերմաստիճանում (այսինքն՝ մագնիսական հագեցվածության պայմաններից հեռու) կախված չէ դաշտի ուժգնությունից։ Քանի որ պարամագնիսականի ազատ էներգիան նվազում է մագնիսական դաշտում, դաշտի գրադիենտի առկայության դեպքում այն ​​ներքաշվում է ավելի մեծ մագնիսական դաշտի ուժգնությամբ տարածք: Դիամագնիսականության մրցակցությունը և հեռահար մագնիսական կարգի կամ գերհաղորդականության առաջացումը սահմանափակում են նյութի գոյության շրջանը պարամագնիսական վիճակում։

Պարամագնիսական նյութը պարունակում է պարամագնիսական կրիչների հետևյալ տեսակներից առնվազն մեկը.

Ա) Ատոմներ, մոլեկուլներ կամ իոններ գետնի մեջ չփոխհատուցված մագնիսական մոմենտներով կամ գրգռված վիճակներով գրգռման էներգիայով Ei.<< kТ. Парамагнетики этого типа обладают ориентацией ланжевеновским парамагне­тизмом, зависящим от температуры Т по Кюри закону или Кюри – Вейса закону, в них возможно магнитное упоря­дочение. [Похожий по проявлениям магнетизм неоднородных систем малых ферро- или ферримагнитных однодоменных частиц (кластеров) в жидкостях или твердых матрицах выделен в особый вид – суперпарамагнетизм].

Այս տեսակի կրիչն առկա է կենտ վալենտության մետաղների զույգերում (Na, Tl); O2 և NO մոլեկուլների գազում; որոշ օրգանական մոլեկուլներում ազատ ռադիկալներով; 3d-, 4f- և 5f-տարրերի աղերում, օքսիդներում և այլ դիէլեկտրական միացություններում. Հազվագյուտ հողային մետաղների մեծ մասում:

Բ) Նույն մասնիկները, որոնք ունեն ուղեծրային մագնիսական մոմենտ գրգռված վիճակում Ei գրգռման էներգիայով<< kТ. Для таких парамагнетиков характерен не зависящий от температуры поляризационный парамагнетизм.

Պարամագնիսականության կրիչների այս տեսակը դրսևորվում է d- և f տարրերի որոշ միացություններում (Sm և Eu աղեր և այլն):

Բ) Կոլեկտիվացված էլեկտրոնները մասամբ լցված էներգիայի շերտերում: Նրանց բնորոշ է սպին Պաուլի պարամագնիսականությունը, որը համեմատաբար թույլ է կախված ջերմաստիճանից և, որպես կանոն, ուժեղանում է էլեկտրոն-էլեկտրոն փոխազդեցությամբ։ d-ի շերտերում սպին պարամագնիսականությունը ուղեկցվում է նկատելի Վան Վլեկի պարամագնիսականությամբ։

Այս տեսակի կրիչները գերակշռում են ալկալային և հողալկալիական մետաղների, դ-մետաղների և դրանց միջմետաղական միացությունների, ակտինիդների, ինչպես նաև բարձր հաղորդունակ ռադիկալ իոնային օրգանական աղերի մեջ։

P/S նյութ վիքիից
Պարամագնիսական նյութերը այն նյութերն են, որոնք մագնիսացվում են արտաքին մագնիսական դաշտում՝ արտաքին մագնիսական դաշտի (ՋՀ) ուղղությամբ և ունեն դրական մագնիսական զգայունություն։ Պարամագնիսները պատկանում են թույլ մագնիսական նյութերին, մագնիսական թափանցելիությունը փոքր-ինչ տարբերվում է u> ~ 1 միավորից:
«Պարամագնիսականություն» տերմինը ներմուծվել է 1845 թվականին Մայքլ Ֆարադեյի կողմից, ով բոլոր նյութերը (բացի ֆերոմագնիսականից) բաժանել է դիա- և պարամագնիսականի:
Պարամագնիսական նյութի ատոմները (մոլեկուլները կամ իոնները) ունեն իրենց մագնիսական մոմենտները, որոնք արտաքին դաշտերի ազդեցությամբ կողմնորոշվում են դաշտի երկայնքով և դրանով իսկ ստեղծում են առաջացող դաշտ, որը գերազանցում է արտաքինը։ Պարամագնիսական նյութերը քաշվում են մագնիսական դաշտի մեջ։ Արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում պարամագնիսական նյութը չի մագնիսացվում, քանի որ ջերմային շարժման շնորհիվ ատոմների ներքին մագնիսական մոմենտները կողմնորոշվում են ամբողջովին պատահականորեն:
Պարամագնիսական նյութերը ներառում են ալյումին (Al), պլատին (Pt), շատ այլ մետաղներ (ալկալիական և հողալկալիական մետաղներ, ինչպես նաև այդ մետաղների համաձուլվածքներ), թթվածին (O2), ազոտի օքսիդ (NO), մանգանի օքսիդ (MnO), երկաթ քլորիդ (FeCl3) և այլն:
Ֆեռո- և հակաֆերոմագնիսական նյութերը պարամագնիսական են դառնում Կյուրիի կամ Նելի ջերմաստիճանը գերազանցող ջերմաստիճաններում (ֆազային անցման ջերմաստիճանը պարամագնիսական վիճակին):

Բ) Ֆեռոմագնիսներ

Ֆեռոմագնիսներ- նյութեր (սովորաբար պինդ բյուրեղային կամ ամորֆ վիճակում), որոնցում որոշակի կրիտիկական ջերմաստիճանից ցածր (Կյուրիի կետ) երկարաժամկետ ֆերոմագնիսական կարգ է հաստատված ատոմների կամ իոնների մագնիսական մոմենտներում (ոչ մետաղական բյուրեղներում) կամ շրջիկ էլեկտրոնների պահերը (մետաղական բյուրեղներում): Այլ կերպ ասած, ֆերոմագնիսը այն նյութն է, որը (Կյուրիի կետից ցածր ջերմաստիճանում) ունակ է մագնիսացման՝ արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում։

Ֆեռոմագնիսների հատկությունները
1. Ֆեռոմագնիսների մագնիսական զգայունությունը դրական է և զգալիորեն ավելի մեծ է, քան միասնությունը:
2. Ոչ շատ բարձր ջերմաստիճանի դեպքում ֆերոմագնիսներն ունենում են ինքնաբուխ (ինքնաբուխ) մագնիսացում, որը մեծապես փոխվում է արտաքին ազդեցությունների ազդեցության տակ։
3. Ֆեռոմագնիսներին բնորոշ է հիստերեզի երեւույթը։
4. Ֆեռոմագնիսները ձգվում են մագնիսի միջոցով:

Պարամագնիսական նյութերը ներառում են այն նյութերը, որոնցում ատոմների կամ մոլեկուլների մագնիսական պահը զրոյական չէ արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում.

Հետևաբար, պարամագնիսները, երբ ներմուծվում են արտաքին մագնիսական դաշտ, մագնիսացվում են դաշտի ուղղությամբ: Արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում պարամագնիսը չի մագնիսացվում, քանի որ ջերմային շարժման շնորհիվ ատոմների բոլոր մագնիսական մոմենտները պատահականորեն կողմնորոշված ​​են, և հետևաբար մագնիսացումը զրո է (նկ. 2.7 ա): Երբ պարամագնիսական նյութը ներմուծվում է արտաքին մագնիսական դաշտ, սահմանվում է դաշտի երկայնքով ատոմների մագնիսական մոմենտների արտոնյալ կողմնորոշում (նկ. 2.7 բ): Ամբողջական կողմնորոշումը կանխվում է ատոմների ջերմային շարժումով, որը հակված է ցրելու պահերը։ Այս արտոնյալ կողմնորոշման արդյունքում պարամագնիսը մագնիսացվում է՝ ստեղծելով սեփական մագնիսական դաշտը, որը, գերադրվելով արտաքինի վրա, ուժեղացնում է այն։ Այս ազդեցությունը կոչվում է պարամագնիսական էֆեկտ կամ պարամագնիսականություն։

Նկ.2.7. Պարամագնիսական մեջ

դաշտ(ներ)ի բացակայություն և ներս

արտաքին մագնիսական դաշտ (բ)

Պարամագնիսական նյութերը նույնպես ցուցադրում են Larmor precession և diamagnetic ազդեցություն, ինչպես բոլոր նյութերում: Բայց դիամագնիսական էֆեկտն ավելի թույլ է, քան պարամագնիսականը և ճնշվում է դրանով, մնալով անտեսանելի։ Պարամագնիսների համար χ-ը նույնպես փոքր է, բայց դրական՝ ~10 կարգի -7 –10 -4 , ինչը նշանակում է, որ μ-ը մեկից փոքր-ինչ մեծ է:

Ինչպես դիամագնիսական նյութերի դեպքում, պարամագնիսական նյութերի մագնիսական զգայունության կախվածությունը արտաքին դաշտից գծային է (Նկ.5.8):

Դաշտի երկայնքով մագնիսական պահերի արտոնյալ կողմնորոշումը կախված է ջերմաստիճանից: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ ավելանում է ատոմների ջերմային շարժումը, հետևաբար՝ մեկ ուղղությամբ կողմնորոշումը դժվարանում է, իսկ մագնիսացումը՝ նվազում։ Ֆրանսիացի ֆիզիկոս Պ. Կյուրին սահմանել է հետևյալ օրինաչափությունը. որտեղ C-ն Կյուրիի հաստատունն է՝ կախված նյութի տեսակից։ Պարամագնիսականության դասական տեսությունը մշակվել է 1905 թվականին Պ.Լանգևինի կողմից։

2.10 Ֆեռոմագնիսականություն. Ֆեռոմագնիսներ. Ֆեռոմագնիսների տիրույթի կառուցվածքը.

.7. Ֆերոմագնիսականություն. Ֆեռոմագնիսներ. @

Ֆերոմագնիսները պինդ բյուրեղային նյութեր են, որոնք արտաքին մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում ունենում են ինքնաբուխ մագնիսացում։ .Նման նյութերի ատոմները (մոլեկուլները) ունեն ոչ զրոյական մագնիսական մոմենտ։ Արտաքին դաշտի բացակայության դեպքում մեծ շրջաններում մագնիսական պահերը նույն կերպ են ուղղված (այս մասին ավելի ուշ): Ի տարբերություն թույլ մագնիսական դիա- և պարամագնիսների, ֆերոմագնիսները բարձր մագնիսական նյութեր են: Նրանց ներքին մագնիսական դաշտը կարող է հարյուրավոր և հազարավոր անգամ ավելի մեծ լինել, քան արտաքինը։ Ֆեռոմագնիսների համար χ և μ դրական են և կարող են հասնել շատ մեծ արժեքների՝ ~10 կարգի 3 . Միայն ֆերոմագնիսները կարող են լինել մշտական ​​մագնիսներ:

Ինչու՞ են ֆերոմագնիսական մարմիններն այդքան ուժեղ մագնիսացում ցուցադրում: Ինչո՞ւ դրանցում ջերմային շարժումը չի խանգարում մագնիսական մոմենտների դասավորության կարգի հաստատմանը։ Այս հարցին պատասխանելու համար դիտարկենք ֆերոմագնիսների մի քանի կարևոր հատկություններ:

Եթե ​​մագնիսացման հիմնական կորը պատկերենք կոորդինատներով (B, H) (նկ. 2.10, կոր 0-1), ապա մի փոքր այլ պատկեր կստանանք. քանի որ, երբ J us արժեքը հասնում է, մագնիսական ինդուկցիան շարունակում է աճել։ գծային աճի հետ մեկտեղ.

= μ 0 + const, const = μ 0 J us.

Ֆերոմագնիսներին բնորոշ է երեւույթը հիստերեզ(հունարեն հիստերեզիսից – ուշացում, ուշացում):

Մարմնի մագնիսացումը կհասցնենք հագեցվածության՝ ավելացնելով արտաքին դաշտի ուժգնությունը (նկ. 2.10, կետ 1), այնուհետև կնվազեցնենք H։ Այս դեպքում B(H) կախվածությունը չի հետևում սկզբնական կորին՝ 0-1։ , բայց նոր կորը՝ 1-2։ Երբ լարումը նվազում է մինչև զրոյի, նյութի մագնիսացումը և մագնիսական ինդուկցիան կվերանան: Н=0-ում մագնիսական ինդուկցիան ունի ոչ զրոյական արժեք V ost, որը կոչվում է մնացորդային ինդուկցիա. B ost-ին համապատասխանող J ost մագնիսացումը կոչվում է մնացորդային մագնիսացում, իսկ ֆերոմագնիսը ձեռք է բերում մշտական ​​մագնիսական հատկություններ։ V ost-ը և J ost-ը զրո են դառնում միայն սկզբնականին հակառակ դաշտի ազդեցության տակ: Դաշտի հզորության արժեքը H c, որի դեպքում մնացորդային մագնիսացումը և ինդուկցիան անհետանում են, կոչվում է հարկադիր ուժ(լատիներեն coercitio - պահպանում): Շարունակելով գործել ֆերոմագնիսի վրա փոփոխական մագնիսական դաշտով, մենք ստանում ենք 1-2-3-4-1 կորը, որը կոչվում է. հիստերեզի հանգույց. Այս դեպքում, մարմնի արձագանքը (B կամ J) կարծես թե հետ է մնում այն ​​պատճառներից (H):

Մնացորդային մագնիսացման առկայությունը հնարավորություն է տալիս արտադրել մշտական ​​մագնիսներ, քանի որ Bres ≠ 0-ով ֆերոմագնիսներն ունեն մշտական ​​մագնիսական մոմենտ և ստեղծում են մշտական ​​մագնիսական դաշտ իրենց շրջապատող տարածության մեջ։ Նման մագնիսը ավելի լավ է պահպանում իր հատկությունները, այնքան մեծ է նյութի հարկադրական ուժը, որից այն պատրաստված է: Մագնիսական նյութերը սովորաբար բաժանվում են ըստ Hc-ի արժեքի մագնիսականորեն փափուկ(այսինքն՝ 10-2 Ա/մ կարգի ցածր H-ով և, համապատասխանաբար, նեղ հիստերեզի հանգույցով) և մագնիսականորեն կոշտ(H ~10 5 A/m-ով և լայն հիստերեզի հանգույցով): Տրանսֆորմատորների արտադրության համար անհրաժեշտ են փափուկ մագնիսական նյութեր, որոնց միջուկները անընդհատ վերամագնիսացվում են փոփոխական հոսանքի միջոցով։ Եթե ​​տրանսֆորմատորի միջուկը մեծ հիստերեզ ունի, ապա այն կջերմանա մագնիսացման հակադարձման ժամանակ, ինչը կվատնի էներգիան: Այսպիսով, տրանսֆորմատորները պահանջում են նյութեր, որոնք հնարավորինս զերծ են հիստերեզից: Նեղ հիստերեզի օղակ ունեցող ֆերոմագնիսները ներառում են երկաթի համաձուլվածքներ նիկելի հետ կամ երկաթը նիկելի և մոլիբդենի հետ (մշտական ​​համաձուլվածք և սուպերմալոլյու):

Մշտական ​​մագնիսներ պատրաստելու համար օգտագործվում են մագնիսականորեն կոշտ նյութեր (ներառյալ ածխածնային, վոլֆրամ, քրոմ և ալյումին-նիկելային պողպատներ):

Մնացորդային մշտական ​​մագնիսացումը գոյություն կունենա անորոշ ժամանակով, եթե ֆերոմագնիսը չի ենթարկվում ուժեղ մագնիսական դաշտերի, բարձր ջերմաստիճանների և դեֆորմացիայի: Մագնիսական ժապավենների վրա գրանցված ողջ տեղեկատվությունը` երաժշտությունից մինչև վիդեո ծրագրեր, պահպանվում է այս ֆիզիկական երևույթի շնորհիվ:

Ֆեռոմագնիսների էական հատկանիշը մագնիսական թափանցելիության և մագնիսական զգայունության հսկայական արժեքներն են: Օրինակ՝ երկաթի μ max ≈ 5000, հավելյալ համաձուլվածքի համար՝ 100000, սուպերմալյոյի համար՝ 900000: Ֆեռոմագնիսների համար մագնիսական զգայունության և մագնիսական թափանցելիության արժեքները մագնիսական դաշտի ուժգնության H ֆունկցիաներն են (նկ. 2.11): Դաշտի ուժգնության աճով μ-ի արժեքը սկզբում արագ աճում է մինչև μ max, իսկ հետո նվազում՝ մոտենալով μ=1 արժեքին շատ ուժեղ դաշտերում։ Հետևաբար, թեև B = μμ 0 H բանաձևը մնում է վավեր ֆերոմագնիսական նյութերի համար, B-ի և H-ի գծային կապը խախտված է։

Երկրորդ մագնիսամեխանիկական ազդեցությունն է Վիլարիի էֆեկտ– մարմնի մնացորդային մագնիսացման փոփոխություն և նույնիսկ անհետացում, երբ այն ցնցվում կամ դեֆորմացվում է (հայտնաբերվել է Է. Վիլյարիի կողմից 1865 թ.): Դրա պատճառով է, որ մշտական ​​մագնիսները պետք է պաշտպանված լինեն ցնցումներից:

Ջեռուցումը ֆերոմագնիսների վրա գործում է այնպես, ինչպես դեֆորմացիան: Ջերմաստիճանի բարձրացման հետ մնացորդային մագնիսացումը սկսում է նվազել, սկզբում թույլ, և այնուհետև, հասնելով յուրաքանչյուր ֆերոմագնիսին բնորոշ բավականաչափ բարձր ջերմաստիճանի, տեղի է ունենում մագնիսացման կտրուկ նվազում մինչև զրոյի: Այնուհետև մարմինը դառնում է պարամագնիսական: Ջերմաստիճանը, որի դեպքում տեղի է ունենում հատկությունների նման փոփոխություն, կոչվում է Կյուրի կետ, ի պատիվ Պ.Կյուրիի, ով հայտնաբերեց այն։ Երկաթի համար Կյուրիի կետը 770ºC է, կոբալտի համար՝ 1130ºC, նիկելի համար՝ 358ºC, գադոլինիումի համար՝ 16ºC: Այս անցումը չի ուղեկցվում ջերմության արտազատմամբ կամ կլանմամբ և երկրորդ կարգի փուլային անցում է: Այս բոլոր երևույթները գտնում են իրենց բացատրությունը ֆերոմագնիսների կառուցվածքը դիտարկելիս։

Ըստ իրենց մագնիսական հատկությունների, բոլոր նյութերը բաժանվում են թույլ մագնիսական և ուժեղ մագնիսական: Բացի այդ, մագնիսները դասակարգվում են կախված մագնիսացման մեխանիզմից:

Դիամագնիսներ

Դիամագնիսները դասակարգվում են որպես թույլ մագնիսական նյութեր: Մագնիսական դաշտի բացակայության դեպքում դրանք մագնիսացված չեն։ Նման նյութերում, երբ դրանք ներմուծվում են արտաքին մագնիսական դաշտ, էլեկտրոնների շարժումը մոլեկուլներում և ատոմներում փոխվում է այնպես, որ ձևավորվում է կողմնորոշված ​​շրջանաձև հոսանք։ Հոսանքը բնութագրվում է մագնիսական պահով ($ p_m$).

որտեղ $S$-ը հոսանքով կծիկի մակերեսն է:

Այս շրջանաձև հոսանքով ստեղծված մագնիսական ինդուկցիան՝ արտաքին դաշտին հավելյալ, ուղղված է արտաքին դաշտի դեմ։ Լրացուցիչ դաշտի արժեքը կարելի է գտնել հետևյալ կերպ.

Ցանկացած նյութ ունի դիամագնիսականություն:

Դիամագնիսական նյութերի մագնիսական թափանցելիությունը շատ քիչ է տարբերվում միասնությունից: Պինդ մարմինների և հեղուկների համար դիամագնիսական զգայունությունը մոտավորապես $(10)^(-5) կարգի է, \ $գազերի համար այն զգալիորեն ավելի քիչ է։ Դիամագնիսական նյութերի մագնիսական ընկալունակությունը կախված չէ ջերմաստիճանից, որը փորձնականորեն հայտնաբերել է Պ. Կյուրին։

Դիամագնիսները բաժանվում են «դասական», «անոմալ» և գերհաղորդիչների։ Դասական դիամագնիսական նյութերն ունեն $\varkappa մագնիսական զգայունություն

Թույլ մագնիսական դաշտերում դիամագնիսական նյութերի մագնիսացումը համաչափ է մագնիսական դաշտի ուժգնությանը ($\overrightarrow(H)$):

որտեղ $\varkappa$-ը միջավայրի (մագնիս) մագնիսական զգայունությունն է: Նկար 1-ը ցույց է տալիս «դասական» դիամագնիսականի մագնիսացման կախվածությունը թույլ դաշտերում մագնիսական դաշտի ուժգնությունից:

Պարամագնիսներ

Պարամագնիսական նյութերը նույնպես դասակարգվում են որպես թույլ մագնիսական նյութեր։ Պարամագնիսական մոլեկուլներն ունեն մշտական ​​մագնիսական մոմենտ ($\overrightarrow(p_m)$): Արտաքին մագնիսական դաշտում մագնիսական պահի էներգիան հաշվարկվում է բանաձևով.

Էներգիայի նվազագույն արժեքը ձեռք է բերվում, երբ $\overrightarrow(p_m)$-ի ուղղությունը համընկնում է $\overrightarrow(B)$-ի հետ: Երբ պարամագնիսական նյութը ներմուծվում է արտաքին մագնիսական դաշտ՝ Բոլցմանի բաշխման համաձայն, նրա մոլեկուլների մագնիսական մոմենտների արտոնյալ կողմնորոշումը հայտնվում է դաշտի ուղղությամբ։ Հայտնվում է նյութի մագնիսացում։ Լրացուցիչ դաշտի ինդուկցիան համընկնում է արտաքին դաշտի հետ և համապատասխանաբար ուժեղացնում է այն: $\overrightarrow(p_m)$ և $\overrightarrow(B)$ ուղղության անկյունը չի փոխվում: Մագնիսական մոմենտների վերակողմնորոշումը Բոլցմանի բաշխման համաձայն տեղի է ունենում ատոմների միմյանց հետ բախումների և փոխազդեցությունների պատճառով։ Պարամագնիսական զգայունությունը ($\varkappa $) կախված է ջերմաստիճանից՝ համաձայն Կյուրիի օրենքի.

կամ Կյուրի-Վայսի օրենքը.

որտեղ C և C»-ն Կյուրիի հաստատուններն են, $\եռանկյունը $ հաստատուն է, որը կարող է լինել զրոյից մեծ կամ փոքր:

Պարամագնիսականի մագնիսական զգայունությունը ($\varkappa $) մեծ է զրոյից, բայց, ինչպես դիամագնիսականինը, այն շատ փոքր է։

Պարամագնիսները բաժանվում են սովորական պարամագնիսների, պարամագնիսական մետաղների և հակաֆերոմագնիսների։

Պարամագնիսական մետաղների համար մագնիսական զգայունությունը կախված չէ ջերմաստիճանից: Այս մետաղները թույլ մագնիսական են $\varkappa \մոտ (10)^(-6).$

Պարամագնիսական նյութերում կա մի երեւույթ, որը կոչվում է պարամագնիսական ռեզոնանս։ Ենթադրենք, պարամագնիսական նյութում, որը գտնվում է արտաքին մագնիսական դաշտում, ստեղծվում է լրացուցիչ պարբերական մագնիսական դաշտ, այս դաշտի ինդուկցիոն վեկտորը ուղղահայաց է հաստատուն դաշտի ինդուկցիոն վեկտորին։ Ատոմի մագնիսական մոմենտի փոխազդեցության արդյունքում լրացուցիչ դաշտի հետ ստեղծվում է ուժի պահ ($\overrightarrow(M)$), որը ձգտում է փոխել անկյունը $\overrightarrow(p_m)$-ի և $-ի միջև։ \overrightarrow(B).$ Եթե փոփոխական մագնիսական դաշտի հաճախականությունը և ատոմային շարժման առաջացման հաճախականությունը համընկնում են, ապա փոփոխական մագնիսական դաշտի կողմից ստեղծված ոլորող մոմենտը կա՛մ անընդհատ մեծացնում է անկյունը $\overrightarrow(p_m)$-ի և $-ի միջև։ \overrightarrow(B)$, կամ նվազում է: Այս երեւույթը կոչվում է պարամագնիսական ռեզոնանս։

Թույլ մագնիսական դաշտերում պարամագնիսական նյութերում մագնիսացումը համաչափ է դաշտի ուժգնությանը և արտահայտվում է (3) բանաձևով (նկ. 2):

Ֆեռոմագնիսներ

Ֆեռոմագնիսները դասակարգվում են որպես բարձր մագնիսական նյութեր: Մագնիսները, որոնց մագնիսական թափանցելիությունը հասնում է մեծ արժեքների և կախված է արտաքին մագնիսական դաշտից և նախորդ պատմությունից, կոչվում են ֆերոմագնիսներ: Ֆեռոմագնիսները կարող են ունենալ մնացորդային մագնիսացում:

Ֆեռոմագնիսների մագնիսական զգայունությունը արտաքին մագնիսական դաշտի ուժի ֆունկցիան է։ J(H) կախվածությունը ցույց է տրված Նկ. 3. Մագնիսացումն ունի հագեցվածության սահման ($J_(nas)$):

Մագնիսացման հագեցվածության սահմանի առկայությունը ցույց է տալիս, որ ֆերոմագնիսների մագնիսացումը պայմանավորված է որոշ տարրական մագնիսական մոմենտների վերակողմնորոշմամբ։ Ֆեռոմագնիսներում դիտվում է հիստերեզի երեւույթը (նկ. 4):

Ֆեռոմագնիսներն իրենց հերթին բաժանվում են.

1. Փափուկ մագնիսական: Բարձր մագնիսական թափանցելիությամբ նյութեր, որոնք հեշտությամբ մագնիսացվում և ապամագնիսացվում են: Դրանք օգտագործվում են էլեկտրատեխնիկայում, որտեղ աշխատում են փոփոխական դաշտերով, օրինակ՝ տրանսֆորմատորներում։
2. Մագնիսականորեն կոշտ: Համեմատաբար ցածր մագնիսական թափանցելիությամբ, դժվար մագնիսացվող և ապամագնիսացվող նյութեր։ Այս նյութերն օգտագործվում են մշտական ​​մագնիսներ ստեղծելու համար։

Օրինակ 1

Առաջադրանք. Մագնիսացման կախվածությունը ֆերոմագնիսում ներկայացված է Նկ. 3. Ջ(Հ). Գծե՛ք B(H) կորը: Կա՞ հագեցվածություն մագնիսական ինդուկցիայի համար, ինչո՞ւ:

Քանի որ մագնիսական ինդուկցիայի վեկտորը կապված է մագնիսացման վեկտորի հետ հարաբերությամբ.

\[(\overrightarrow(B)=\overrightarrow(J\)+\mu)_0\overrightarrow(H)\ \left(1.1\աջ),\]

ապա B(H) կորը չի հասնում հագեցվածության։ Մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի կախվածության գրաֆիկը արտաքին մագնիսական դաշտի ուժգնությունից կարելի է ներկայացնել, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 5. Նման կորը կոչվում է մագնիսացման կոր։

Պատասխան. Ինդուկցիոն կորի համար հագեցվածություն չկա:

Օրինակ 2

Առաջադրանք. Ստացեք $(\varkappa)$ պարամագնիսական զգայունության բանաձևը՝ իմանալով, որ պարամագնիսական մագնիսացման մեխանիզմը նման է բևեռային դիէլեկտրիկների էլեկտրիֆիկացման մեխանիզմին: Z առանցքի վրա պրոյեկցիոն մոլեկուլի մագնիսական պահի միջին արժեքի համար մենք կարող ենք գրել բանաձևը.

\[\left\langle p_(mz)\right\rangle =p_mL\left(\beta \աջ)\ձախ (2.1\աջ),\]

որտեղ $L\left(\beta \right)=cth\left(\beta \right)-\frac(1)(\beta )$-ը Langevin ֆունկցիան է $\beta =\frac(p_mB)(kT): $

Բարձր ջերմաստիճաններում և փոքր դաշտերում մենք ստանում ենք, որ.

Հետևաբար, $\beta \ll-ի համար 1$ $cth\left(\beta \right)=\frac(1)(\beta )+\frac(\beta )(3)-\frac((\beta )^3 )(45)+\dots $, ֆունկցիան սահմանափակելով $\beta $-ում գծային տերմինով, մենք ստանում ենք.

Արդյունքը (2.3) փոխարինելով (2.1)՝ ստանում ենք.

\[\ձախ\langle p_(mz)\right\rangle =p_m\frac(p_mB)(3kT)=\frac((p_m)^2B)(3kT)\ \ձախ(2.4\աջ):\]

Օգտագործելով մագնիսական դաշտի ուժգնության և մագնիսական ինդուկցիայի հարաբերությունները ($\overrightarrow(B)=\mu (\mu)_0\overrightarrow(H)$), հաշվի առնելով, որ պարամագնիսական նյութերի մագնիսական թափանցելիությունը քիչ է տարբերվում միասնությունից, մենք կարող ենք. գրել.

\[\ձախ\langle p_(mz)\right\rangle =\frac((p_m)^2(\mu)_0H)(3kT)\ձախ(2.5\աջ):\]

Այնուհետև մագնիսացումը կունենա հետևյալ տեսքը.

Իմանալով, որ մագնիսացման մոդուլի և լարման վեկտորի մոդուլի միջև կապն ունի ձև.

Պարամագնիսական զգայունության համար մենք ունենք.

\[\varkappa =\frac((p_m)^2m_0n)(3kT)\ .\]

Պատասխան՝ $\varkappa =\frac((p_m)^2(\mu)_0n)(3kT)\ .$