JPS5942443B2 - Gd,Ca,Zr置換イツトリウム鉄ガ−ネツト - Google Patents

Gd,Ca,Zr置換イツトリウム鉄ガ−ネツト

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JPS5942443B2
JPS5942443B2 JP50058614A JP5861475A JPS5942443B2 JP S5942443 B2 JPS5942443 B2 JP S5942443B2 JP 50058614 A JP50058614 A JP 50058614A JP 5861475 A JP5861475 A JP 5861475A JP S5942443 B2 JPS5942443 B2 JP S5942443B2
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JP
Japan
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temperature
4πms
magnetic
yttrium iron
iron garnet
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Expired
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JP50058614A
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JPS51134898A (en
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肇 篠原
邦夫 金井
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Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高周波すなわちVHF、UHF、SHF帯等の
サーキユレーター、アイソレーター等のマイクロ波素子
に使用されるフェリ磁性ガーネット、特にGd3Ca3
Zに置換イットリウム鉄ガ・ −ネットに関するもので
ある。
マイクロ波素子用磁性材料に要求される特性は、強磁性
共鳴吸収半値巾△Hが狭く、適当な飽和磁化(4πMs
)の値があると共に、その温度係数が極めて小であるこ
と等である。
一般に磁気共鳴周フ 波数ωは次式で表わされる。ω=
γ(〔H+(Ny−N2)4πMs〕ここで H:外部磁楊の強さ Nx:x方向の反磁場係数 Ny:y方向の反磁場係数 N2:z方向の反磁場係数 (Nx+Ny+Nz=1) γ :磁場回転比 従つてマイクロ波素子が球である場合にはNx=Ny=
Nz=1/3となり、上記ωは4πMsには無関係とな
るが、前記素子が球以外の形状であるときには、4πM
sの変化は直接ωの変化となつて現われる。
実際にサーキユレーター、アイソレーター等に使用され
る素子は、球以外の形状のものが多く、前記ωは4πM
sの函数として変化すH+(Nx−N2)4πMs〕)
2るのである。
よつて4πMsの温度係数αは、使用ク 温度−20〜
60℃の範囲において0.1%/℃以下の値にしなけれ
ばならない。しかしながら従来のイットリウム鉄ガーネ
ットにおいては、上記温度係数αは上記温度範囲におい
て0.2〜0.3%/℃の如き大なる値を示す。このた
め素子を恒温槽フ 内に収容して使用するか、球状の素
子を使用する方法の何れかによらざるを得ない。この場
合前者では費用が多額となり、また後者においては素子
の形状が限定されるのみならず、球状素子の製作が極め
て困難となる欠点がある。一般にガーネットは(As)
〔B2〕(Cs)012なる化学式を有する。
A3B、Cは夫々24C、16a、24d格子点を占め
る元素を表わす。特に磁性ガーネツトおいては、上記格
子点の一部または全部を磁性イオンが占める。而して〔
B〕(C)の各々の副格子内では、磁気モーメントは強
磁性結合をし、〔B〕と(C)とは反強磁性結合をし、
{A}の磁性イオンは(C)の分子場を受けて(C)と
逆方向に結合する。このため飽和磁化の温度変化は{A
}〔B〕(C)の副格子夫々の飽和磁化の温度変化の和
となる。従つて飽和磁化の温度変化を小なる値にするた
めには、夫々の副格子の温度変化を小にするか、和とし
ての温度変化を小にするか、何れかの方策が必要となる
。前記イツトリウム鉄ガーネツトにおいては、飽和磁化
の温度変化は、24e副格子を占めるイツトリウムイオ
ンが非磁性であるため、16a,24d副格子における
変化の差が全磁化の温度変化となり、その値は0.2〜
0.3%/℃で、極めて大なること前記の通りである。
現在多結晶として強磁性共鳴半値巾の最も小なるCa,
V,n置換イツトリウム鉄ガーネツトにおいても、−2
00C〜60℃の範囲における4πMsの温度係数αは
0.4%/℃にも達するのである。
しかし24cの非磁性イツトリウムイオンを、磁性イオ
ンたるガドリニウムイオンで置換することによつて、副
格子の磁気モーメントが互に逆向きとなり、すなわち互
に打消しあい、外部において観察される磁化の値は零と
なる磁気相殺点を有するようになる。而して上記磁気相
殺点と、キユ一り一温度Tcとにおいては磁化が零とな
るため、その間の温度範囲においては飽和磁化の温度係
数を小にすることができるのである。A−S−Hund
sOn等は.E−E−ETransactiOnOnM
ag.VOl.Mag5/F63l969P.6lO〜
613において{Y3−2X−ACa2XGda}〔F
e2−ZnZ〕(Fe3−X−YVXAly)012な
る組成を報告しているが、同組成になるガーネツトの温
度係数は最小値でも0.24%/℃を示し、実際使用す
る場合には、温度補償手段が必要であると共に、強磁性
共鳴吸収半値巾ΔH=750eであり極めて大である欠
点がある。
本発明は上記の如き従来のガーネツト材に存する諸欠点
を解消し、Gd,Ca,Zr置換イツトリウム鉄ガーネ
ツトにおいて、磁気相殺点とキユーリ一温度との間にお
いて飽和磁化最大となる温度が−20とC〜60℃の中
間になる如き組成とすることにより、飽和磁化の温度係
数の極めて小なる、かつ強磁性共鳴吸収半値巾の小なる
ガーネツトを提供することを目的とするものである。
実施例 1 1υ 具 JjJ (Fe3)012において、y−0.3,0.4,0.
5,0.6,0,7となるように、Gd2O3,CaC
O3,Y2O3,Fe2O3,zrO2あるいは分解し
て上記酸化物となるような水酸化物、蓚酸塩、炭酸塩等
を上記組成比に秤量してボールミルで混合する。
而して800〜1200℃で1〜6時間仮焼し、再びボ
ールミルにより粉砕し、圧縮成形後1260〜1450
℃で1〜8時間酸素中において焼成した。得られた試相
をX線回折によつて調査した結果y=O〜0.7におい
てすべてガーネツト単相であることを確認した。次に上
記試料について−180℃からキユーリー温度Tcまで
、飽和磁化4πMsの温度変化を測定した。
この結果を第1図に示す。図から明らかな如く、−18
0℃から温度を上昇させると飽和磁化は温度の上昇と共
に減少し、−160℃前後において極小となる。この点
が磁気相殺点である。更に温度を上昇させると、飽和磁
化4πMsは増加し、極大値を経て以後減少し、遂には
零となる。この温度がキユ一り一温度Tcである。前記
磁気相殺点とキユ一り一温度との間において、4πMs
が最大値となるときの温度をTmaxとすると、〔Fe
− Zr〕中のFe3+をZr4+によつて置2−Yy
換したときには、第1図よりTmaxは−2000C/
1分子式の割合で移動する。
第1表は上記各組成の試料に対する諸特性を測定した結
果である。
第1表における4πMsおよびTcの値は各々前記第1
図における値と対応する。
同表において、温度係数αは−20℃〜60℃の範囲に
おけるものであるが、αはTmaxが20℃に近づくに
つれて小になり、y = 0.3においては0.05%
/℃となつている。なお△Hすなわち強磁性共鳴吸収半
値巾は、試料を円板状に切断して表面をAl2O3で研
磨鏡面仕上し、830MHzで測定したものである。実
施例 2 {GdzY2.5− ZCal.O}〔Fel.5zr
O.5〕(Fe3)012において、z = 1.5,
1.8,2.0,2.2,2.4となるようにGd2O
3,CaCO3,Y2O3,Fe2O3,zrO2ある
いは分解して上記酸化物となる水酸化物、蓚酸塩、炭酸
塩等を上記組成比に秤量してボールミルで混合した。
而して前記実施例1と同様の手段で作成した試料をX線
回折した結果、全試料がガーネツト単相であることを確
認した。次に上記試料を前記実施例1におけると同様に
4πMsの温度変化を測定し、第2図に示す如き結果を
得た。
同図から、磁気相殺点とキユ一り一点との間で4πMs
が最大となる温度Tmaxは80℃/1分子式の割合で
移動することがわかる。第2表は上記各組成の試料の特
性値測定結果を示す表である。第2表から明らかなよう
に、4πMsの値は1分子式当り350Gの減少となつ
ている。
また一20℃〜60℃における温度係数αはTmaxが
20℃に近づくにつれて小になり、z = 2.4では
0.06%/℃に減少している。以上の実施例の結果か
ら、磁気相殺点とキユ一り一温度Tcとの間においては
、4πMsが最大となる温度Tmaxと4πMsの温度
係数αとの関係は、Y,z何れかの値を変化させても、
Tmax= 20℃のときα=0.05%/℃となり、
Tmaxがo〜35℃の間にあればαは0.08%/℃
の如き極めて小なる値とすることができるのである。
そしてY,z(5Tmaxとの関係は、上記実験結果よ
り、において、と表わすことができる。
よつて磁気相殺点とキユ一り一温度との間で4πMsが
最大となる温度Tmaxが0〜35℃の間にあるために
は、すなわち83≦80z−200y≦118を満足す
る如く、Y,zの値を定めればよいことになる。ただし
yの値は結晶磁気異方性K1の値、を決定する因数とな
る。而して△Hを小にするためには上記K1の値を小に
する必要がある。このためには、yの値は大なることが
望ましいが、あまり大にするとキユリ一温度の低下をき
たすため、yの値は0.6以下でなければならない。ま
た一方△Hの値を勘案すれば、yは0.3以上でなけれ
ば、実際使用上不都合である。またzの値は、Tmax
におけるY.l5Zとの関係から、1.7≦z≦2.6
(ただしO<z+y≦3)としなければならない。以上
記述の如く本発明のGd,Ca,Zr置換イツトリウム
鉄ガーネツトは、従来のガーネツト材に存する諸欠点を
解消し、飽和磁化の温度係数および磁気共鳴吸収半値巾
共に小なるガーネツトであり、産業上の効果甚大なる発
明である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は各々本発明の実施例における温度
と4πMsとの関係を示す線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 {GdzY_3−y−zCay}〔Fe_2−yZ
    ry〕(Fe_3)O_1_2なる組成において、83
    ≦80Z−200y≦118、0.3≦y≦0.6、1
    .7≦Z≦2.6、0≦y+Z≦3の組成範囲を有し、
    磁気相殺点とキューリー温度との間における飽和磁化の
    最大を示す温度が0〜35℃の範囲にあることを特徴と
    するGd、Ca、Zr置換イットリウム鉄ガーネット。
JP50058614A 1975-05-19 1975-05-19 Gd,Ca,Zr置換イツトリウム鉄ガ−ネツト Expired JPS5942443B2 (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60216122A (ja) * 1984-04-12 1985-10-29 Rinnai Corp 燃焼制御装置
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JPH0330704Y2 (ja) * 1985-10-08 1991-06-28
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4972697A (ja) * 1972-11-15 1974-07-13

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