SU828039A1

SU828039A1 - Способ дефектоскопии ферромагнитныхКРиСТАллОВ

Info

Publication number: SU828039A1
Application number: SU782712182A
Authority: SU
Inventors: Анатолий Васильевич Вашковский; Виктор Иванович Зубков
Original assignee: Ордена Трудового Красного Знамениинститут Радиотехники И Электроникиан Cccp
Priority date: 1978-12-29
Filing date: 1978-12-29
Publication date: 1981-05-07

Description

Изобретение относится к измерительной технике.

Известен способ дефектоскопии ферромагнитных кристаллов, включающий воздействие на исследуемый ферромагнитный 5 кристалл постоянным магнитным и параллельным ему сверхвысокочастотным полями [1].

Однако известный способ не обеспечивает высокую точность измерений. 10

Цель изобретений — повышение точности измерений.

Для этого в способе дефектоскопии ферромагнитных кристаллов, включающем воздействие на исследуемый ферромагнитный 15 кристалл постоянным магнитным, и параллельным ему сверхвысокочастотным полями, исследуемый ферромагнитный кристалл ориентируют одной из его кристаллографических осей параллельно направлению по- 20 стоянного магнитного поля, возбуждают в ферромагнитном кристалле наинизшую для указанной кристаллографической оси моду коллективных колебаний спиновых волн, распространяющихся перпендикулярно этой 25 оси, и по ширине спектра указанной моды определяют дефектность кристалла.

Сущность способа заключается в следующем. 30

Установлено, что при определенных значениях величины постоянного магнитного поля и мощности параллельного ему СВЧ-поля, воздействующих на образец ферромагнитного кристалла, одна из кристаллографических осей которого ориентирована параллельно направлению постоянного магнитного поля, в образце возбуждается одна, наинизшая для этой оси мода коллективных колебаний спиновых волн, распространяющихся в кристалле перпендикулярно указанной оси (для оси это нулевая мода, для оси < 100> —минус вторая мода и т. д.).

Данный способ основан на том, что величины постоянного магнитного и СВЧ-полей для заданной ориентации ферромагнитного кристалла выбирают в интервале значений, обеспечивающих возбуждение в ферромагнитном кристалле одной моды коллективных колебаний спиновых волн.

Экспериментально установлено, что лишь при возбуждении в. ферромагнитном кристалле одной моды коллективных колебаний спиновых волн ширина спектра коллективных колебаний, излучаемых ферромагнитным кристаллом, обратно пропорциональна ширине резонансной линии спиновых волн ДЯ_К и, следовательно, степени дефектности ферромагнитного кристалла.

На чертеже приведены экспериментально полученные зависимости ширины спектра Δ/ одной моды коллективных колебаний от полуширины резонансной линии спиновых волн АН_К для сферических образцов (г/₀ = = 1,5 мм) из монокристаллов Y₃FesOi2 (точки а, Ь, с, d) и YsFes-xGajD^, где О< <х<0,5 (точки a', b', с', d', е'), у которых намагниченность насыщения меняется от 1450 до 1750 Гс.

Для YsFesOia основной тип дефектов — включения, дефектность ферромагнитных кристаллов уменьшалась от and; для Y₃Fe₅-_xGa_xOi2 основной тип дефектов — примеси и включения, дефектность ферромагнитных кристаллов уменьшалась от а' к е'. Оба кристалла были ориентированы так, что их кристаллографические оси <1П;> были параллельны направлению постоянного магнитного поля. Величина Н постоянного магнитного поля устанавливалась равной 0,95 от значения верхней границы области неустойчивости нулевой моды коллективных колебаний спиновых волн, величина Р мощности СВЧ-поля устанавливалась на 5 дБ выше порога параметрического возбуждения спиновых волн в ферромагнитном кристалле. При этом во всех случаях величины Н находились в пределах 1300—1800 эрстед, а величины Р — в пределах 0,2—1 мвт. Видно, что все экспериментальные точки кучно ложатся на некоторую кривую и ширина спектра Af низкочастотных колебаний обратно пропорциональна ширине резонансной линии спиновых волн 2&Н_К и характеризует ее, а следовательно, и дефектность кристалла. На основе полученных зависимостей можно сделать вывод, что в монокристалле a Y₃Fe₅0i₂значительно больше дефектов, чем в монокристалле d того же состава, что монокристаллы с Y₃FesOi2 и d Y₃Fe5-_xGa_xOi2 обладают приблизительно одним и тем же количеством дефектов и т. п.

Эти же монокристаллы исследовались при воздействии постоянным магнитным и СВЧ-полями, величины которых соответствовали областям возбуждения смеси мод коллективных колебаний спиновых волн, снималась зависимость, аналогичная приведенной на чертеже. При этом точки d—а и е'—а' не легли на одну, кривую: при заданной Δ/ разброс по ΔΗ_Κ составил 0,2 Э (близко оказались точки а, с', d', е'). Это подтверждает, что точность определения дефектности ферромагнитного кристалла существенно повышается при измерении на наинизшей моде коллективных колебаний спиновых волн. Следует отметить, что наибольшая чувствительность предложенного способа достигается при ориентации кристаллографической оси <Ш> исследуемого ферромагнитного образца, параллельно направлению постоянного магнитного поля, так как при этом интенсивность возбуждаемых в ферромагнитном образце коллективных колебаний в 10 раз выше, чем при ориентации оси <110> вдоль этого поля ив 100 раз выше, чем при ориентации'оси <100> вдоль поля Н. ,

Таким образом, предложенный способ, по сравнению с известными, обладает более высокой точностью (так как при указанных ориентациях образца и выборе величин полей ширина спектра А/ низкочастотных колебаний, излучаемых кристаллом, однозначно связана со степенью дефектности); делает возможным сравнение между собой образцов с различной намагниченностью насыщения (так как при выборе величин Н и Р в предложенном способе учитывается значение намагниченности насыщения исследуемого образца); обладает более высокой чувствительностью (как за счет указанной ориентации образца, так и за счет выбора значений Н и Р).

Дополнительным достоинством описываемого способа является то, что для его осуществления требуется значительно меньшая мощность СВЧ поля, при которой практически не наблюдается разогрева исследуемого ферромагнитного кристалла.

Claims

Изобретение относитс к измерительной технике. Известен способ дефектоскопии ферромагнитных кристаллов, включающий воздействие на исследуемый ферромагнитный кристалл посто нным магнитным и параллельным ему сверхвысокочастотным пол ми 1. Однако известный способ не обеспечивает высокую точность измерений. Цель изобретений - повышение точности измерений. Дл этого в способе дефектоскопии ферромагнитных кристаллов, включающем воздействие на исследуемый ферромагнитный кристалл посто нным магнитным, и параллельным ему сверхвысокочастотным пол ми , исследуемый ферромагнитный кристалл ориентируют одной из его кристаллографических осей параллельно направлению посто нного магнитного пол , возбуждают в ферромагнитном кристалле наинизшую дл указанной кристаллографической оси моду коллективных колебаний спиновых волн, распростран ющихс перпендикул рно этой оси, и по ширине спектра указанной моды определ ют дефектность кристалла. Сущность способа заключаетс в следующем . Установлено, что при определенных значени х величины посто нного магнитного пол и мощности параллельного ему СВЧ-пол , воздействующих на образец ферромагнитного кристалла, одна из кристаллографических осей которого ориентирована параллельно направлению посто нного магнитного пол , в образце возбуждаетс одна , наинизша дл этой оси мода коллективных колебаний спиновых волн, распростран ющихс в кристалле перпендикул рно указанной оси (дл оси ;П1 это нулева мода, дл оси 100 -минус втора мода и т. д.). Данный способ основан на том, что величины посто нного магнитного и СВЧ-полей дл заданной ориентации ферромагнитного кристалла выбирают в интервале значений, обеспечивающих возбуждение в ферромагнитном кристалле одной моды коллективных колебаний спиновых волн. Экспериментально установлено, что лишь при возбуждении в. ферромагнитном кристалле одной моды коллективных колебаний спиновых волн ширина спектра коллективных колебаний, излучаемых ферромагнитным кристаллом, обратно пропорциональна ширине резонансной линии спиновых волн ДЯк и, следовательно, степени дефектности ферромагнитного кристалла. На чертеже приведены экспериментально полученные зависимости ширины спектра Af одной моды коллективных колебаний от полуширины резонансной линии спиновых волн АЯк дл сферических образцов (с(о 1,5 мм) из монокристаллов YsFeaOia (точки а, Ь, с, d) и z & -xG&x iz, где О ,5 (точки а , Ь, с , d, е ), у которых намагниченность насыш,ени мен етс от 1450 до 1750 Гс. Дл YsFesOis основной тип дефектов - включени , дефектность ферромагнитных кристаллов уменьшалась от а к d; дл 3P 5-xGeLxOi2 основной тип дефектов - примеси и включени , дефектность ферромагнитных кристаллов уменьшалась от а к е . Оба кристалла были ориентированы так, что их кристаллографические оси III были параллельиы направлению иосто ииого магнитного пол . Величина Н посто нного магнитного пол устанавливалась равной 0,95 от значени верхней границы области неустойчивости нулевой моды коллективиых колебаний спиновых волн, величина Р мощности СВЧ-пол устанавливалась на 5 дБ выше порога параметрического возбуладени спиновых воли в ферромагнитном кристалле. При этом во всех случа х величины Я находились в пределах 1300-1800 эрстед, а величины Р - в пределах 0,2-1 мвт. Видно, что все экспериментальные точки кучпо ложатс на пекоторую кривую и ширина спектра Af ппзкочастотных колебаний обратно пропорциональна ширине резоиансной линии спиновых волн 2ДЯк и характеризует ее, а следовательно , и дефектность кристалла. На основе полученных зависимостей можно сделать вывод, что в монокристалле а УзРе5О12 значительно больше дефектов, чем в монокристалле d того же состава, что монокристаллы с зРе5О12 и d зРе5-.тОаа;012 обладают приблизительно одним и тем же количеством дефектов и т. п. Эти же монокристаллы исследовались при воздействии посто нным магнитным и СВЧ-пол ми, величины которых соответствовали област м возбуждени смеси мод коллективиых колебаний сииновых волн, снималась зависимость, аналогична приведенной на чертеже. При этом точки d-а и е-а не легли на одну, кривую: при заданной Af разброс по ДЯк составил 0,2 Э (близко оказались точки а, с , d, е ). Это подтверждает, что точность определени дефектности ферромагнитного кристалла существенно повышаетс при измерении на наинизшей моде коллективных колебаний спиновых волн. Следует отметить, что наибольша чувствительность предложенного способа достигаетс при ориентации кристаллографической оси исследуемого ферромагнитного образца, параллельно направлению посто нного магнитного пол , так как при этом интенсивность возбуждаемых в ферромагнитном образце коллективных колебаний в Ш раз выше, чем при ориентации оси вдоль этого пол и в 100 раз выше, чем при ориентацииоси вдоль пол Я., Таким образом, предложенный способ, по сравнению с известными, обладает более высокой точностью (так как при указанных ориентаци х образца и выборе величин полей ширина спектра А/ низкочастотных колебаний, излучаемых кристаллом, однозначно св зана со стеиенью дефектности ); делает возможным сравнение между собой образцов с различной намагниченностью насыщени (так как ири выборе величин Н и Р в предложенном способе учитываетс зиачение иамагниченности насыщени исследуемого образца); обладает более высокой чувствительностью (как за счет указанной ориентации образца, так и за счет выбора значений Я и Р). Дополпительным достоииством описываемого способа вл етс то, что дл его осуществлени требуетс значительно меньша мощность СВЧ пол , при которой практически не наблюдаетс разогрева исследуемого ферромагнитного кристалла. Формула изобретени Способ дефектоскопии ферромагнитных кристаллов, включающий воздействие на исследуемый ферромагнитный кристалл иосто нным магнитным и параллельным ему сверхвысокочастотным пол ми, отличающийс тем, что, с целью повышени точности, исследуемый ферромагнитный кристалл ориентируют одной из его кристаллографических осей параллельно направлению посто нного магнитного пол , возбуждают в ферромагнитном кристалле иаинизшую дл указанной кристаллографической оси моду коллективиых колебаний спиновых волн, распростран ющихс перпепдикул рно этой оси, и по ширине спектра указанной моды определ ют дефектность ристалла. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 360601, кл. G 01N 27/78, 1970.

7/

i1I11

0,2 0,4 US 0,8 fjf/j(,9