Ferromagnetisk resonans

Ferromagnetisk resonans  är en av varianterna av elektronisk magnetisk resonans.

Upptäcktshistorik

Hypotesen om fenomenet, senare kallat ferromagnetisk resonans, uttrycktes först av den framtida akademikern Vladimir Arkadiev . Grunden var experimenten 1911-1913, under vilka han observerade den selektiva karaktären av absorptionen av centimeter elektromagnetiska vågor av ferromagneter . Senare, 1923, undersökte Yakov Dorfman , som undersökte splittringen av linjer av atomspektra i ett magnetfält , den så kallade Zeeman-effekten , V. Arkadievs antagande, baserat på överväganden av kvantfysik . År 1935 lyckades de sovjetiska fysikerna L. D. Landau och E. M. Lifshitz härleda ekvationen för dynamisk magnetisk susceptibilitet , som blev den matematiska grunden för teorin om ferromagnetisk resonans. 1948 beskrev amerikanen Charles Kittel ( eng.  S. Kittel ) förhållandet mellan ferromagnetisk resonans och formen på provet och materialets magnetiska anisotropi . För första gången, 1946, upptäcktes ferromagnetisk resonans i metaller experimentellt av J.  N. K. Griffiths , och i ferriter, 1949, av W. Hewitt ( W. N.  Hewitt ) [1] .

Beskrivning av fenomenet

Ferromagnetisk resonans manifesterar sig i den selektiva absorptionen av elektromagnetisk fältenergi av en ferromagnet vid frekvenser som sammanfaller med de naturliga frekvenserna för precessionen av magnetiska moment i det elektroniska systemet av ett ferromagnetiskt prov i ett internt effektivt magnetfält. Eller med andra ord, det är excitationen i hela volymen av provet av svängningar av en enhetlig precession av magnetiseringsvektorn orsakad av ett magnetiskt mikrovågsfält vinkelrätt mot ett konstant magnetiseringsfält [2] .

Ferromagnetisk resonans detekteras med metoderna för magnetisk radiospektroskopi . Dess huvudsakliga egenskaper - resonansfrekvenser, avslappning, formen och bredden på absorptionslinjer, olinjära effekter - bestäms av ferromagnetismens kollektiva många-elektronkaraktär. Samtidigt komplicerar närvaron av en domänstruktur i en ferromagnet processen, vilket leder till möjligheten för uppkomsten av flera resonantstoppar, och resonansabsorptionen av mikrovågsenergi orsakar dess lokala uppvärmning.

Frekvensen för ferromagnetisk resonans för ett platt prov i ett parallellt yttre fält beräknas med formeln C. Kittel ( eng. S. Kittel ) [3] :  

,

där magnetiseringen av en ferromagnet  är den magnetiska konstanten (permeabiliteten hos vakuumet ), och det gyromagnetiska förhållandet [4] .

Användning

Användningen av fenomenet ferromagnetisk resonans ligger till grund för driften av många mikrovågsenheter: resonansventiler , filter, parametriska förstärkare, frekvensomvandlare, effektbegränsare [1] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ 1 2 Ferromagnetisk resonans // Physical Encyclopedia. I 5 volymer. — M.: Sovjetiskt uppslagsverk. Chefredaktör A. M. Prokhorov . 1988.
  2. ↑ S.V. Vonsovsky Magnetism. — M.: Nauka, 1971. — 1033 sid.
  3. ↑ Charles Kittel Introduktion till fasta tillståndets fysik (8:e upplagan). Wiley. 2004. ISBN 047141526X
  4. ↑ Ferromagnetisk resonans. Artikelsamling / Ed. S. V. Vonsovsky. M. (1961). 343 sid . Hämtad 30 oktober 2015. Arkiverad från originalet 30 december 2019.