Неоднородность полей спонтанной магнитострикации и их влияние на ядерную спинсистему

Булатов А.Р.; Голенищев-Кутузов А.В.; Хизбуллин Р.Н.

УДК 534.08+539.283

НЕОДНОРОДНОСТЬ ПОЛЕЙ СПОНТАННОЙ МАГНИТОСТРИКЦИИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ЯДЕРНУЮ

СПИНСИСТЕМУ

А.Р. БУЛАТОВ, А.В. ГОЛЕНИЩЕВ-КУТУЗОВ, Р.Н. ХИЗБУЛЛИН Казанский государственный энергетический университет

Исследовано влияние спонтанной магнитострикции на сигналы спинового эха. Установлено, что неоднородность поля спонтанной магнитострикции усредняет осцилляции сигналов эха в слабых магнитных полях.

В устройствах функциональной магнитоэлектроники, наряду со спиновыми и магнитостатическими волнами, начинают находить применение и магнитоупругие волны. Взаимодействие упругих спиновых волн, образующее магнитострикционную связь, позволяет изменять свойства волн вблизи точек синхронизма [1]. Для обработки и записи сигналов стали применять сигналы ядерного спинового эха как динамические неоднородности магнитоупругой среды. Однако внедрение таких способов тормозится неполностью сведений о самой системе ядерных спинов.

Так, при изучении сигналов ЯМР в легкоплоскостном аниферромагнетике FеВОз обнаружен ряд особенностей [2-4], которые не укладывались в существующие представления о поведении сигналов ЯМР в магнитоупорядоченных веществах.

Исходя из общих физических принципов формирования сигналов индукции и эха [5], можно предположить, что неоднородность полей спонтанной магнитострикции (CMC) также должна проявляться в зависимостях интенсивностей сигналов эха от постоянного поля. Чтобы проверить это предположение, были проведены измерения интенсивностей сигналов для двух- и трехимпульсного эха от величины постоянного поля на тех же образцах FеВОз.

Исследования сигналов эха проводились на импульсном спектрометре ЯМР Брукер при Т =77 К в магнитных полях от 102 до 4*103Ое. Длительность импульсов равнялась т; — 2^ и была постоянной. Задержка между первым и вторым

импульсами составляла т^ — 2^. Для наблюдения стимулированного эха подавался третий импульс через т 2,3 — 1м^ после второго импульса. Все

импульсы были когерентны по фазе РЧ-сигнала и представляли собой я/2-импульсы. Частота заполнения импульсов соответствовала частоте резонансных переходов ядер 5^е в FеВОз и составляла V = 75.395 Иг. Постоянное и переменное магнитные поля прикладывались в легкой плоскости (111) образца перпендикулярно друг другу.

Результаты измерений зависимости интенсивностей обычного (1е) и

стимулированного (1ея) эхо-сигналов от Н показаны на рис.1, где приведены экспериментальные кривые 1е (Н) (кривая 2) и Iех (Н) (кривая 3) при мощности импульса РЧ-поля, соответствующей ослаблению АР —13 dB.

г. О <

-1.01_____I_______I______I_______I______L

0 2000 4000 Н, Ос

Рис.1 Зависимости интенсивностей ССИ (1), обычного (2) и стимулированного (3) эхо-сигналов от величины постоянного магнитного поля Н. ДР = 13 dB. Точки - эксперимент, линия

- теоретическая кривая для ССИ

Как видно из рис. 1, полевая зависимость интенсивности эха не обнаруживает осцилляций, которые можно было бы ожидать в области малых магнитных полей (H < 2000 Ое). Предположение об осцилляциях интенсивностей эха (так же как и индукции) следует из условия, что сигналы индукции и эха обычно определяются выражением вида [5,6]

Ie(H) ~ sin01 sin2 02 / 2,In (H) ~ sin 0;

Ies(H) ~ sin01 sin02 sin03,0; =njH.т ., (1)

где Hi - амплитуда; т. - длительность i-го РЧ-импульса; у - гиромагнитное отношение. В отсутствие полей CMC (АН ~ 0) коэффициент усиления имеет вид П = Hn/H и, как следует из выражений (1), функции In (n), Ies (п) представляют собой осциллирующие функции. В то же время, как показывают расчеты [3], учет разброса коэффициента п, связанного с неоднородностью достаточно сильных полей CMC, обусловливает усреднение этих осцилляций в области малых H < 2000 Ое, что хорошо согласуется с экспериментом как для сигналов индукции, так и для сигналов эха.

Для описания зависимости интенсивности сигналов Ie и Ies от магнитного

поля не получается таких простых формул, как для индукции In ( H), приведенной в [3], тем не менее полученные в [3] результаты для In (H) удается обобщить на эхо - сигналы. Это следует из одинакового характера поведения экспериментальных кривых Ie (H), Ies (H) и In (H), приведенных на рис.1.

Действительно, полученные экспериментальные зависимости Ie (H) и Ies (H), так же как In (H ) представляют собой скорее кривые дисперсии, чем осциллирующие функции.

Summary

Inhomogeneity of the spontaneous magnetostriction fields and their influence of the nuclear spin system. The influence of the spontaneous magnetostriction on the spin echo

signals is studied. It is established that the inhomogeneity of the spontaneous magnetostriction field averages out the oscillations of the echo signals in weak magnetic fields.

Литература

1. Щука А.А. Функциональная электроника.- М.: МИРЭА, 1998.

2. О слабых искажениях магнитной структуры бората железа / Х.Г. Богданова, В.А. Голенищев-Кутузов, Л.И. Медведев и др. //ЖЭТФ.- 1989.- Т.95, в. 2. -С. 613-620.

3. Магнитоупругий канал возбуждения ядерных спинов в РеВОз / Х.Г. Богданова, В.А. Голенищев-Кутузов, Л.И. Медведев и др. //ЖЭТФ.- 1993- Т.103, в.1. -С. 163-171..

4. Влияние наведенной магнитоупругой анизотропии на сигнал ЯМР в РеВОз / Х.Г. Богданова, В.А. Голенищев-Кутузов, Л.И. Медведев и др. //ФТТ.-1994.- Т.36, №7. -С. 1950-1957.

5. Куркин М.И., Туров Е.А. ЯМР в магнитоупорядоченных веществах и его применения.- М., 1990.- 248 с.

6. Физика магнитных диэлектриков / Г.А. Смоленский, В.В. Леманов, Г.М. Недлин и др.- Л., 1974.- 450 с.

Поступила 21.07.2005

Inhomogeneity of the spontaneous magnetostriction fields and their influence of the nuclear spin system

Текст научной работы на тему «Неоднородность полей спонтанной магнитострикации и их влияние на ядерную спинсистему»