Методическое и техническое обеспечения исследований упрочнения и разрушения ферромагнитных металлов, страница 2

Спин-волновая теория влияния дислокаций на ширину линии ФМР впервые рассмотрена В. Г. Барьяхтаром с сотрудниками в работе [51]. В этой работе найдена зависимость ширины линии ФМР от концентрации дислокаций в кристалле. Для объяснения влияния дислокаций на ширину линии ФМР в [51] использовалась качественная модель равномерного распределения дислокационных петель с характерным размером R; расстояние между дислокациями также порядка R. Наличие дислокаций в кристалле приводит к его деформации вызывая неоднородные отклонения магнитного момента от равновесного значения μ₀. Между деформацией и намагничением в этом случае имеет место выражение:

,                        (2.4)

где M₀ - магнитный момент единицы объема; с - скорость звука; ρ - плотность вещества.

Согласно [51] ширина линии при сравнительно небольших концентрациях дислокаций, когда R»а равна:

∆Н = gM₀a²ρ,                                         (2.5)

где а - постоянная решетки; θc  - обменная постоянная, равная по порядку величины температуре Кюри; μ_B - магнетон Бора; g -гиромагнитное отношение; ρ - концентрация дислокаций. В случае больших концентраций R « аширина линии определяется выражением:

∆Н=gМ₀                          (2.6)

Аналогичные теоретические исследования для металлических ферромагнетиков были проведены в работах [55,56]. Согласно [55] вклад хаотически распределенных дислокаций в ширину линии для никеля имеет порядок величины:

∆Н                                   (2.7)

Экспериментальные исследования [52, 57], проведенные в широком диапазоне степеней деформаций и температур, подтвердили эти зависимости и качественно их дополнили. В частности, здесь установлено, что линейная зависимость между ∆Н и средней плотностью дислокаций ρ сохраняется вплоть до критических ее значений (ρ=10¹⁵-10¹⁶ м^-2), что открывает широкие возможности ФМР для исследования дислокационной структуры.

Для выполнения настоящей работы был изготовлен радиоспектрометр ФМР, блок-схема которого приведена на рисунке 2.1. Применение этой схемы обусловлено спецификой регистрации спектров ФМР с металлических образцов. Спектрометр представлял собой волноводную мостовую схему с отражательным прямоугольным резонатором, в котором возбуждались колебания TE₁₀₃. Рабочая частота составляла 9,4 ГГц. Источником СВЧ-энергии служил клистрон К-59, помещенный в масляную ванну, чтобы стабилизировать рабочую частоту. Использование отражательного резонатора исключило искажение картины возбуждаемого в нем поля металлическим образцом в силу того, что образец являлся частью одной из стенок резонатора, а также позволило применить мостовые схемы на ферритовом циркуляторе или двойном тройнике, значительно повышающие чувствительность спектрометра. Применение амплитудной модуляции источника СВЧ-энергии импульсами прямоугольной формы, а также регулировка фазы и амплитуды подстроечными элементами, включенными в плечи мостовой схемы, способствовало повышению чувствительности и селективности при регистрации спектров. Для реализации высокой однородности магнитного поля питание электромагнита осуществлялось от стабилизированного источника. В спектрометре применена протяжка магнитного поля синхронно с диаграмной лентой самописца. Это осуществлялось посредством использования разработанных лампового реостата и усилителя постоянного тока, при силе тока до З0 А. Применение разработанного эмиттерного повторителя на германиевом триоде 2Т301Д позволило согласовать выход селективного усилителя У2-6 с входом самописца.

Рисунок - 2.1 Блок схема спектрометра ФМР

Созданный спектрометр обеспечил: 1) возможность достижения высокой чувствительности; 2) возможность регистрировать широкие линии; 3) применять удобные размеры и форму образцов (рисунок 2.2).

Рисунок 2.2 - Схема контактной пары типа «Кольцо-гребенка». Принципиальная схема установки для исследования скользящих электрических контактов (ВКУ-632)

2.1.2 Методика электронной микроскопии и электронографии