Введение к работе
Актуальность темы
Явление электромапштно-акустического преобразования (ЭМАП), основанное на взаимодействии электромагнитной, магнитной и упругой подсистем твердых тел, используется как новый метод экспериментального исследования характеристик этих подсистем и находит широкое применение в материаловедении и неразрушающем контроле. Бесконтактность методик ЭМАП существенно расширяет частотный и температурный диапазоны измерений. Основной их недостаток - малая в сравнении с контактными преобразователями эффективность возбуждения ультразвука. Однако вблизи магнитных фазовых переходов взаимодействие магнитной и упругой подсистем усиливается, следовательно, возрастает амплитуда возбуждаемой ультразвуковой волны. В этой связи актуальным становится исследование методом ЭМАП механизмов взаимодействия различных подсистем магнетика при фазовых превращениях.
Теоретическое и экспериментальное исследование ЭМАП проведено в основном для ферромагнитных металлов, в которых длина упругой волны намного превышает толщину скин-слоя. По магнитной структуре подавляющее большинство исследованных материалов относится к одноподрешеточным магнетикам. Практически нет исследований по электромагнитному возбуждению ультразвука в средах с ферримагннтным типом упорядочения, например, в таких широко используемых материалах, как ферриты. В то же время известно, что ферриты и интермегаллическне соединения, содержащие атомы редкой земли, обладают целым спектром фазовых переходов ориентацпонного типа. Теоретическое же описание ЭМАП для ферромагнитных металлов не может быть автоматически перенесено на ферримагнегикн из-за существенного различия этих материалов по проводимости, поэтому неизбежным становится исследование волновых закономерностей явления при изменении глубины проникновения электромагнитного поля в магнетик по отношению к длине возбуждаемой этим полем упругой волны.
Таким образом, цель представляемой диссертационной работы состоит в теоретическом исследовании ЭМАП по механизму анизотропной магнитострикции при произвольном отношении толщины скин-слоя к длине упругой волны н в экспериментальном изучении закономерностей преобразования в феррнмагнетнках — ферритах-шпинелях
4 и ннтерметаллических соединениях при изменении поля и температуры.
Научная новизна работы
Впервые исследовано перераспределение относительных вклвдов объемных и поверхностных сил в эффективность электромагнитно-акустического преобразования, обусловленное изменением отношения толщины скин-слоя к длине упругой волны.
Получены приближенные выражения для модуля упругих смещений в ферродиэлек-триках при возбуждении объемных монохроматических волн неоднородным электромагнитным полем по механизму анизотропной магнитострикции.
Впервые экспериментально установлено, что в ферримагнетиках вблизи точки Кюри не происходит усиления генерации ультразвука.
Обнаружены аномалии параметров электромагнитно-акустического преобразования в ЕгРе2 в окрестности точки компенсации.
Впервые обнаружен низкотемпературный парапроцесс в области спиновой периори-ентации в DyCos.
Практическая значимость работы
Расширена методологическая база для изучения и практического применения электромагнитной генерации ультразвука в магнитострикционных средах с низкой электропроводностью.
Показана принципиальная возможность использования ЭМАП для получения новой информации о магнитных структурах и процессах намагничивания а-ферримагнетиках со <слабой» подрешеткой.
Апробация
Материалы диссертационной работы докладывались на XVI Всероссийской конференции с международным участием по акустоэлектронике и физической акустике твердого тела (Сыктывкар, 1994); IV школе-семинаре «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления» (Псков,1995); 14 Российской научно-технической конференции «Не-разрушаюший контроль и диагностика» (Москва, 1S96); XVIII Уральской конференции «Контроль технологий, изделий и окружающей среды физическими методами» (Ижевск, 1998).
5 Публикации
Основные результаты работы изложены в 6 статьях, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы