Введение к работе
Актуальность темы. Задача исследования свойств веществ в экстремальных условиях занимает одно из центральных мест в физике твердого тела. Под действием сверхсильных магнитных полей ( > 100 Тл), сверхвысоких давлений ( > 0 Ша) и низких температур ( < 100 К) происходит существенная перестройка энергетического спектра конденсированных сред, приводящая к появлению новых эффектов или нелинейных особенностей уже известных явлений.
Началу систематических исследовании свойств веществ в условиях действия СМП способствовало создание магнитокумулятивных генераторов МК-1, позволяющих получать с высокой стабильностью в объеме нескольких см3 магнитные поля до 105 Тл. Рекордная плотность энергии « 4x10s Дж см--, реализуемая в них, позволяет так же проводить исследования веществ при давлениях 200 -г 300 ГПа. Магнитное поле, в этом случае, обеспечивает более медленную, чем в ударных волнах, передачу энергии от взрывчатого вещества образцу и позволяет осуществлять практически изэнтропический процесс сжатия.
Эксперименты, проводимые в то время, ограничивались исследованиями эффекта Фарадея и изучением сжимаемости инертных газов и минералов. Они проводились при комнатной температуре, что существенно сужало, как круг изучаемых явлений, так и выбор исследуемых объектов. Большинство интересных фазовых состояний твердых тел, таких как сверхпроводимость, состояние спинового стекла, экситоны и экситонная жидкость были недоступны. Кроме того, при низких температурах энергия зеемановского взаимодействия g-Ць-В = 10"20 Дж становится значительно больше тепловой kT = 10"22 Дж и фазовые переходы происходящие под действием внешнего магнитного поля, проявляются наиболее отчетливо.
Целью настоящей работы явилось дальнейшее развитие исследований, проводимых в сверхсильных магнитных полях и сверхвысоких давлениях создаваемых в генераторе МК-1.
Разработанные криостаты, позволили измерить верхнее критическое поле в YBa2Cu307.x - сверхпроводнике при температуре 4.2 К и провести исследования эффекта Фарадея и магннтопоглощения в магнитных полях до
500 Тл при температуре 77 К в антиферромагнетике KMnFj, изинговском ферримагнетике Но^-х^зО^ и диамагнитном стекле ТФ-5. Создана установка, для регистрации оптических спектров в быстропротекающих процессах, позволила провести измерения спектров фотолюминесценции и деформационной люминесценции цшрокозонных диэлектриков AI2O3 и AI2O3 : Сг34 при изэнгропическом сжатии до давлений 200 Ша.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней выполнены фундаментальные исследования в области физики твердого тела в ранее недоступной области физических параметров.
-
Впервые проведены измерения эффекта Фарадея в магнитоупорядоченных веществах в магнитных полях до 800 Тл при температурах 77 и 300 К. Определены кривые намагниченности в области мегагауссных магнитных полей и энергия обменного взаимодействия.
-
Впервые проведены измерения намагниченности и проводимости YBajCujOv-x - сверхпроводников в магнитных полях до 400 Тл, позволившие определить верхнее критическое поле при 4,2 К.
-
Измерен спектр R-линии люминесценции рубина при изэнгропическом сжатии до давлений ~ 200 ГОа.
-
Обнаружено неоптическое возбуждение электронных уровней, имеющее место при изэнтропическом сжатии рубина и сапфира.
Практическая и научная значимость работы заключается в создании аппаратурного комплекса для проведения научных исследований и разработке техники эксперимента взрывных опытов в условиях криогенных температур, сверхсильных магнитных полей и сверхвысоких давлений. Проведенные исследования позволили определить верхнее критическое поле и длину когерентности УВа2Сиз07-х - сверхпроводников, знание которых необходимо при проектировании элементов сильноточной электроники, работающих на основе ВТСП. В диссертации определены причины ограничивающие наблюдение R-линии люминесценции рубина и сформулированы предложения по применемао рубиновой методики измерения давлений при динамическом нагружении. Кроме того, продемонстрирована возможность регистрации импульсных давлений по спектрам деформационного свечения и их
использования для исследования характера деформации кристаллов при динамическом нагружении.
Апробация. Материалы, включенные в диссертацию, обсуждались на
научных семинарах во ВНИИЭФ, ФИАН, ВНИИТФ и докладывались на 12
Международных и 4 Всесоюзных конференциях. Различные аспекты вопросов,
затронутые в диссертации, опубликованы в 11 статьях. По материалам
* диссертации получено 2 авторских свидетельства.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитированной литературы. Общий объем диссертации составляет 146 страниц, включая 50 рисунков, 3 таблицы и список литературы из 127 наименовании.
