Введение к работе
Актуальность темы. Одним из наиболее эффективных методов исследования внутренней структуры вещества является изучение его магнитных свойств. Магнитные свойства являются богатым источником" информации о внутреннем строении макроскопических гел как коллективов намагниченных микрочастиц и одновременно открывает путь для получения детальных сведений о других, более труднодоступных для непосредственного изучения физико-химических свойствах.
В последнее время в такого рода исследованиях все более широкое применение находят магнитометры, использующие в качестве чувствительного элемента сверхпроводящий квантовый интерферометр -сквид (SQUID - Superconducting QUantua Interference Device). В связи с уникальной чувствительностьо по магнитному моменту (на несколько порядков выше, чем у самых совершенных классических магнитометров) наиболее перспективным является использование сквид-магнигомегров для изучения свойств слабомагнитных материалов. Они не имеют конкурентов при исследовании экстремально малых количеств веществ и при измерениях в слабых полях намагничивания (~ 10 +10~ч Т и ниже), необходимых в тех случаях, когда приложение даже небольшого магнитного поля меняет магнитные характеристики исследуемого ' вещества, например, приводит к трансформации магнитного упорядс.ения.
Несмотря на относительнуо сложность этих устройств, измерения на сквид-магнитометрах достаточно просты, а к образцам не предъявляется специальные требования как в отношении агрегатного состояния, так и в отношении количества и формы исследуемого объекта; важное значение имеет простота интерпретации получаемых результатов.
В настоящее время измерители магнитной восприимчивости веществ на основе сквидов из опытных и почти исключительно методических разработок становятся рабочим инструментом исследователя. Так, к 1987 году в Лаборатории криоэлектрокики МГУ был создан макет такой установки, на котором удалось провести широкий круг исследований методического характера, а также предпринять ряд исследований магнитных свойств различных веществ. При этом были продемонстрированы высокие характеристики и эффективность прибора.
Целью диссертационной работы являлось создание
усовершенствованной версии измерителя магнитной восприимчивости веществ на основе сквида, автоматизированной на базе персонального компьютера, с тем чтобы она позволяла проводить интенсивные измерения магнитных свойств веществ в широком интервале температур
(от гелиевых до комнатных) с высоким разрешением по измеряемому
—1? ?
магнитному моменту (лучше 10 Ахм за время одного измерения) и
температуре (~ 10 по относительной величине) в большом динамическом диапазоне О 120 дБ). С этой целы) необходимо было разработать цифровую систему терностабилиэации образца, а также систему регистрации и цифровой обработки информации, поступающей с установки, с тем чтобы, используя имеющиеся конструктивные решения, заложенные в магнитометре, получить от него наилучшие возможные характеристики (разрешение по температуре и магнитному моменту, время измерения).
Вторая часть поставленной задачи заключалась в исследовании магнитных характеристик ряда веществ (таких, как высокотемпературные сверхпроводники, редкоземельные металлы, аморфные сплавы), которые другими, традиционными методами магнитометрии получить не представляется возможным.
Научная новизна результатов, выносимых на защиту:
для установки по исследованию магнитных характеристик веществ на основе сквида создана система автоматизации измерений" на базе персонального компьютера IBM PC/AT, включающая уифровио системы стабилизация температуры образца и обработки выходного сигнала сквида . Это позволило существенно поднять разрешение установки по магнитному моменту и температура образца;
исследованы закономерности различных температурно-полевых режимов измерения на автоматизированном сквид-магнитометре и предложены оптимальные методики их проведения;
- для монокристаллов высокотемпературного сверхпроводника
УВарСі/т^х получены данные, указывавшие на исчезновение анизотропии
магнитной восприимчивости выше Гс с увеличением содержания
кислорода х до 7,00. Обнаруїеньї признаки сукествования в yflanCtijC.,
выше Гс сверхпроводящих флухтуаций при ориентации поля,
параллельной кристаллографической оси с (Bile), и
актиферромагштшх спиновых корреляций для составов с х < 7 ъ
орторомбической фазе;
- по измерениям магнитной восприимчивости в слабых полях (з
10 мТ) обнаружены признаки валентной нестабильности электронных
оболочек ионов в кристаллических решетках соединений а-В^О^ и
В1304Вг;
установлено, что магнитный переход парамагнетизм антиферромагнетизм в Яо и г обладает чертами фазового перехода первого рода; найдены свидетельства тому, что в каждом из металлов соизмеримые магнитные структуры с различными волновыми векторами могут сосуществовать в достаточно широких температурных интервалах; получены данные, указывающие на наличие в гольмии при Т < 20 К ферримагнитного упорядочения в базисной плоскости в
области существования соизмеримой магнитной структуры;
- обнаружено, что в аморфном сплаве Ег32Ге68 в температурном интервале 80 + 250 К присутствуют две магнитные фазы, характеризуемые различными температурами магнитного упорядочения (температурами Кюри) и антипараллельной ориентацией намагниченностей.
Практическая ценность диссертации заключается в том, что полученные результаты могут быть использованы при создании новых, более совершенных автоматизированных установок для измерения магнитных характеристик веществ на основе сквидов, в том числе серийных. Кроме того, полученная информация о магнитных свойствах высокотемпературных сверхпроводников, висмутовых соединений, редкоземельных металлов и аморфного сплава может быть использована при разработке теоретической картины явлений в этих веществах и в технических приложениях этих материалов.
Апробация результатов работы. Основные результаты работы докладывались на I Всесоюзном совещании по высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП'88, Харьков, 1988), Всесоюзном симпозиуме по физике аморфных магнетиков (Красноярск, 1989), III Всесоюзном совещании по физикохимии аморфных (стеклообразных) металлических сплавов (Москва, 1989), XXVI Всесоюзном совещании по физике низких температур 1НТ-26, Донецк, 1990), I Всесоюзной школе-семинаре "Высокотемпературная сверхпроводимость и сверхпроводниковая электроника" (Черноголовка, 1988), Международной конференции "Высокотемпературная сверхпроводимость и локализационные явления" (HTSC LP, Москва. 1991).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 8 работ, список которых приведен в конце автореферата.
"'.
Структура и обьем диссертации.
Диссертация состоит из предисловия, четырех глав, заключения, двух приложений и списка литературы из 155 наименований. Она* изложена на 146 страницах машинописного текста и содержит 38 рисунков.
