книги из ГПНТБ / Гуревич, А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках

Ш У Р Е В И Ч

ПРЕДИСЛОВИЕ

В этой книге рассматриваются магнитные колебания или маг­ нитный (электронный спиновый) резонанс в веществах, обладаю­ щих спонтанным магнитным упорядочением, т. е. в ферро-, ферри- и аптиферомагнетиках.

Магнитный резонанс в магнитоупорядоченных веществах су­ щественно отличается от резонанса в неупорядоченных (в магнит­ ном отношении) веществах — парамагнетиках. При магнитном резонансе в парамагнетиках кванты электромагнитного поля вы­ зывают переходы между энергетическими уровнями отдельных ато­ мов. В магиитоупорядоченных же веществах поглощение квантов поля при магнитном резонансе приводит к возникновению коллек­ тивных возбуждений всей магнитной системы. Это различие при­ водит к ряду особенностей магнитного резонанса в магнитоупоря­ доченных веществах, изучение которых и является предметом книги. В частности, интенсивность резонанса в магнитоупорядо­ ченных веществах с большим спонтанным магнитным моментом — ферромагнетиках и ферримагнетиках — на много порядков превышает интенсивность парамагнитного резонанса.

Изучение магнитного резонанса в магнитоупорядоченных сре­ дах представляет интерес по крайней мере с трех точек зрения. Во-первых, эта задача является частью общей проблемы магнит­ ного резонанса и еще более фундаментальной проблемы взаимо­ действия излучения с веществом.

Во-вторых, исследование магнитного резонанса, т. е. магнит­ ных колебаний, динамики магнитоупорядоченных систем явля­ ется эффективным средством изучения важных для физики и тех­ ники веществ. Путем исследования магнитного резонанса могут быть получены сведения о магнитной структуре ферро-, антиферро- и ферримагнетиков, о природе взаимодействий в них, могут быть измерены их основные параметры: обменные константы, константы анизотропии и пр.

В-третьих, магнитный резонанс, в неметаллических ферримаг­ нетиках — ферритах, лежит в основе многочисленных применений ферритов в диапазоне сверхвысоких частот. Этот диапазон (деци­ метровые, сантиметровые и миллиметровые волны) используется,

6 ПРЕДИСЛОВИЕ

как известно, в радиолокации, космической связи и эксперимен­ тальной физике (радиотелескопы, ускорители элементарных частиц, диагностика плазмы). Применение поликристаллических ферри­ тов произвело в середине 50-х годов переворот в технике сверх­ высоких частот, открыв возможности создания невзаимных и быст­ роуправляемых устройств. В настоящее время, в связи с получе­ нием высококачественных монокристаллов ферритов и рядом успехов в исследовании магнитного резонанса, открываются возможности создания новых устройств, например ограничителей мощности, управляемых линий задержки и др.

В этой книге будут охвачены далеко не все вопросы магнитного резонанса в магнитоупорядоченных веществах. Во-первых, мы ог­ раничимся рассмотрением малых колебаний, т. е. линейных про­ цессов. За пределами книги останутся нелинейные явления х), в частности спиновые нестабильности (они лишь слегка будут за­ тронуты в § 9.2).

Далее, мы будем рассматривать, в основном, процессы, происхо­ дящие внутри магнитоупорядоченной системы. Не будут исследо­ ваться связанные колебания магнитной системы и кристалличе­ ской решетки 2),* связанные колебания электронной и ядерной магнитных систем 3) и другие «смешанные» колебания, обуслов­ ленные взаимодействиями магнитной системы и других систем магнитоупорядоченного вещества. Однако влияние некоторых из этих взаимодействий на процессы релаксации (которыми опреде­ ляется диссипация энергии магнитных колебаний) будет подроб­ но исследовано.

И, наконец, мы ограничимся рассмотрением слабо проводящих, неметаллических ферро-, ферри- и антиферромагнетиков. Конеч­ но, и для металлов будет справедливо очень многое из приведен­ ного в книге. Но специфика магнитного резонанса в металлах4) почти полностью останется за ее рамками.

Эта книга является, по существу, введением в теорию магнит­ ного резонанса (малых магнитных колебаний) в магнитоупорядочен­ ных средах. В соответствии с таким ее назначением в ней рассмат­ риваются главным образом физические представления, модели, теории явлений. Экспериментальные результаты приводятся и об­ суждаются лишь в очень ограниченном количестве,гкак правило, в тех случаях, когда они дают нечто принципиально новое, не сле­ дующее из рассмотренной теории, или когда предпосылки теории нуждаются в экспериментальной проверке. Исключение сделано

в[3, 244].

3)См. монографию [22].

4)См.,^например, [363].

Вкниге используется исключительно гауссова сйстемаа единиц.

Иво многих случаях размерности численных величин опу/скаются. Связь единиц гауссовой системы с единицами системы СЩ дана в

Приложении 1. В этом же приложении даются значенит некото­ рых фундаментальных постоянных, а также величины «сшециальных» единиц энергии (электрон-вольт, обратный сантиметра и т. п.). В Приложении 2 приводятся графики размагничивающих факто­ ров эллипсоида.

В список литературы включены, во-первых, источникш, на ко­ торые имеются ссылки в тексте; во-вторых,— работы, с кюторыми, по мнению автора, полезно познакомиться при изучении затро­ нутых в книге вопросов; в-третьих,— некоторые работы т о вопро­ сам, которые не рассматриваются в книге, но входят шли близко примыкают к проблеме магнитного резонанса в магниітоупоря­ доченных веществах. Более подробная характеристика сшиска ли­ тературы приведена в введении к нему (стр. 574).

Во время работы над книгой очень многие коллеги и ^товарищи автора прочли рукопись или отдельные ее главы или пришяли уча­ стие в обсуждении рассмотренных в книге вопросов. Их зшмечания и советы позволили устранить ряд ошибок и улучшить изложение. Не имея возможности перечислить здесь всех, кто способствовал таким образом улучшению этой книги, автор выражает им свою глубокую благодарность.

Автор отчетливо понимает, что книга содержит множество не­ достатков, и будет благодарен за все замечания.