Ферромагни́тный резона́нс — одна из разновидностей электронного магнитного резонанса.

История открытия

Гипотезу о явлении, названным позднее ферромагнитным резонансом, первым высказал будущий академик Владимир Аркадьев . Основанием послужили эксперименты 1911—1913 годов, в ходе которых он наблюдал избирательный характер поглощения сантиметровых электромагнитных волн ферромагнетиками . Позже, в 1923 году, Яков Дорфман , исследуя расщепление линий атомных спектров в магнитном поле , так называемый эффект Зеемана , обосновал предположение В. Аркадьева, исходя из соображений квантовой физики . В 1935 году, советским физикам Л. Д. Ландау и Е. М. Лифшицу удалось вывести уравнение динамической магнитной восприимчивости , что стало математической основой теории ферромагнитного резонанса. В 1948 году американец ( англ. С. Kittel ) описал связь ферромагнитного резонанса с формой образца и магнитной анизотропией материала. Экспериментально ферромагнитный резонанс в металлах впервые, в 1946 г., обнаружил Дж. Гриффитс ( англ. J. Н. К. Griffiths ), а в ферритах, в 1949 г., У. Хьюитт ( англ. W. Н. Hewitt ) .

Описание явления

Ферромагнитный резонанс проявляется в избирательном поглощении ферромагнетиком энергии электромагнитного поля при частотах, совпадающих с собственными частотами прецессии магнитных моментов электронной системы ферромагнитного образца во внутреннем эффективном магнитном поле. Или иными словами, это возбуждение во всём объёме образца колебаний однородной прецессии вектора намагниченности , вызываемых магнитным СВЧ-полем , перпендикулярным постоянному намагничивающему полю .

Ферромагнитный резонанс обнаруживается методами магнитной радиоспектроскопии . Его основные характеристики — резонансные частоты, релаксация, форма и ширина линий поглощения, нелинейные эффекты, определяются коллективной многоэлектронной природой ферромагнетизма. При этом, наличие доменной структуры в ферромагнетике усложняет процесс, приводя к возможности появления нескольких резонансных пиков, а резонансное поглощение СВЧ энергии вызывает его локальный нагрев.

Частота ферромагнитного резонанса плоского образца в параллельном внешнем поле ${\displaystyle B}$ вычисляется по формуле Ч. Киттеля ( англ. С. Kittel ) :

${\displaystyle f={\frac {\gamma }{2\pi }}{\sqrt {B(B+\mu _{0}M)}}}$ ,

где ${\displaystyle M}$ намагниченность ферромагнетика, ${\displaystyle \mu _{0}}$ — магнитная постоянная (магнитная проницаемость вакуума ), а ${\displaystyle \gamma }$ гиромагнитное отношение .

Использование

Использование явления ферромагнитного резонанса лежит в основе работы многих сверхвысокочастотных устройств: резонансных вентилей , фильтров, параметрических усилителей, преобразователей частоты, ограничителей мощности .

См. также

• Электронный парамагнитный резонанс
• Ядерный магнитный резонанс
• Ядерный квадрупольный резонанс

Примечания