|
| |
|
Слаботочка Книги из формулы (7) вытекает, что в зависимости от соотношения между знаками и величинами обменных интегралов Ааа> Чъ И темпсратура Кюри сплава может зависеть от концентрации квадратично, линейно или в частном случае весьма слабо изменяться с концентрацией. Комар [10] на примере ряда двойных ферромагнитных упорядоченных и неупорядоченных сплавов показал, что такие зависимости действительно имеют место на опыте. Кроме обменного взаимодействия в сплавах также необходимо учитывать изменения магнитных моментов атомов, возникающие вследствие изменений атомных соседств. Акулов [И] установил простые соотношения, позволяющие описать, как меняются атомные магнитные моменты при упорядочении сплава; эти соотношения им с сотрудниками [12] были подтверждены экспериментально. Несмотря на ряд достигнутых успехов теория ферромагнитных сплавов, тем не менее, еще далека от завершения. § 3. Магнитные силы; магнитная структура ферромагнетиков; магнитная анизотропия Успехи теории Френкеля - Гейзенберга, позволившие объяснить ферромагнетизм металлов мощными электрическими силами квантовой природы, вначале отвлекли внимание исследователей от расчета магнитных сил в решетке. Действительно, казалось, нет никакого практического смысла в расчете магнитного взаимодействия в решетке, если оно заведомо во много раз меньше, чем энергия обменного взаимодействия. Порядок величины магнитной энергии в ферромагнитной решетке мы можем оценить, вычисляя энергию взаимодействия двух магнитных диполей [каждый из которых равен спиновому магнитному моменту электрона ([аяй 10 2о CGSM)], находящихся на расстоянии постоянной решетки я(~10 см), т. е. t/ arf-!=10- эрг. в предыдущем параграфе мы видели, что энергия обменного взаимодействия на один атом (например, железа) равна 2 10-1* 52; это в сотни раз превышает вычисленную выше энергию магнитного взаимодействия. Акулов [13] В своих работах показал, что магнитное взаимодействие атомов, хотя и является относительно малой поправкой к обменным силам, играет исключительную роль в целом ряде ферромагнитных явлений. Им впервые было установлено, что весь обширный.круг явлений, связанных с техническим намагничением, обусловлен не обменными силами, обеспечивающими лишь само существование самопроизвольной намагниченности, а магнитным взаимодействием между атомами в решетке. Поэтому выяснение характера магнитного взаимодействия в ферромагнетиках имело не только теоретический, но и большой практический интерес, ибо оно необходимо было для построения теории процессов технического намагничения и перемагничивания. Учет магнитного взаимодействия прежде всего позволил объяснить тот фундаментальный факт, что термодинамически устойчивым состоянием ферромагнитного тела (в отсутствии магнитного поля) является то, при котором оно разбивается на отдельные малые объемы - области самопроизвольной намагниченности (домены). Оказывается, что при обычных температурах электрические силы обменного взаимодействия способны поддержать параллельность спинов только в этих весьма малых областях. Всякий ферромагнитный образец представляет собой конгломерат множеств таких областей, каждая из которых намагничена до насыщения в некотором направлении, обычно отличном от направления намагниченности в соседних областях. Результирующая или векторная сумма всех намагниченностей областей равна нулю, и внешне ферромагнетик в отсутствии внешнего магнитного поля кажется нена-магниченным. Физические предпосылки, обусловливающие разбиение ферромагнетика на области самопроизвольной намагниченности, впервые были выяснены в Советском Союзе (Френкель и Дорфман [14], Ландау и Лифшиц [15] и др.). Если бы действовали одни обменные силы, то на первый взгляд кажется, что ферромагнетик должен был бы намагнититься до насыщения (при данной температуре) в направлении, отвечающем минимальному размагничивающему фактору, т. е. в направлении, где размагничивающее поле, обусловленное магнитными зарядами , возникающими на поверхности образца, мало. Такое состояние ферромагнетика соответствовало бы и минимуму энергии обменных сил и минимуму раз- магничивающего поля. Однако можно представить себе еще, более выгодное энергетическое состояние ферромагнетика, \ когда размагничивающее поле в образце вообще отсутствует; это будет как раз тот случай, когда ферромагнетик разбивается на области самопроизвольной намагниченности. В реальных кристаллах разбиению ферромагнетика на области способствуют также магнитная анизотропия и всякие структурные и химические неоднородности. Они же обусловливают то обстоятельство, что размеры области не являются неизменными, а могут в известных пределах изменяться. Экспериментальным доказательством существования областей самопроизвольной намагниченности служит так называемый эффект Баркгаузена. Он состоит в том, что при намагничивании ферромагнетика изменение намагниченности в нем происходит не непрерывно, а скачками. Наличие этих скачков говорит о резком изменении направлений векторов самопроизвольной намагниченности отдельных областей. Еще более непосредственными доказательствами существования областей самопроизвольной намагниченности являются фигуры, наблюденные в опытах Акулова и Дехтяря [16], а также Биттера [17]. Эти фигуры получаются следующим образом. Полированная пластинка ферромагнетика покрывается коллоидной взвесью ферромагнитного порощка и помещается под микроскоп, дающий увеличение в несколько сотен раз. Рассмотрение поверхности пластинки в микроскоп показало, что коллоидные частицы ферромагнитного порошка оседают вдоль определенных линий, образуя правильный узор. Образование этого узора объясняется тем, что на поверхности ферромагнитного тела всегда имеются магнитные поля рассеяния, возникающие на границах областей сампороизвольной намагниченности, куда и затягиваются частицы ферромагнитного порошка. Указанное явление имеет место в совершенно размагниченном ферромагнетике и никогда не наблюдается в неферромагнитных телах. Исследования такого рода фигур позволили выявить некоторые особенности в расположении областей самопроизвольной намагниченности в ферромагнитном кристалле. Оказывается, области в размагниченном кристалле разбиваются на группы, образуя своего рода магнитные цепи и тороиды . Эти магнитные цепи и тороиды имеют минимум магнитной 1 2 3 4 5 6 [7] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 |