БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ФЕ)

Обычно имеют дело с неоднородным Ф. р. – возбуждением магнитным СВЧ-полем неоднородных типов коллективных колебаний J s(спиновых волн с k ¹ 0), специфичных именно для ферромагнетиков. Существование нескольких типов резонансных колебаний, ветвей Ф. р. (спиновых волн с k ¹ 0), наряду с колебаниями типа однородной прецессии (с k = 0) совершенно меняет характер магнитной релаксации и уширения линий поглощения при Ф. р. по сравнению с ЭПР. С квантовомеханической точки зрения процессы релаксации описываются как рассеяние спиновых волн друг на друге, на тепловых колебаниях ( фононах ) и на электронах проводимости (в металлах). Например, при однородном Ф. р. релаксация проявляется в уширении его линии поглощения на величину Dw 0= , где t 0– время релаксации, т. е. среднее «время жизни» спиновой волны с k = 0 . Ширина линии D Н для различных ферромагнетиков меняется в пределах от 0,1 до 10 3 э . Основную роль в уширении линии играют статические неоднородности: примесные атомы, поры, дислокации, мельчайшие шероховатости на поверхности образца. Наиболее узкая линия (с D Н = 0,53 э ) наблюдалась в монокристалле соединения Y 3Fe 5O 12– иттриевом феррите со структурой граната. В металлических ферромагнетиках один из главных механизмов уширения линий Ф. р. связан со скин-эффектом : СВЧ-поле из-за вихревых токов становится неоднородным и поэтому возбуждает широкий спектр спиновых волн. Существенную роль в рассеянии спиновых волн в металлических ферромагнетиках играет также взаимодействие волн с электронами проводимости. Ширина наиболее узкой линии Ф. р. в металлических ферромагнетиках по порядку величины составляет 10 э .

Нелинейные эффекты Ф. р. определяются связью между однородной прецессией магнитных моментов и неоднородными типами колебаний, которые отсутствуют при ЭПР. Из-за указанной связи при увеличении амплитуды напряжённости магнитного поля Н ^до некоторой критической величины Н ^, крначинается быстрый (экспоненциальный) рост колебаний с определёнными волновыми числами (т. н. нестабильное возбуждение колебаний). Такой пороговый характер нестабильного возбуждения обусловлен тем, что при достижении Н ^, кр , некоторые из спиновых волн с k ¹ 0 не успевают получаемую ими (от волн с k = 0) энергию передавать другим спиновым волнам или фононам.

Магнитоупругие взаимодействия в ферромагнетиках (см. Магнитострикция ) могут привести к параметрическому возбуждению нестабильных колебаний кристаллической решётки (фононов) магнитным СВЧ-полем и обратному эффекту – возбуждению спиновых волн СВЧ-полем упругих напряжений ( гиперзвуком ) . Изучение Ф. р. привело к созданию на его основе многих СВЧ-устройств: вентилей и циркуляторов, генераторов, усилителей, параметрических преобразователей частоты и ограничителей мощности.

Впервые на резонансный характер поглощения сантиметровых электромагнитных волн ферромагнетиками указал в 1911–13 В. К. Аркадьев.

Лит.: Ферромагнитный резонанс и поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях. Сб., пер. с англ., М., 1952; Ферромагнитный резонанс, М., 1961; Гуревич А, Г,, Ферриты на сверхвысоких частотах, М., 1960; его же, Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М,, 1973; Моносов Я. А., Нелинейный ферромагнитный резонанс, М., 1971; Magnetism, A treatise on modern theory and materials, v. I, N. Y. – L., 1963.

С. В. Вонсовский.

Феррома'рганец, ферросплав, основной компоненты которого железо и марганец. Углеродистый Ф., содержащий 75–79% Mn, до 7% С (остальное Fe и примеси), получают в руднотермических или доменных печах из марганцевого концентрата. Средне- и малоуглеродистый (рафинированный) Ф., содержащий 86–89% Mn, до 1,5 и до 0,5% С (соответственно), получают в руднотермических печах силикотермическим способом (см. Силикотермия ) из силикомарганца, марганцевых концентратов и низкофосфористого марганцевого шлака. Ф. применяют для раскисления и легирования стали. Наряду с Ф. выпускается металлический марганец, получаемый электротермическим или электролитическим способом. Азотированный (около 6% N) рафинированный Ф. или металлический марганец получают выдерживанием порошков в атмосфере азота при 900 °С.

Ферро'метр,устройство для определения мгновенных значений индукции ( B t ) и напряжённости ( H t ) магнитного поля в ферромагнитных образцах. Ф. позволяет по точкам строить симметричные динамические петли перемагничивания ферромагнитных образцов (см. Намагничивания кривые ) в переменных периодических магнитных полях (обычно промышленные частоты), а также осуществлять запись петель перемагничивания двухкоординатным самописцем на бумаге или на экране осциллографа.

Принцип действия Ф. основан на том, что мгновенные значения B t и H t пропорциональны средним значениям их производных за определённый промежуток времени. Средние значения переменных электрических величин в Ф. измеряются за время, кратное полупериоду изменения магнитного поля, магнитоэлектрическим прибором ( гальванометром ) с управляемым выпрямителем (управление осуществляется фазовращателем, устанавливающим начальный момент воздействия поля на Ф.). Производная индукции dB/dt находится по эдс е в измерительной катушке, навитой на исследуемый образец: е = -w 2 S ×( dB/dt ) , где w 2 – число витков катушки ( рис. ), S – сечение образца. Мгновенное значение напряжённости намагничивающего поля H t рассчитывается по величине тока i, производная которого определяется по значению эдс e m во вторичной обмотке катушки взаимной индуктивности М (её первичная обмотка w 1включена последовательно в намагничивающую цепь): e m = - М ×( di/dt ) , где М – коэффициент взаимной индуктивности катушки.

Для нахождения точек динамической петли перемагничивания определяют B t и H t для нескольких положений фазовращателя (обычно через равные доли периода) и по полученным данным строят петлю. Основную кривую намагничивания получают как геометрическое место вершин симметричных динамических петель перемагничивания. В СССР Ф. типа У-542 выпускаются серийно, существуют также образцы высокочастотных Ф. – Ф-2М и Ф-3 (до 10 кгц ) .

Лит.: Магнитные измерения, М., 1969; Кифер И. И., Испытания ферромагнитных материалов, 3 изд., М., 1969, с. 197.

И. И. Кифер.

Принципиальная электрическая схема феррометра: Г — магнитоэлектрический гальванометр; МУВ — механически управляемый выпрямитель; ФВ — фазовращатель; П — переключатель; w 1— намагничивающая катушка; w 2— измерительная катушка; М — катушка взаимной индуктивности; АТ — автотрансформатор.