ФЕРРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС

ФЕРРОМАГНИТНЫЙ РЕЗОНАНС одна
из разновидностей электронного магнитного резонанса; проявляется в избирательном
поглощении ферромагнетиком энергии электромагнитного поля при частотах,
совпадающих с собственными частотами wмоментов электронной системы ферромагнитного образца во внутреннем эффективном
магнитном поле Нколебаний типа однородной (во всём объёме образца) прецессии вектора намагниченности
J (спиновых волн с волновым вектором k = 0), вызываемое магнитным
СВЧ-полем Н , перпендикулярным постоянному намагничивающему полю Но<.
Однородный Ф. р., как и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР),
может быть обнаружен методами магнитной
радиоспектроскопии. Поскольку
магнитная СВЧ-восприимчивость (а следовательно, и поглощение) пропорциональна
статической магнитной восприимчивости хгде Jр. поглощение на неск. порядков больше, чем при ЭПР. Благодаря спонтанной
намагниченности ферромагнетика поле Нот внешнего поля Но (из-за магнитной анизотропии
и размагничивающих
эффектов поверхности образца; см. Размагничивающий фактор); обычно
НФ. р.- резонансные частоты, релаксация, форма и ширина линий поглощения,
нелинейные эффекты - определяются коллективной многоэлектронной природой
ферромагнетизма. Квантовомеханическая теория Ф. р. приводит к тому
же выражению для частоты Ф. р. wwмагнитомеханическое
отношение, g - фактор спектроскопич. расщепления
(Ланде множитель),
ммагнетон Бора, h =h/2п - Планка постоянная.
Через ННдоменной структуры в ферромагнетике усложняет Ф. р., приводя к возможности
появления нескольких резонансных пиков.

Обычно имеют дело с неоднородным
Ф. р.- возбуждением магнитным СВЧ-полем неоднородных типов коллективных
колебаний J(спиновых волн с k не = 0), специфичных
именно для ферромагнетиков. Существование неск. типов резонансных колебаний,
ветвей Ф. р. (спиновых волн с k не = 0), наряду с колебаниями типа
однородной прецессии (с k = 0) совершенно меняет характер магнитной
релаксации и уши-рения линий поглощения при Ф. р. по сравнению с ЭПР. С
квантовомеханиче-ской точки зрения процессы релаксации описываются как
рассеяние спиновых волн друг на друге, на тепловых колебаниях (фонолах)
и
на электронах проводимости (в металлах). Напр., при однородном Ф. р. релаксация
проявляется в уширении его линии поглощения на величину dw= (дwдH) *dН = = 2/т- время релаксации, т. е. среднее "время жизни" спиновой волны с k =
0. Ширина линии ДН для различных ферромагнетиков меняется в пределах от
0,1 до 10³ э. Осн. роль в уширении линии играют статические
неоднородности: примесные атомы, поры, дислокации, мельчайшие шероховатости
на поверхности образца. Наиболее узкая линия (с dН = 0,53 э) наблюдалась
в монокристалле соединения Yиттриевом феррите со структурой граната. В металлич. 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 металлич.
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, к-рые отсутствуют при ЭПР. Из-за указанной связи при
увеличении амплитуды напряжённости магнитного поля Н до нек-рой
критич. величины Нначинается очень быстрый (экспоненциальный)
рост колебаний с определёнными волновыми числами (т. н. нестабильное возбуждение
колебаний). Такой пороговый характер нестабильного возбуждения обусловлен
тем, что при достижении Ннек-рые из спиновых волн
с к не = 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 параметрич.
возбуждению нестабильных колебаний кристал-лич. 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,
параметрич. 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. 1, N. Y.- L., 1963.

С. В. Вонсовский.