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旋磁性和铁磁共振现象.doc

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旋磁性和铁磁共振现象.doc

上传人:小sjj 2021/8/20 文件大小:2.33 MB

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旋磁性和铁磁共振现象.doc

文档介绍

文档介绍:参考姜书第7章
li

本节讨论恒定磁场和高频交变磁场共同作用下的铁磁体:
(磁导率)变为张量,存在损耗的情况下,各张量 元均为复数。因磁化率张量是非对称的,电磁波在磁化介质 中沿磁化方向传播时,会发生偏振面的旋转,称作旋磁性。
2•恒定磁场的强度和高频交变磁场的频率满足一定关系时, 铁磁体从交变场中吸收的能量达到极大值,我们称之为铁磁
共振现象。
3•交变磁场的幅值超过一定限度时会出现一系列的非线性效 应。
铁磁材料的旋磁性和铁磁共振现象在微波器件上有着广泛 的应用,是铁氧体磁性材料的重要应用领域。
至射频电源及电感
与损耗测量线路
射频线圈
磁共振实验装置示意图
摘自 kittel 8版p253
(下面M=Ms,H都是矢量)
(下面M=Ms,H都是矢量)
在第二章关于远磁性的讨论中,我们曾给出原子磁距在外磁场中 的运动方程:«是原子磁距,Y是旋磁比,g是朗德因子。
字= _〃xH,y = g
at
推广到大块物质上,则是:人“ dM
=-yM x H dt
—=-yM xH 皿 dt
由此方程可以看出,当磁距不在磁场方向时, 将环绕磁场做进动,永远不会转向磁场方向, 显然这与事实不符,必须考虑阻尼项的影响。 阻尼的存在使进动能量逐渐消耗,进动角减 小直至磁距和磁场平行为止。因此,进动方 程的完整表示应为:

阻尼作用使进动角逐渐关闭,磁矩螺旋 地进动,逐渐趋***衡方向•
阻尼的来源是复杂的,人们唯像地提出了三种表达方式: 朗道一栗弗席兹形式
吉尔伯特形式
布洛赫形式 <
Td = -洛[M x (M x H)] = ~[M X (M x H)]
D M dt
M「M
(Td)z = 才 或:td = -^[m-Zoh] 叽=-丝
T2
三种形式对阻尼的表述是不同的,但作用是一致的,处理 磁共振问题时可以根据情况选择使用,当进动角很小,损耗也
很小时,可以证明它们系数之间的关系是:
A 二 ayM 二互
二•各向同性、均匀、饱和磁化、无限大样品中的一致进动 上述方程中的磁场应该指铁磁体内的有效磁场:
Heff=H + Hk+Hd+Hex+Ha +
为了集中阐明铁磁体在恒磁场和交变场同时作用时的基本性质,我们首 先排除恒磁场之外的其它影响,提出如上假定。
:只存在恒磁场情况
dM
- xH) = —y at

J
m
y
0
k
H;
因族辱一映'
dF
这是一个典型的简谐振动方程,其解可以表示为:
mx - rr^xe,ca, my = rr^ye,at, MZ = C 恒定值
代入方程中有:icomx + XHzmy = 0
—/ + ia)my = 0
有解条件是其系数行列式为零,即:g)= cdq = yHz
这就是自由进动频率。代入方程可以证明:
mx = imy, my = -imx
显然进动是右旋的。
进动频率 2宠=命比
对自旋系统,g=2,有:
九(1()6 Hz) = xl02xHJA-m-1) = x Hz (Oe)
H = 50000e
/;=14000x106Hz 交变磁场在微波频段
2■恒磁场和交变场同时作用下磁导率变为张量,且有共振特 性:
令: H = ihx + jhy + k(Hz + h:) h =
M = imx + jmy + _ + m_) m = mQe,a,
dM
=-/
j k
dr
m M +m_
hx
y
hy Hz+hz
在h«H, m«M时,可以忽略二次小量,旋磁方程可以写作: i°mx +(Domy =