基本介紹
- 中文名：鐵磁共振
- 外文名：ferromagnetic resonance
- 領域：電子工程
- 提出時間：1911年
簡介,原理,用於FMR測試的鐵磁樣品的準備,FMR的測試,
簡介
鐵磁共振在1911年由V.K.Arkad'yev在鐵磁性材料中觀察到UHF輻射的吸收時不知不覺的被發現。FMR的定性解釋以及來自Arkad'yev的結果的解釋是由Ya提出的。G.Dorfman於1923年提出由塞曼分裂引起的光學躍遷可以提供一種研究鐵磁結構的方法。
由LevLandau和EvgenyLifshitz發表的一篇1935年的論文預測了拉莫爾進動的鐵磁共振的存在，這在1946年由JHEGriffiths（UK）和EKZavoiskij（USSR）進行的實驗中得到了獨立驗證。
原理
FMR源於（通常是相當大的）磁化
在外部磁場的鐵磁材料的
的進動運動。磁場在樣品磁化上施加轉矩，導致樣品中的磁矩進動。磁化的進動頻率取決於材料的取向，磁場的強度以及樣品的巨觀磁化強度；鐵磁體的有效進動頻率遠低於在EPR中觀察到的自由電子的進動頻率。而且，吸收峰的線寬可以通過偶極變窄和交換展寬（量子）效應而受到很大影響。此外，在FMR中觀察到的並不是所有的吸收峰都是由鐵磁體中的電子磁矩的進動引起的。因此，FMR譜的理論分析遠比EPR或NMR譜複雜得多。
FMR實驗的基本設定是帶有電磁鐵的微波諧振腔。諧振腔固定在超高頻段的頻率上。探測器放置在空腔的末端來檢測微波。將磁性樣品放置在電磁體的磁極之間，並掃描磁場，同時檢測微波的諧振吸收強度。當磁化進動頻率和諧振腔頻率相同時，吸收量急劇增加，這由檢測器處的強度下降來表示。
此外，微波能量的共振吸收引起鐵磁體的局部加熱。在局部磁性參數在納米尺度上變化的樣品中，這種效應被用於空間依賴性光譜學研究。
平行施加外場
的薄膜的諧振頻率由Kittel公式給出：
用於FMR測試的鐵磁樣品的準備
a.通常同樣的樣品至少要準備兩個或兩個以上。第一個樣品用於初測，確定增益、磁場掃描範圍等測試條件，及測試有磁化歷史(剩餘磁化強度Mr≠0)情況下的FMR譜。第二個樣品用於同樣測度條件下，測試沒有磁化歷史(剩餘磁化強度Mr=0)情況下的FMR譜。
b.粉末或塊狀樣品最好做成小球，以消除形狀各向異性的退磁因子的影響。然後封裝在石英毛細管內，一方面使用方便，另一方面可以避免鐵磁樣品對ESR譜儀諧振腔的污染。鐵磁共振是自旋的一致共振，其共振信號比順磁共振強得多，因而通常用ESR譜儀測鐵磁共振時，鐵磁樣品的質量只能用很少，一般2～10mg即可；而且信號的增益要從ESR譜儀可能的最小增益開始試選，以免因信號過強而使譜儀受損。
c.薄膜樣品最好做成直徑約為4mm的小圓片，一方面便於考慮形狀各向異性退磁因子的影響，另一方面便於將樣品固定在可以轉動的樣品架上，進行各向異性FMR譜的測量。
FMR的測試
a.磁場掃描範圍最好從ESR譜儀的最底磁場(大約是0.002～0.004T)開始。不論是否為起始磁化的FMR譜，低場的情況都是不能忽視的，因為鐵磁體的內部等效分子場、各向異性等效磁場等等都有可能使FMR譜的實際測到的共振峰處在低場。有單軸各向異性的小球樣品和薄膜樣品的FMR譜都是各向異性的。樣品固定在可以轉動的樣品架上，進行H與樣品取向不同角度的測量。
