Доклады Академии Наук СССР 1949. Том LXIV, 'N2 1 ФИЗИКА. л. в. КИРЕнекий ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ КОНСТАНТЫ МАГНИТНОЙ АНИЗОТРОПИИ НИКЕЛЯ (!7 редставлено а;саде.м.uко.м. С . И . Вавило вьtАt 12 Х 1 1948) Согласно современным воззрениям (1), величина свободно й энерrиif недеформированноrо ферромагнитного кристалла кубической системы. описывается следующим соотношением: (1)' где И- величина свободной энергии кристалла, К- константа анизо ­ тропии, s1 , Sz, s3 - направляющие косинусы углов вектора ного намагничения с тетрагональными осями кристалла, ная спонтан ­ аддитив­ U0 - постоянная. Исследованию ферромагнетиков, величины а также константы ее а низотропии температурному для разли ч ных изменению посвящен ряд теоретических и экспериментальных работ. Так, предпринятые с различных точек зрения теоретические иссле ­ дования Н. С. Акулова (1 ) и Ван-Флека (2) для кристаллов кубической системы, а также исследования С. В. Вонсовского (3 ) для кобальт а показали, что с повышением температуры константа должна убывать по своей абсолютной величине. Что касается экспериментальных исследований, то анизотропи и начало бы ло положено работами Хонда и его сотрудников (4 , 5 ), снимавших кривые намагничения на монокристаллах по основным кристаллографи ческим направлениям. По этим кривым намагничения оказывается возможным вычислить величину константы анизотропии .. Согласно этим данным, приведенным, например, в статье Ван ­ Флека, константа анизотропии никеля быстро возрастает с пониже­ ннем температуры, не стремясь к насыщению, а при температуре 420° К меняет знак, но в интервале температур от 480° К и почти до точки Кюри остается неизменной, равной 104 эрг см 3 • + 1 Исследованиями Н. Л. Брюхатова и а втора (6 ) для константы анизо­ тропии никеля · была установлена экспериментальная формула (2) где /(-константа анизотропии при данной температуре, Ко- кон­ станта анизотропии при абсолютном нуле, равная - 80· ]04 эрг см 3 , Т- абсолютная температура, а некоторая постоянная, равная 1 3,4·10- 6 1 / град2. . Однако данные, полученные на основании обработки крЙвых на­ магнич~ния, снятых Хонда, Ма зумота и Ширакава, вызывают серьез­ ные сомнения, так как в области низких температур явно не было 53 достигнуто насыщения, а в о бла сти высоких т емператур не замеч ен о стр емл ени я константы анизотропии к нулю при приближении к точке Кюри. Действительно, . опыт ы Вильямса с целью проверки с оотношения о бла сти очень низких темп е ратур. Нами было предпринято тиче с кой ко н ста нт ы от -183° С матич е ской к образцу, однородное (2), и В озо рта полностью экспериментальное анизотро il ии никеля в (7), предпринятые его подтвердили в и сследов ание э нерге ­ интервале тем п е ратур до то ч:ки Кюри. Исследование проводи л ось методом авто ­ З аписи величины м е ханических мо ментов, прил ожеиных вырезанному в форме диска и помещенному в сильное магнитное поле. Вели чина энергии монокристаллического диска при его вра ще нии в м аг н итном поле около полярной оси, оче­ видно, мож ет быть описана выражением: И=Ио + Kf(rp), (3) rде И- энергия кристалла при з аданной · ориентации, ' f - угол между направлением вектора спо нта н ного нам агничения и векоторой осью, с оответ ствующей экстремальному зна­ кристалл а в данной плоскости, U 0 - аддитив н ая по­ лежащей в плоскости диска и чению энергии стоянна я. Величина мех а нического момента, приложенн а го к образцу, оче­ в идно, б у дет: (4) Так как при данной, ориент а ции обр азца, неза висимо от е г о темпера­ туры, (rp) неи з менно, то из м енение с температурой величины меха­ н ич еско го момента будет с оответ ствовать изменению с температурой f константы анизотропии. Кроме, того, так как в ыrажен ие кри ст алла , то, очевидно, оно (4) спр аведлив о для любой ориентации применимо при ис сле довании темпе р атур­ но й зави си мо сти К и для полик ристаллич ес ко го образца с тексту рой и лиш ен но г о внутренн их нап ряжен и й. Тако й ность образец поля и был использован с оста ви л а 5400 эрстед, в нашей что рабо те. Напряжен­ обеспечивало н ас ы щ::: ние образца. Ре зул ьтаты исследований получали сь в виде магнитограмм, на IЮторых а в том атически записьшалея механический момент либо в функ­ ции угла между векоторой полярной о сью и вектором поля, либо в функции поля или температу р ы при н еизм ен ной ориентации образца. На рис. 1 пр е дставлена магнитограмма, где по оси абсцисс и л и, что то же, по "нулевой" линии, соответс твую:цей магнитаг р а мм е в отсутствие поля, отложе н о время, в те ч е н ие которо го 'nроисходило нагревание иссл едуемого образца. В виде непрерывной крив о й запи с а н механический момент, п рил о ­ женв ый к об ра з uу . О рдинаты даны при температурах -1 50°, - 100° С и т. д. через I<ажды е 50°. П оследняя ордината дана при 400°, т. е. выше точки Кюри. Площ а дка, паралл ел ьная абсцисс, соответствует максимальную Если по log К от Т'2, "нулевой" линии, играющей роль оси температуре -183° С и имеет, естественно, орди н ату. данн ым то, как магиитограммы построить график зависимости это видно из рис. 2, зависимость о казы в ае тся линейной, что · и приводит к уравнению (2). высоких уравнение 54 Пр и температу р ах более (2) перестает -6-ьrть справедливым. В ч а стности, ир~ температуре около 130° С, магнита г раммы, константа как это следует из приведеиной выше анизотропии меняет свой · знак . Обработка ма г нитаг раммы рис. на рис. 3. Как видно из р ис. . ным 1 приводит 3, в области к данным, изображен­ невысоких температур да нн ые, полученные методом автоматич еской фотозаписи при совмеще- \1 .1 1' 11 \ \ 1 1 1 1 \ 1\ 1 \ 1' '· o~----~----L-----~_____J 2 Р ис . 1. ния механического б 8 Рис. 2. За ви симость log (К -I0-4 ) от :Г!.J()-4. Данные при Т= О получены экстраnоля­ Ма гиитограмма изм·ене­ мом ента 4 1"2·10-4- с температурой цией нии дан ных для тем пературы -183°С, вполне соответствуют данным, полученным в свое вр емя Н. Л. Брюхатовы м и автором, а также Вильямсом и Бозортом . • - f "- 2 o-J so о ~----~~~~-- 1j ) L_....!.,___..L___L_:- 0 ,?IJO 400 ---... -lJi.L..7/---!5.-'-0--2...L.'50:----:J--'-50-:-o;;-:C- 500 °/( Рис. 3. Температурная зависимость энер } етической константы магнитной ани зотропии никеля. 1- по (8 ), 2по ('), 3 -данны е автора Рис. 4. Температурная зависимость энер­ гетичеСJ{ОЙ константы магнитной анизо­ тропии никеля. 1- по (6 ), 2- данные автора Был о проведено более тщательное исследование в области высо­ ких температур, от 50° С до тnчки Кюри, при повышенной чувстви­ тельности установки. Обработ~.?- магнитаграммы прИводит к данным, представленным на рис. 4. . · · 55 Как видно из рис. 4, изwенение знака не вызывает сомнений. Точно так же видна хорошая повторяемость данных опыта с преж­ ними данными Н. Л. Брюхатова и автора. Красноярекий государственный педагогический инстит ут Поступило 291Х 1948 ЦИТИРОВ А ННАЯ ЛИТЕРАТУРА 2 J. Н . Van V1eck, 1 Н. С. Ак удо в , Ферромагн ~r-изм, 1939. Phys. Rev.,. 52, 1178(1937). а С. В. Вонсовский, ЖЭТФ, 10, 1104 (1938). 'Honda, Masumoto and S1lirakawa, Sci. Rep. Tбhoku Univ., 24, 391 (1935). • Honda , Masumoto and I(aya, iЬid ., 17, 111 (1928) . 6 Н. Л. Брюхатов и 7 Л. В. Киренский, ЖЭТФ, 6, 198 (1938). Н. J. \У i11iaшs and R. М. Bozorth, Phys . Rev., 56, 837 (1939) . 8 Н. Pol1ey, Ann. d. Phys·., 36, 625 (1939). g R. В е с k е r u. W. D о r i n g, Ferromagnetisшus, Berlin , 1939. 56