WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

Рис. 6. Две различные геометрии измерений, используемые в традиционной рефлектометрии и при измерении ЛПП с поляризованными нейтронами на многослойной магнитной структуре. Рi,f – векторы поляризации падающего и отраженного нейтронных пучков в случае стандартной геометрии; РL – вектор поляризации падающего пучка в случае экспериментов по ЛПП. k – волновой вектор нейтрона (индексы i и f отвечают начальному и конечному состоянию вектора), Q – вектор переданного импульса, М – вектор намагниченности в плоскости слоя: сплошной и пунктирный векторы намагниченности, выделенные жирным, составляют углы +45о и –45о с осью Y. Направление намагниченности анализатора параллельно оси Y В экспериментах по традиционной рефлектометрии направление вектора поляризации Pi нейтронов выбирается вдоль вертикальной оси и перпендикулярно вектору переданного импульса Q. Компоненты вектора намагниченности, не лежащие в плоскости слоя, не вносят вклад в рассеяние нейтронов. В рассматриваемой геометрии проекция вектора магнитного момента заданного слоя на вертикальную ось (ось Y) способствует рассеянию поляризованных нейтронов без переворота спина. Проекция вектора М на горизонтальную ось (ось Х) является источником рассеяния нейтронов с переворотом спина. В этом случае два взаимно перпендикулярных направления вектора намагниченности, показанные на рис. 6 жирными пунктирной (–45о) и сплошной (+45о) стрелками, неразличимы. Это обусловлено тем, что проекции обоих векторов М на ось Y одинаковы, а при рассеянии с переворотом спина играет роль абсолютная величина проекции на ось X.

Выполненный эксперимент по ларморовской псевдо–прецессии дает возможность различить направления векторов намагниченности, показанных на рис. 6. В данном эксперименте вектор реманентной намагниченности сначала составлял угол +45о с осью Y (сплошной жирный вектор М на рис. 6), затем образец был повернут таким образом, что вектор магнитного момента составлял угол –45о с осью Y (пунктирный жирный вектор на рис. 6). Полученные экспериментальные данные для обеих ориентаций намагниченности образца представлены на рис. 7. При выборе начального направления вектора поляризации вдоль оси Z (вектор РL на рис. 6) прецессия вектора Р вокруг векторов магнитных моментов происходит во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это, в свою очередь, позволяет различить в эксперименте оба направления намагниченности в слое [A4]:

Рис. 7. Экспериментальные данные, полученные для двух ориентаций направления вектора намагниченности образца: +45о (квадраты) и –45о (кружки). Соответствующие расчетные кривые коэффициентов отражения показаны сплошной и пунктирной линиями. Геометрия эксперимента та же, что и на рис. 6 (ось Y направлена вверх), начальное направление вектора поляризации РL выбрано вдоль оси Z. Расхождение расчетных кривых и экспериментальных точек в малых значениях Qz является результатом потери поляризации в области перекрытия отраженного и прямого пучков.

Разрешение по переданному импульсу в данном эксперименте равно Q = 0.00087 -1 (показано ошибками вдоль оси Qz на рис. 7). При расчете кривых коэффициентов отражения не учитывалась функция разрешения спектрометра, поэтому наблюдается небольшое расхождение экспериментальных данных и расчетных кривых в области больших значений Qz (например, при Qz ~ 0.016 -1).

Результаты экспериментов позволили реализовать на практике новый метод по определению распределения намагниченности в магнитных тонких пленках.

Этот метод дает уникальную возможность определить величину и абсолютное направление намагниченности внутри слоев, что невозможно при помощи традиционной рефлектометрии [A4].

Необходимо отметить, что в подобных экспериментах одновременно определяются толщина пленки или слоев, величина намагниченности слоя, а также абсолютное направление векторов магнитных моментов. Более того, ЛПП чувствительна не только к компонентам намагниченности, лежащим в плоскости пленки, но также и к компонентам, перпендикулярным плоскости магнитного слоя. Это следует из фундаментальной природы эффекта ЛПП, описанной в [14].

В заключении сформулированы основные выводы диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ 1. В настоящей работе экспериментально реализован новый метод – угловое кодирование с ларморовской прецессией нейтронов (УКЛП) – основанный на комбинации нейтронной рефлектометрии и нейтронного резонансного спин– эхо. Комбинация этих методов была реализована с использованием стандартного спектрометра резонансного спин–эхо, который был адаптирован для проведения экспериментов в геометрии рефлектометрии.

2. Метод позволяет работать при очень низкой коллимации пучков (до 1о) и обеспечивает высокое угловое разрешение порядка 0.01о, а также выигрыш (до одного порядка по величине) в интенсивности нейтронных пучков. Принцип углового кодирования пучков, подтвержденный в эксперименте по разделению Йонеда рассеяния и отраженного пучка, позволяет определить степень перекрытия диффузного рассеяния и отраженного пучка, что невозможно в рамках существующей теории борновской аппроксимации искаженной волны.

3. При помощи комбинации метода нейтронного спин–эхо и рефлектометрии проведены измерения прецессии вектора поляризации нейтронов на тонкой пленке Al2O3/ Fe(966 )/Cr(22 ). Впервые показано экспериментально, что данные осцилляции являются ларморовской псевдо–прецессией (ЛПП) поляризации нейтронов при отражении от магнитного образца.

4. На основе использования эффекта ЛПП вектора поляризации нейтронов предложен новый метод, который дает возможность определить абсолютное направление вектора намагниченности в плоскости пленки, что невозможно при использовании традиционной рефлектометрии. Предложенный метод экспериментально подтвержден при измерении двух зеркально симметричных направлений намагниченности в пленке Al2O3/57Fe(966 )/ Cr(22 ).

5. Измеренная с помощью этого метода величина намагниченности пленки Al2O3/57Fe(966 )/ Cr(22 ) M = 1.71 kG согласуется со значением, измеренным при помощи метода магнитометрии с вибрирующим образцом M=(1.74±0.05) kG. Полученное значение соответствует величине реманентной намагниченности железной пленки.

Список публикаций по теме диссертации [A1] M. Jernenkov, H. Lauter, V. Lauter-Pasyuk, B. Toperverg, S. Klimko, R.

Ghler, Angular encoding with Larmor precession, Physica B: Condensed Matter, V. 357 (2005) pp. 94-[A2] М. Жерненков, С. Климко, В. Лаутер–Пасюк, Б. П. Топерверг, М. Миляев, Л. Ромашев, В. Устинов, Х. Лаутер и В. Аксенов, Рефлектометрия с ларморовской прецессией для исследования многослойных структур” Кристаллография, том 53, выпуск 2 (2008) стр.

[A3] M. Jernenkov, S. Klimko, V. Lauter-Pasyuk, H. Lauter, V. Aksenov and B.

Toperverg, Magnetization of magnetic films determined with Larmor pseudoprecession and spin echo, Physica B, Vol. 385–386 (2006) p. [A4] M. Jernenkov, S. Klimko, V. Lauter-Pasyuk, B. P. Toperverg, M. Milyaev, L.

Romashev, V. Ustinov, H. Lauter, V. Aksenov, Larmor Precession reflectometry for magnetic film studies, Nucl. Instr. Meth. in Phys. Res. A, DOI:

10.1016/j.nima.2007.11.052, in press, available online 5th December Список цитируемой литературы 1. F. Mezei, Z. Phys. 255, pp.146-160, (1972) 2. Лобашов В.М., Серебров А.П., Ш школа по нейтронной физике, ОИЯИ, ДЗН7Й7, 3. Rabi I. I. Phys. Rev., 51 (1937) 4. Rabi I. I. Phys. Rev., 51 (1937) 5. J. Schwinger, Phys. Rev. 51, 648–651 (1937) 6. T. Keller, R. Ghler, H. Kunze, R. Golub, Neutron News 6, 16 (1995) 7. M. Th. Rekveldt, Phys. B 234-236 (1997) 8. R. Pynn, M. R. Fitzsimmons, M. T. Rekveldt, J. Major, H. Fritzsche, D. Weller, and E. C. Johns, Rev. Sci. Instrum. 73, 2948 (2002) 9. R. Pynn, M. R. Fitzsimmons, H. Fritzsche, J. Major, M. Th. Rekveldt, Phys. B (2003) 10. R. Pynn, M. R, Fitzsimmons, H. Fritzsche, M. Gierlings, J. Major, A. Jason, Rev.

Sci. Instrum. 76, 053902 (2005) 11. M. R. Fitzsimmons, H. Fritzsche, M. Gierlings, J. Major, R. Pynn, Nucl. Instr. and Meth. A 529 (2004) 12. V.Lauter-Pasyuk, H. J. Lauter, G. P. Gordeev, P. Mueller-Buschbaum, B. P.

Toperverg, M. Jernenkov, and W. Petry, Vol. 19 pp. 7783-7788, 13. S. G. E. te Velthuis, G. P. Felcher, P. Blomquist and R. Wppling, J. Phys.:

Condens. Matter 13 (2001) 14. B. Toperverg, H. J. Lauter, V. V. Lauter-Pasyuk, Phys. B 356 (2005)

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»