WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

5. В резонаторной наноструктуре установлено осуществление режима многоквантовой передачи энергии между звуковой волной и нейтроном. Разработаны методы измерения сверхмалых передач 10-5-10-3 -1 волнового вектора нейтрона.

6. Обнаружен эффект расщепления неполяризованного пучка нейтронов при преломлении нейтронов на границе раздела двух магнитных сред на четыре пучка и на границе раздела магнитной плёнки со средой на три пучка, обусловленный переходом нейтронов с одного спинового состояния в другое. Экспериментально показано, что для некоторого >, крит обусловленного величиной напряжённости внешнего магнитного поля, существует запрет на реализацию перехода нейтронов из состояния “-” в состояние “+”. Показано, что в фиксированной геометрии эффект проявляется через изменение среднего значения длины волны нейтронов. В бислое Gd(50)/Fe(1000) методом расщепления пучка обнаружены и исследованы домены с магнитным моментом, направленным перпендикулярно границам раздела. Обоснованы и экспериментально реализованы способ измерения ядерного оптического потенциала путём сканирования величины внешнего магнитного поля, метод раздельного исследования границ магнитной плёнки с помощью преломления нейтронов и двойной поляризационный анализ магнитно-неколлинеарных структур.

7. Получено, что при возбуждении резонаторных структур ультразвуком частотой 90 МГц передача момента нейтрону составляет 1.510-4 -1 при осутствии режима каналирования и 210-1 – с режимом каналирования. Показано, что эффект каналирования может быть использован для: создания монохроматического пучка нейтронов, высокочувствительных исследований границ раздела и измерений переданного нейтроном момента.

8. Теоретически обоснован и экспериментально реализован метод спин-прецессионной спектрометрии, основанный на реализации режима усиленных стоячих волн. Показана фазовая чувствительность резонаторного спин-прецессора к перпендикулярной компоненте волнового вектора нейтрона. Испытаны модели спин-эхо спектрометров на основе слоистого магнитного спин-прецессора и показана возможность их реализации для исследований неоднородностей и и динамики наноструктур на импульсном источнике нейтронов.

9. Разработан веерный анализатор поляризации нейтронов.

10. Предложен источник монохроматичных и коллимированных пучков поляризованных нейтронов.

Практическая ценность работы Метод стоячих нейтронных волн в условиях полного отражения позволяет проводить структурные измерения по определению пространственного положения поглощающего нейтроны слоя с разрешением порядка 100. В связи с этим он эффективно может быть использован в структурах с большой толщиной слоёв, характерных для биологической и полимерной наук.

Метод стоячих волн в условиях брэгговского отражения от периодических структур в настоящее время имеет разрешение порядка 10 и уже эфективно может использоваться для исследований, например, эффектов обменного взаимодействия, реализующихся на расстояниях 1-30.

Метод усиленных стоячих волн в настоящее время позволяет проводить исследования с чувствительностью в 100-1000 раз превосходящей обычные рефлектометрические измерения. В этой связи доступными становяться измерения со сверхмалой толщиной слоёв ферромагнетика (10-2-10-1 ) или сверхмалой намагниченностью (10-3-10-4 магнетона Бора для слоя атомарной толщины).

Метод увеличенной производной фазы амплитуды отражения нейтронов от резонаторной структуры позволяет реализовать высокочувствительные спин-прецессоры для спин-эхо спектрометров. Таким образом, могут быть разработаны принципиально новые нейтронные инструменты, предназначенные как для исследований низкочастотной динамики, так и степени неоднородности веществ.

Метод расщепления пучка, вызванный процессом переворота спина, эффективно может быть использован для исследований магнитно-неколлинеарных структур. Важность применения разработанных методов трудно переоценить, поскольку сейчас интенсивно разрабатываются различно рода магнитные неколлинеарные структуры, демонстрирующие новые электроннотранспортные свойства.

Личный вклад автора Автор участвовал в разработке новых нейтронных методов исследований, формулировке целей и задач исследований конденсированных сред, проведении измерений с нейтронами, обработке данных измерений и формулировке выводов.

Апробация работы Основные результаты изложены в 44 работах, список которых приведён в конце автореферата. Результаты, представленные в работе, докладывались на 34 конференциях:

- Международный семинар по структурным исследованиям на импульсных источниках нейтронов, Дубна, Россия, (1-4).09. 1992 г.

- “ 1-ая Международная коференция по применению поляризованных нейтронов в исследованиях конденсированных сред”, Дубна, Россия, 18-20.09.1996 г.

- “ 2-ая Международная коференция по применению поляризованных нейтронов в исследованиях конденсированных сред”, Гренобль, Франция, 21-23.09.1998 г.

- “ 3-ья Международная коференция по применению поляризованных нейтронов в исследованиях конденсированных сред”, Гатчина, Россия, 20-25.07.2000 г.

- “ 4-ая Международная коференция по применению поляризованных нейтронов в исследованиях конденсированных сред”, Юлих, Германия, 16-19.07.2002 г.

- “ 5-ая Международная коференция по применению поляризованных нейтронов в исследованиях конденсированных сред”, Вашингтон, США, 1-4.06.2004 г.

- “ 1-ая Европейская конференция по нейтронному рассеянию ”, Интерлакен, Швейцария, 811.09, 1996 г.

- “ 2-ая Европейская конференция по нейтронному рассеянию ”, Будапешт, Венгрия, 1-4.09, 1999 г.

- 3-ья Европейская конференция по нейтронному рассеянию ”, Монтпелье, Франция, 3-6.09, 2003 г.

- Международная конференция по нейтронному рассеянию, Мюнхен, Германия, 9-13 сентября 2001г.

- XVI Совещание по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конденсированного состояния, Обнинск, Россия, 13-17.09, 1999 г.

- XIX Совещание по использованию рассеяния нейтронов в исследованиях конденсированного состояния, Обнинск, Россия, 12-15.09, 2006 г.

- II Совещание по исследованиям на реакторе ИБР-2, Дубна, Россия, 17-19.08, 2002г.

- V Совещание по исследованиям на реакторе ИБР-2, Дубна, Россия, 14-17.08, 2006 г.

- X Симпозиум по нанофизике и наноэлектронике, Нижной Новгород, Россия, 13-17 марта 2006 г.

- XI Симпозиум по нанофизике и наноэлектронике, Нижной Новгород, Россия, 10-14 марта 2007 г.

- Международная конференция по применению поляризованных нейтронов и синхротронного излучения для исследований магнетизма, Венеция, Италия, 4-6.08, 2003 г.

- Международная конференция по магнетизму, Рим, Италия, 27.07-01.08, 2003 г.

- Первая национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов, Москва-Дубна, Россия, 25-29 мая 1997г.

- Вторая национальная конференция по применению рентгеновского, синхротронного излучений, нейтронов и электронов для исследования материалов, Москва, Россия, 13-27 мая 1999г.

- Симпозиум по нейтронному рассеянию, Гренобль, Франция, 6-7 апреля 2001г.

- Международная конференция по спин-эхо спектрометрии, Берлин, Германия, 16-17 Октября 2000 г.

- Международный семинар по магнитным мультиструктурам, Будапешт, Венгрия, 6-9 декабря 2001г.

- 13Th meeting of the International Collaboration on Advanced Neutron Sources, Villigen, Switzerland, 11-14 October 1995 г.

- JINR-Romanian Workshop “Advanced materials and their characterization”, Dubna, Russia, March 18-22, 2002.

- ECNS 2003, Montpellier, France, 3-6 September - CMMP04, (04-11).04.2004, Warwirk, England - EASTMAG, (23-27).08.2004, Krasnoyarsk, Russia - RNIKS-2004, Zarechnyj, Ekaterinburg, October 12-16, 2004.

- Совещание, "Magnetic Multilayers As Seen by Photons and Neutrons", Budapest, Hungary, December 6-9. 2001.

- Совещание "Tunability of exchange coupling with hydrogen", Bochum, Germany, May, 16-17.

2003.

- Совещание "Tunability of exchange coupling with hydrogen", St. Petersburg, Russia, June, 16-20, 2004.

- Совещание "Hierarchy of scales in magnetic nanostructures", Upsala, Sweden, May, 23 -26, 2005.

- Совещание " Hierarchy of scales in magnetic nanostructures ", Bochum, Germany, April, 26-29, 2007.

Объём и структура диссертации Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 294 страницах текста, включающего 11 таблиц. Кроме того, она содержит 109 рисунков и список литературы из 241 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обосновывается актуальность выбранного направления, сформулирована цель работы. Выделены задачи, которые предстояло решить, и приводятся значительные новые резуьтаты. Приводятся положения, выносимые на защиту, а также обсуждается научная и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе рассмотрены вопросы, касающиеся существующего сейчас статуса метода рефлектометрии поляризованных нейтронов на импульсных источниках нейтронов и, в частности, на реакторе ИБР-2. Нейтронная рефлектометрия, как метод исследований поверхности конденсированной среды, зародилась в начале восьмидесятых. Вначале нейтроны использовались в основном в режиме полного отражения. В середине девяностых получили развитие исследования тонких плёнок. На рубеже 20-го и 21-го веков актуальными стали исследования различного типа периодических структур (ПС).

В настоящее время исследуются сложные составные структуры, состоящие из нескольких (минимально из двух) различных по свойствам структур. Задачей в этом случае является синтез свойств отдельных структур и получение новых свойств составной структуры. Так, например, изучаются составные структуры, состоящие из сверхпроводящего слоя (толщина 300 - 30000 ) и ПС с определённого типа магнитным упорядочением составляющих её слоёв (толщина бислоя в ПС составляет 30 - 100 ). Другим примером является составная структура, состоящая из структур с различным магнитным упорядочением (например, ферромагнитным и антиферромагнитным), для которой характерна не симметричная петля гистерезиса.

Среди прочих других, важными задачами физики слоистых наноструктур являются следующие две задачи, в определённой степени противоположные. Первой задачей является создание идеальной структуры, в которой границы раздела представляют собой плоскости. В идеальной структуре отсутствуют шероховатости границ раздела. Прохождение нейтронов через идеальные структуры описывается одномерным уравнением Шредингера. При этом решение может быть получено рекуррентным или так-называемым матричным способами.

Важной задачей является также использование неоднородностей структуры для получения слоистых структур с новыми свойствами. Так, например, область вблизи границы раздела ферромагнитного вещества со сверхпроводящим из-за взаимного проникновения контактирующих веществ характеризуется уменьшением по сравнению с ферромагнетиком величины обменного взаимодействия. Это способствует возникновению в этой области новых сверхпроводящих свойств.

При распространении нейтронов в слоистой структуре они рассеиваются на различного типа неоднородностях. Если неоднородности структурно неупорядочены, то происходит дифракция нейтронов на отдельных неоднородностях плотности рассеяния нейтронов, характеризующихся длиной корреляции. В рефлектометрии этот тип рассеяния называют диффузным. Как правило, длина корреляции находится в пределах 100 - 10мкм, что определяет в случае тепловых нейтронов небольшие углы рассеяния от 20мкрад до 20мрад. В связи с этим, этот тип рассеяния называют ещё малоугловым. Распространение нейтронов в этом случае описывается в приближении искажённых волн. Если неоднородности упорядоченны в пространстве, то происходит интерференция волн, фаза которых определяется расстоянием между отдельными неоднородностями. Этот тип когерентного рассеяния обычно называют дифракцией нейтронов. Если упорядоченные неоднородности распределены в плоскости слоистой структуры, то такая дифракция называется малоугловой. Все эти типы рассеяния нейтронов наблюдаются в реальных слоистых структурах. В этой связи метод рефлектометрии постоянно усложняется и, прежде всего, путём реализации многообразных возможностей регистрации различных типов рассеяния нейтронов.

Особое место среди всего многообразия наноструктур занимают магнитные структуры, в составе которых имеются ферромагнитные или сверхпроводящие слои. Данные структуры характеризуются не только ядерным профилем (координатная зависимость плотности амплитуды рассеяния нейтронов, связанная с ядерным взаимодействием нейтронов) но и магнитным профилем (координатная зависимость плотности амплитуды рассеяния нейтронов, связанная с магнитным взаимодействием нейтронов; или - координатная зависимость вектора намагниченности). Для исследований магнитных структур используются поляризованные нейтроны.

В настоящее время уже сложился стандартный метод рефлектометрических измерений на магнитных слоистых структурах, который исторически называется полным поляризационным анализом (ППА). Неотъемлемыми элементами схемы ППА являются поляризатор нейтронов, спин-флипперы перед исследуемым образцом и после него, анализатор поляризации нейтронного пучка и позиционно-чувствительный детектор (ПЧД). Обычно, на рефлектометре перекрывается диапазон переданных моментов в направлении перпендикулярно пучку 10-3 - 10--1, что позволяет измерять ядерный и векторный магнитный профили с пространственным разрешением в глубь структуры 10 - 103.

Разработка нового более совершенного спектрометра поляризованных нейтронов потребовало более широкого осмысления методов нейтронной спектрометрии и поляризационной техники. Для спектрометров упругого рассеяния (рефлектометр, спектрометр малоуглового рассеяния, дифрактометр) была предложена схема с зависящими от времени коллимацией и сечением падающего на исследуемый образец пучка нейтронов. В этой схеме, исходя из измеряемого закона рассеяния, выбирается определённый временной закон изменения параметров пучка нейтронов. В результате, в заданном интервале длин волн нейтронов достигается более сбалансированная связь между разрешением и светосилой измерений.

Pages:     ||
|



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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.