Методика розрахунку дисипативних функцій та релаксаційних доданків для феромагнетиків гексагональної та тетрагональної симетрії. Аналіз специфічних особливостей в поведінці затухання спінових хвиль в точках спін-переорієнтаційних фазових переходів.
Таким чином, актуальною є проблема побудови для феромагнетиків з виродженими станами дисипативної функції та релаксаційного доданка, виходячи із міркувань симетрії магнетика, що описували б як релятивістські, так і обмінні релаксаційні процеси та надавали би змогу враховувати повздовжню магнітну сприйнятливість магнетика. Метою дисертаційної роботи є усунення фізичних протиріч, що виникають при розгляді релаксаційних процесів у феромагнетиках з виродженими станами за рахунок побудови дисипативної функції феромагнетиків на підставі загальних законів збереження та симетричних властивостей магнітного матеріалу з врахуванням як релятивістських, так і обмінних процесів релаксації, а також використання отриманих результатів для розрахунку високочастотних характеристик феромагнетиків. · На прикладі феромагнетиків гексагональної та тетрагональної симетрії провести теоретичний розрахунок спектрів спінових хвиль з врахуванням дисипативних процесів використовуючи релаксаційні доданки Ландау-Ліфшиця та отримані в даній роботі. · За допомогою відповідних розрахунків показати, що врахування повздовжньої магнітної сприйнятливості в енергії феромагнетика та використання запропонованої в роботі моделі опису затухання спінових хвиль дає можливість описувати релаксацію величини магнітного моменту; У даному розділі розглянуто феноменологічний підхід до описання динаміки намагніченості, наведено рівняння Ландау-Ліфшиця, що описує рух магнітного моменту та дана загальна характеристика спінових хвиль.В дисертації вирішено наукову проблему опису релаксаційних процесів, відповідальних за дисипацію енергії спінових хвиль в магнетиках високої симетрії з виродженими основними станами. На прикладі феромагнетика гексагональної симетрії показано неприйнятність використання моделі Ландау-Ліфшиця-Гільберта для опису затухання спінових хвиль в феромагнетиках з виродженими станами. Це обумовлено наступними результатами: при розгляді слабо затухаючих спінових хвиль у вироджених станах спінові хвилі, які відповідають голдстоунівським модам виявляються абсолютно затухаючими, що суперечить теоремі Голдстоуна; також спінові хвилі цілого діапазону виявляються абсолютно затухаючими, хоча у не виродженому стані всі коливання є слабо затухаючими. Для вирішення проблеми описання дисипації спінових хвиль в феромагнетиках з виродженими станами використано теоретичну модель побудови дисипативної функції магнетика, що основана на врахуванні симетрії магнітного матеріалу, законів збереження, що мають місце для даного магнетика та описує як обмінну, так і релятивістську взаємодію в кристалі. При використанні моделі Ландау-Ліфшиця-Гільберта для опису затухання спінових хвиль при підході до точок фазових переходів з вироджених станів у не вироджені фізичних протиріч не виникає, що дає можливість використовувати обидві моделі для опису затухання спінових хвиль в точках фазових переходів.
Вывод
дисипативний феромагнетик гексагональний спіновий
В дисертації вирішено наукову проблему опису релаксаційних процесів, відповідальних за дисипацію енергії спінових хвиль в магнетиках високої симетрії з виродженими основними станами. При цьому використані феноменологічні принципи побудови дисипативної функції магнетика, що враховують симетрію магнітних кристалів, закони збереження, які є наслідком такої симетрії та основні види взаємодій, що є відповідальними за релаксаційні процеси.
Дослідження показують вплив релаксаційних процесів на високочастотні властивості феромагнетиків у випадку вироджених основних станів.
Експериментально використані високочастотні магнітні властивості для проведення моніторингу та отримання основних параметрів процесу окислення опроміненого ядерного палива з обєкту “Укриття” ЧАЕС.
Виходячи з аналізу отриманих даних, можна сформулювати такі основні висновки, що випливають з результатів проведених досліджень: 1. При проведені теоретичних досліджень врахована повздовжня магнітна сприйнятливість феромагнетиків, що дає можливість відійти від моделі феромагнетика з постійною за абсолютною величиною намагніченістю і розглядати релаксацію абсолютного значення магнітного момента. Показано та проаналізовано особливості, які виникають завдяки врахуванню повздовжньої магнітної сприйнятливості при розгляді основних станів, законів дисперсії та затухання спінових хвиль в феромагнетиках гексагональної та тетрагональної симетрії.
2. На прикладі феромагнетика гексагональної симетрії показано неприйнятність використання моделі Ландау-Ліфшиця-Гільберта для опису затухання спінових хвиль в феромагнетиках з виродженими станами. Це обумовлено наступними результатами: при розгляді слабо затухаючих спінових хвиль у вироджених станах спінові хвилі, які відповідають голдстоунівським модам виявляються абсолютно затухаючими, що суперечить теоремі Голдстоуна; також спінові хвилі цілого діапазону виявляються абсолютно затухаючими, хоча у не виродженому стані всі коливання є слабо затухаючими.
3. Для вирішення проблеми описання дисипації спінових хвиль в феромагнетиках з виродженими станами використано теоретичну модель побудови дисипативної функції магнетика, що основана на врахуванні симетрії магнітного матеріалу, законів збереження, що мають місце для даного магнетика та описує як обмінну, так і релятивістську взаємодію в кристалі. За даною моделлю побудовані дисипативні функції та релаксаційні доданки в рівнянні руху магнітного моменту для феромагнетиків гексагональної та тетрагональної симетрії.
Вперше для феромагнетиків гексагональної та тетрагональної симетрії проведено теоретичний розрахунок спектрів спінових хвиль з врахуванням їх затухання, який оснований на використанні отриманих в роботі дисипативних функцій та відповідних їм релаксаційних доданків. Показано, що при цьому знімаються вищезазначені фізичні протиріччя для феромагнетиків з виродженими станами, а отже використання запропонованої моделі побудови дисипативної функції магнетика є виправданим.
4. Завдяки використанню побудованих в роботі дисипативних функцій та врахуванню повздовжньої магнітної сприйнятливості описано релаксацію величини магнітного моменту феромагнетика гексагональної та тетрагональної симетрії. Показано двоступінчастий характер релаксації в феромагнетиках. Обґрунтовано, що двоступінчата природа релаксації має загальний характер для кристалів будь-якої симетрії.
Проаналізовано поведінку затухання спінових хвиль в близькому околі до точок спінпереорієнтаційних фазових переходів. При використанні моделі Ландау-Ліфшиця-Гільберта для опису затухання спінових хвиль при підході до точок фазових переходів з вироджених станів у не вироджені фізичних протиріч не виникає, що дає можливість використовувати обидві моделі для опису затухання спінових хвиль в точках фазових переходів. Цей результат також вказує на те, що у вироджених станах неповинно існувати діапазону абсолютно затухаючих спінових хвиль.
5. Вперше розраховано тензор високочастотної магнітної сприйнятливості феромагнетика гексагональної симетрії з врахуванням дисипації спінових хвиль. При цьому використано релаксаційний доданок, що побудований виходячи із міркувань симетрії кристалу та враховує дисипативні процеси як релятивістської, так і обмінної природи.
Вперше розраховано закон дисперсії неоднорідного феромагнітного резонансу з врахуванням дисипації спінових хвиль в тонкій пластинці феромагнетика гексагональної симетрії. Проведений аналіз отриманих спектрів підтверджує необхідність використання для опису затухання спінових хвиль саме дисипативну функцію, що враховує обмінну взаємодію в магнетику, оскільки в тонких плівках такий вид взаємодії вносить значний вклад у дисипативні процеси.
6. Запропоновано та випробувано на практиці метод визначення ступеня доокислення опроміненого та свіжого ядерного палива по вимірюванням питомої магнітної сприйнятливості зразків. Визначена залежність, якою описується процес окислення опроміненого ядерного палива обєкту “Укритя” ЧАЕС, а також отримані константи швидкості реакції для даного процесу при різних температурах. З отриманих результатів видно, що процес окислення опроміненого ядерного палива проходить повільніше ніж для неопроміненого, що, можливо, повязано з наявністю продуктів розпаду урана.
Визначена енергія активації процесу окислення опроміненого ядерного палива обєкту “Укриття” ЧАЕС. Отриманий результат знаходиться в узгодженості з відомими даними для інших типів ядерного палива. Також отримані в роботі результати дозволяють стверджувати, що запропонований метод оцінки ступеня доокислення ядерного палива є зручним та надійним засобом проведення моніторингу стану та прогнозування поведінки опроміненого ядерного палива обєкту “Укриття” ЧАЕС.
2. Барьяхтар В.Г., Иванов Б.А. Динамика и релаксация намагниченности магнитоупорядоченных кристаллов // Проблемы теоретической физики. - К.: Наукова думка, 1986. - С. 48 - 66.
3. Барьяхтар В.Г. Спонтанное вырождение основного состояния и процессы релаксации в ферромагнетике // Физика твердого тела. - 1987. - Т. 29, № 5. - С. 1317 - 1322.
4. Барьяхтар В.Г. Феноменологическое описание релаксационных процессов в магнетиках // Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 1984. - Т. 87, вып. 4. - С. 1501 - 1508.
5. MCEACHERN R.J., Choi J.W., Kolar M., Long W., Taylor P., Wood D. D. Determination of the activation energy for the formation of on // Journal of Nuclear Materials. - 1997. - Vol. 249. - P. 58 - 69.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
