Файл: Гуревич, А. Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках.pdf

534 П Р О Ц Е С С Ы Р Е Л А К С А Ц І И ! [ГЛ. 9

которая затем получила название теории быстрой релаксации. Основным предположением теории быстрой релаксации является следующее: частота релаксации редкоземельных ионов настолько велика, что при некоторой температуре она становится равной обменной Частоте (оЕ = Т #е (где НЕ — эффективное поле обмен­ ного взаимодействия ионов с магнитной подсистемой). Вблизи этой температуры и лежит максимум АН.

Однако в дальнейшем выяснилось, что предсказания теории быстрой релаксации не подтверждаются экспериментально. Кроме

ботах Ван-Флека [394] и Арман-Бутрон [395]. Многочисленные эксперименты, выполненные на ферритах со структурами как граната, так и шпинели с различными примесными ионами, сви­ детельствует о том, что механизм «медленной релаксации» в боль­ шинстве случаев преобладает.

Парамагнитвые ионы в магнитоупорядоченном кристалле. Остановимся прежде всего на некоторых особенностях энергети­ ческих уровней рассматриваемой группы иоиов. К ней относятся ионы переходных металлов (3d и других) и редкоземельные (4/) ионы, обладающие в основном состоянии как спиновым моментом S, так и орбитальным моментом L. Как видно из табл. 9.6.1 и 9.6.2, этим условиям удовлетворяют ионы переходных элементов

полуцелое (число электронов нечетное), то это поле расщепляет мультиплетна ( / крамерсовых дублетов. Электрические поля более высокой симметрии приводят к частичному расщеплению мультиплетов.

В кристалле ионы находятся под воздействием электростати­ ческого взаимодействия с соседями и (также по своей природе электростатического) обменного взаимодействия с магнитной под­ системой (обменным взаимодействием парамагнитных ионов меж­ ду собой мы пренебрегаем, ограничиваясь случаем малой их кон­ центрации). Обменное взаимодействие может быть приближенно описано эффективным полем, которое приводит к такому же по характеру, но, конечно, более сильному расщеплению уровней мультиплета, как и внешнее магнитное поле. Электростатическое взаимодействие с соседями может быть приближенно описано при помощи эффективного электрического — так называемого кристаллического поля с симметрией, соответствующей локальной симметрии узла, в котором находится ион.

§ s .ß l И о н н а я р е л а к с а ц и я 537

Для Зсйюпов незаполненная электронная оболочка, которая определяет интересующие нас уровни энергии, является внеш­ ней, и эффективное кристаллическое поле весьма велико. Вызы­ ваемое им расщепление уровней значительно превышает (см., например, рис. 9.6.2) расщепления, обусловленные спин-орби- тальной связью и обменным взаимодействием. Для 4/-ионов не­ заполненная электронная оболочка экранирована 5s- и 5/?-элект- ронами, и эффективное кристаллическое поле гораздо слабее. Вызываемое им расщепление значительно меньше, чем спиН-

ворачивается и орбитальный момент L; изменение его ори­

ентации по отношению к окружению иона, т. е. его локальным осям, приводит к изменению расщепления в кристаллическом поле. Положение усложняется из-за того, что обменная энергия и энергия иона в кристаллическом поле (для 4/-ионов) сравнимы, и поэтому L и S занимают некоторые промежуточные положения (рис. 9.6.4), определяющиеся минимизацией суммарной энергии. Дополнительное усложнение связано с тем, что само обменное взаимодействие не изотропно, т. е. не стремится сделать направ­ ления М и 8 параллельными.

Результирующие угловые зависимости разных энергетических уровней будут, конечно, различными. Поэтому, особенно в слу­ чае близости кристаллических и обменных расщеплений, воз­ можны пересечения уровней при некоторых направлениях намаг­ ниченности. Различные не учтенные пока взаимодействия при-