Способ получения мессбауэровского дифракционного спектра

 

Изобретение относится к дифракционной мессбауэровской спектроскопии и может быть использовано для изучения тонких поверхностных слоев кристаллов. Целью изобретения является повышение разрешающей способности способа при исследовании свойств тонких поверхностных слоев. В способе облучают резонансными фотонами стратифицированный по толщине кристалл , т.е. кристалл, имеющий различные свойства по глубине, которые могут быть созданы искусственным путем, например путем наложения магнитного поля , с возможностью регулировки толщины поверхностного слоя с отличающимися свойствами. Кристалл установлен в максимальное брзгговское отражение так, что сечение резонансного поглощения в объеме принимает минимальное значение. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

t5II 4 С 0) Н 24/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО.ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4241605/24-25 (22) 08.05.87 (46) 15.12.88. Бюл. У 46 (72) В.Г.Лабушкин, Э, Р, Саркисов и И.Г.Толпекин (53) 539.172.3(088.8) (56) Лабушкин В.Г. и др. Наблюдение наведенной магнитной анизотропии в поверхностном слое слабых ферромаг 7 нитных кристаллов FeBO> методом мессбауэровской спектроскопии.

Письма в ЖЭТФ, 1981, т.34, вып.11, с.568"572.

Степанов Е.П. и др. Интерференция ядерных переходов при чисто ядерной дифракции 14,4 кэВ гамма-лучей на гематите. — ЖЭТФ, 1974, т.66, вып.3, с.1150-1154. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕССБАУЭРОВСКОГО ДИФРАКЦИОННОГО СПЕКТРА

„„SU„„1444657 А I (57) Изобретение относится к дифракционной мессбауэровской спектроскопии и может быть использовано для изучения тонких поверхностных слоев кристаллов. Целью изобретения является повышение разрешающей способности способа при исследовании свойств тонких поверхностных слоев. В способе облучают резонансными фотонами стратифицированный по толщине кристалл, т.е. кристалл, имеющий различные свойства по глубине, которые могут быть созданы искусственным путем, например путемналошения магнитного поля, с возможностью регулировки толщины поверхностного слоя с отличающимися свойствами. Кристалл установлен в максимальное брэгговское отракение так, что сечение резонансного поглощения в объеме принимает минимальное значение. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1444657

Изобретение относится к дифракционной мессбауэровской спектроскопии и может быть использовано для изучения тонких поверхностных слоев кристаллов.

Цель изобретения — повышение разрешающей способности способа при исследовании свойств тонких поверхностных слоев, 10

На фиг.1 показана схема осуществления способа, когда магнитное поле ориентировано перпендикулярно.к плоскости рассеяния гамма-квантов; на фиг.2 — схема осуществления способа, когда магнитное поле ориентировано параллельно плоскости поверхности исследуемого слоя.и плоскости рассеяния гамма-квантов, где магниты 1 создают поле в образце 2; на фиг.3 и 4 - 20 фрагменты дифракционных спектров (крайние левые пики), полученные при двух различных направлениях магнитного поля, соответствующих схемам осуществления способа по фиг.1 и 2. 25

Пример..Схема осуществления способа — традиционная для мессбауэровского однокристального дифрактометра: сколлимированный пучок резоо нансных фотонов (расходимостью =0,5 ) ЗО от движущегося мессбауэровского источника Co(Cr) активностью = 10 Бк, закрепленного на штоке электродинами- . ческого нибратора из комплекта отечественного мессбауэровского спектрометра ЯГРС-4М, под углом Брэгга падал на исследуемый монокристалл— образец 2, установленный на гониометре, дифрагиронавший пучок гаммаквантов регистрировался полупроводни- gg ковым Si(Li)-блоком детектирования, после чего с помощью ЯГРС-4N проводился энергетический анализ дифрагировавшегося пучка, т.е. регистрировался мессбаузровский дифракционный спектр.

Исследуемым кристаллом был слабый ферромагнетик, т.е. антиферромагиетик со слегка неколлинеарной магнитной структурой, типа легкая плос13 кость", а именно - « Fe80, Кристалл представлял собой тонкую, почти прямоугольную пластинку с размерами в плоскости 2«7 мм и толщиной 70 мкм.

На поверхность выходила базисная пло- скость (111), являющаяся для этого кристалла "легкой", т ° е. s этой плоскости находятся и могут при воздействии небольших магнитных полей вращаться магнитные моменты ионов железа. Обогащение кристалла по мессбауэровскому иэотопу Fe составляло около 90 .

Измерялся спектр чисто ядерного магнитного отражения, угол Брэгга для излучения Со (Е=14,4 кэВ) рао вен 8 = 5,12, Ось магнитной аниэотропии, наведенной механическим напряжением (путем приклеивания и небольшого растягивающего усилия до

F = 0,5 Н) была направлена на одной поверхности вдоль наибольшего линейного размера кристалла, а на второй — перпендикулярно ему. В соответствии с ориентациями. этих осей в кристалле возникали при магнитном отношении два параллельных слоя, различающихся направлением намагниченностей подрешеток, т.е. направлением антиферромагнитной оси (АФО).

На фиг.З и 4 в одном масштабе даны фрагменты энергетических дифракционных спектров (показан только крайний левый пик), полученных при двух различных направлениях внешнего магнитного поля. На чертежах приняты следующие обозначения: I — интенсивность отражения; Е - энергия гаммаквантов; д — ширина дифракционного пика на его полувысоте, Г - естественная ширина мессбауэровской линии 1

Fe; N u S — полюса постоянного магнита; - РеВΠ— исследуемый образец;

К и К вЂ” волновые векторы падающего и дифрагировавшего пучков, задающие плоскость рассеяния гамма-квантов (КК ).

Напряженность внешнего магнитного поля Н = 500 Э задавала толщину более тонкого слоя порядка 0,5 мкм..

Спектр на фиг.3 относится к случаю, когда направление АФО во всем кристалле параллельно прямой пересечения плоскостей (111) и (КК ). В этом случае 6р„ максимально как в объеме, так и на поверхности и спектр формируется различными по толщине слоями кристалла.

Спектр на фиг.4 получен н другой ситуации: АФО н объеме с помощью внешнего поля сориентирована перпенФ-tg дикулярно плоскости рассеяния (КК ) в то время, как ориентация АФО на поверхности осталась прежней, В этом случае 4 „в объеме практически равна нулю, т.е, объем не дает вклада в дифракцию, а „ в поверхност»

1444657 ном слое с t О, 5 мкм сохраняет свое максимальное значение, Таким образом дифракционный спектр формируется только в этом слое. Толщину слоя можно менять от слоя 0,01 мкм до не5 обходимой толщины, Спектр от поверхностного слоя сильно деформирован относительно обЫчного спектра: ширина пика уменьшилась более, чем вдвое, Предлагаемый способ может быть использован в научных исследованиях магнитных и электрических свойств поверхности кристаллов. В частности, 1В в области магнетизма исследование свойств поверхностных кристаллических слоев (тонких пленок) с толщинами 0,5 мкм представляет интерес в связи со спецификой доменной струк- 20 туры таких слоев, Примером возможного использбвания тонких магнитоупорядоченных слоев являются запоминающие устройства на основе цилиндрических доменов. 25

Формула изобретения

1. Способ получения мессбауэровского дифракционного спектра, эаключа- 30 ющийся в облучении резонансными фотонами под брэгговским углом кристалла, содержащего мессбауэровские ядра со сверхтонким расщеплением энергетических уровней, и регистрации мессбаэуровского спектра дифрагировавшего пучка фотонов, о т л и ч а юшийся тем,"что, с целью повышения разрешающей способности способа при исследовании свойств тонких поверхностных слоев, облучают резонансными фотонами кристалл с заданной толщиной, стратифицированный по толщине, в котором созданы отличия магнитных или электрических свойств поверхностного слоя от свойств его объема, и ориентированный так, чтобы сечение взаимодействия резонансных фотонов с мессбауэровскими ядрами в объеме кристалла было минимальным.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что облучают фотонами помещенный во внешнее переменное магнитное поле магнитоуцорядоченный кристалл с искусственно созданной доменной структурой, состоящей из двух параллельных слоев с различающимися направлениями намагниченности, ориентированный так, что направление намагниченности подрешетки в его объеме перпендикулярно плоскости рассеяния фотонов.

1444657

° + °

° °

d 1ГГ

@up, 3 вчем анни

7N—

° °

° °

° °

Д Ф f/ «фа, ° °

° ° ° °

° °

° ° 4 ° ° ° ° ° ° ° ° QO ° ° ° °

° Э ° ° ° ° ° ° ° °

° ° Е) ° + ° y ° ° ° Е Е

° ° ° ° ° ° °

° ° ° ° ° ° °

Составитель В.Филиппов

Техред М.Дидык Корректор В. Бутяга

Редактор А.Огар

Заказ 6499/42

Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР ,по делам изобретений н открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно«полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 мел, Л mort, Э °

° °

° ° ее,р ° å

° Ф + °

Э ° 4

Ф

° ° ° °

° ° ° + ° ° ее °

° е + ° °