Способ определения магнитной текстуры материалов

+e„ singbt), (3) нормирующий множитель; коэффициент асимметрии р е— распада; значения поляризации пучка, экстраполированное к моменту

С=О; направление регистрации позитронов распада; компонента; тензор магнитной текстуры; макроскопическое поле домена; компоненты; символ Кронекера; гиромагнитное отношение для мюона; единичный антисимметричный тензор 3-го ранга; где А а

P (О)

+

55

Целью изобретения является расширение номенклатуры изучаемых материалов, а также расширение диапазона исследуемой толщины материалов.

Указанная цель достигается тем, что в способе определения магнитной текстуры материалов, включающем облучение образца исследуемого материа15 ла пучком поляризованных элементарных частиц при различной ориентации образца относительно пучка частиц, образец облучают пучком поляризованных положительно заряженных мюонов с такой энергией, что частицы останавливаются в образце, измеряют временное распределение числа распадов мюонов в заданном направлении для не менее чем пяти ориентаций об25 разца относительно пучка мюонов и по полученному временному распределению числа распадов определяют компоненты тензора.магнитной текстуры материала.

Компоненты тензора магнитной текстуры вычисляют с помощью формулы

923273

n — орт вектора координатной оси; .Т вЂ” время жизни мюона.

Р (Тензоры со штрихами и и р, заданные в лабораторной системе координат, связаны с соответствующими тензорами n и Р в системе координат образца посредством матриц поворота.

Предлагаемый. способ основан на использовании явления взаимодействия магнитного момента мюона с магнитным 10 полем того домена образца, в котором остановился мюон. При неколлинеарности векторов .локального магнитного поля и магнитного момента мюона спин мюона будет прецессировать с соответ- 15 ствующей этому полю ларморовской частотой до момента распада мюона, ко+ торый происходит по схеме р е +

+ + . Благодаря закону несохранения е четности при ре-распаде угловое рас-,20 пределение позитронов распада харак.теризуется резкой асимметрией по отношению к направлению спина мюона.

Поскольку спин мюона прецессирует, то вероятность распада в заданном найравлении будет осциллировать с той же частотой.

Переходя к ансамблю мюонов, можно сказать, что измерение числа распадов в определенном направлении позво- 30 ляет определять среднее значение спина < S ) ансамбля мюонов в данный момент времени, или их поляризацию

P(t) 2cS>. Для ансамбля остановившихся в веществе мюонов в момент времени t O число позитронов распада в малый телесный угол в направлении k за время dt будет определяться формулой (1); При различной ориентации образца относительно пучка мюонов 40 и направления на регистрирующий счет чик будет изменяться экспериментально наблюдаемая величина ЙМ(й,1с)/dti т.е. будет меняться как относительное число позитронов, зарегистриро- 45 ванных счетчиком, так и их распределение во времени. Это обстоятельство дает возможность определить тензоры пил и А1 (t) °

Симметричный тензор 2-го ранга и, определяемый формулой (2) характеризует выстроенность доменов образца. Главные оси этого тензора логично назвать осями магнитной тек- 55 стуры. В этих осях тензор текстуры п, будет диагональным, а величины диагональных элементов будут являть" ся количественной характеристикой . магнитной текстуры образца. В дальнейшем тензор и будет называться тензором магнитйой текстуры.

Тензор р, @ характеризует времен1 ный ход поляризации ансамбля мюонов и определяет. временное распределение позитронов распада .попадающих в регистрирующий счетчик; Среднее по вре- мени значение компонент этого тенэора согласно формуле (3). равно нулю.

Для образцов с малым разбросом полей: в доменах его можно аппроксимировать как —.Л 1

Р", з()=Р e cos(t+g). (4)

Такая аппроксимация оправдана при

+>>h. При этом круговая частота сд будет определяться модулем среднего магнитного поля в доменах, а h — разбросом значений этих полей. Как показывают эксперименты, затуханием, в железе мало, начиная с температуры

30 К и выше, когда мюон диффундирует по порам кристаллической решетки.

Вектор аР (О) в формуле (1) опреР деляется экспериментально из калибровочных измерений на образце из меди (с такой же как в исследуемом об разце тормозной толщиной) во внеш:нем магнитном поле, перпендикулярном направлению спина мюона.

Измерения тензора магнитной текстуры осуществляется следующим об разом.

Пучок продольно поляризованных мюонов, сформированный Mlo ìåçîííûè каналом, затормаживается и останавливается в образце. Момент остановки мюона в образце регистрируется с помощью сцинтилляционных счетчиков ("старт" времени отсчета). Далее система "ждет" появления позитрона распада и регистрирует его("стоп" времени отсчета). Применяемая фильтрация служит для обрезания низкоэнергетичных позитронов, увеличивая тем самым коэффициент асимметрии.

Информация об интервалах времени

"старт-стоп" накапливается в анализаторе или в ЭВМ.

Для нахождения тензора и необходимо произвести измерения при pasличных ориентациях образца относительно пучка мюонов. Удобно брать комбинации углов 8 М и.Ч, приведенные в таблице. При этих комбинациях рабочие формулы для вычисления тензора сильно упрощаются. Получаемые для каждой комбинации углов 9. 923273 (7) (8) (9) ) 5 — N(t 9,М,Ч ) 0 (6,Ч,4 ) (1+

+а (д;Р,Ч ) е cos (dt+X) e +N (5) .,-. т д где й,(д,ч,y) — нормирунщий множитель 10 для конкретной ъриентации образца;

a„(e, Р,Ч ) - амплитуда прецессии (коэффициент асимметрии);

Х вЂ” начальный сдвиг фазы;

N - фон случайных совпадений (N <АМ ).

Поскольку амппитуды à (H,Ч,Ч ) .включают в себя информацию о перво- 20 начальной поляризации пучка мюонов, то для исключения этой зависимости при определении компонент тензора магнитной текстуры следует ввести нормированную поляризацию P(8,Ч>,Ч), определяемую формулой (10) ам(0 P 4 ) 1+а,(e v)

p(g q) е си авм(О, Р) 1+а (O,МРИ) (6) 30 где а,„(e, Р,Ч ) — амплитуда прецессии для медного образца при соответствующих углах 8 и Ч (зависимость от угла Ч от-. сутствует).

Комбинация углов поворота мишени, град.

О

45

45 0,014+0,028 0,038+0,028 0,142+0,025

-45

О

О

-45

45

45

135 у, g) гистограммы временного распределения позитронов распада анпроксимируются f согласно формуле (1Ц следующим выражением:

В этом случае компоненты тензора магнитной текстуры определяются из следующих выражений:

„-1 PP(0 00 000) и **2-.P(45,0,0)-Р (-45, О, 0).-n ç и 3п д=1/2(Р(45,0,0)-P(-45,О,О)), и =2-Р(0,45,0)-P(0,-45 О) пээрн и, =n„=1/Z fP(0,45,О)-Р(0,-45,0)), и п,=P(45,0,45-P(45,0,1З5)- 2 п, Компоненты тензора магнитной текстуры определялись для четырех образцов из электротехнических сталей:

ЭЗЗО ГОСТ 34-15,. ЭЗЗО ГОСТ 34-15 и

Э240 ГОСТ 24-12 и HB (японская сталь).

Далее первые три образца для кваткос-. ти обозначены как НЛЗ 34 -15 ВИЗ 34-15 и ВИЗ 24-12. Каждый образец представ-, лял собой пакет из пластин толщиной

0,3 мм, размеры пакета 100х100х6 мм.

При сборке-пакеTQB пластины ориенти- . ровались одинаковым образом; за выделенное направление принималось направление проката. Для калибровочных измерений использовалась медь марки

М1. Размеры медного образца 100х100х

Определены следующие компоненты тензора магнитной текстуры материалов:

1) для стали НЛЗ 34-15

О, 149+0,069 0,049+0,093 0,001+0,038

0,049+0,093 0,811+0,070 0,013+0,039

0,001+0,038 0,013+0,039 0,172+0,030

2) для стали ВИЗ 34-15

О, 166+0, 052 О, 051+0, 068 О, 014+0, 028

О, 05 1+0, 068 О, 87 5+0, 053 О, 038+0, 028

3) для стали НВ

0,229+0,048 0,032+0,067 0,009+0,025

0,032+0,067 0,949+0,052 0,033+0,030

0,009+0,025 0,033+0,030 0,100+0,022

4) для стали ВИЗ 24-12

0,336+0,067 -0,024+0,084 О) 009+0) 036

0,024+0,084 0,604+0,067 0,022+0,036

0,009+0,036 0,022+0,036 0,265+0,031

923273

Редактор О.Кузнецова ТехредМ.Ходанич Корректор Е.Сирохман

Заказ 6979/3 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.:Проектная, 4

Из приведенных данных видно, что первые три образца обладают резко выраженной магнитной текстурой, т.е. у них существует выстроенность доменов в направлении, близком к направ- 5 лению проката (на это указывает большая величина компоненты п ). У образца из стали ВИЗ 24-12, наобброт, текстура выражена значительно слабее (на.это указывает уменьшение вели1О .чины и. и увеличение n,„ и и ), % Я так как эта сталь является слаботекстурованной дикамиой сталью.

Предлагаемый способ измерения магнитной текстуры имеет следующие преи15 мущества перед известными способами:

8, определяется объемная (трехмерная) количественная характеристика распределения доменов.в образце; нет искажения результатов измерений от внешних. магнитных полей; не требуется предварительного знания ориентаций осей легкого намагничивания; нет ограничений на форму образцов; нет ограничений на вещество образца;. раибольШая толщина образца лимитируется требованием вылета позитронов с энергией до 50 Мэв, что соответствует толщинам в 10-15 г/см ..