Введение к работе
Актуальность теми. э#ект Мессбауэрр является важним методом исследования свойств полупроводников и диэлектриков. Б немалой степени это связано с возможность» изучения динамических эффектов в различных их проявлениях. В большинство своем работы, связанные с использованием мессбауэровской спектроскопии, проводятся по традиционной схеме, которая отображает сложившуюся методологии проведения экспериментов по ядерному гаша резонансу, имеется в виду обычная геометри пропускания резонансних гамма лучей, включающая в себя четыре основных элемента: источник о нерасщепленной линией, поглотитель, являют Йся объектом исследования, систему движения источника относительно поглотителя и детектор. Окипергоенты такого рода, как правило, не трудоемки, а интерпретация результатов может быть проведена в рамках хорошо разработанных моделей и теорий.
В геометрии пропускания в детектор попадают в основном кванты, не участвующие в резонансном взаимодействии о ядрами исследуемого вещества. Напротив, продукти распада возбужденных ядер, которые непосредственно несут в себе информацию об условиях резонансного захвата и испускания, в целом не регистрируются. Поэтому традиционные метода использования эффекта Мессбауэра в принципе не могут охватить всех его потенциальных возможностей.
Очевидно, что дальнейшее развитие массбауэроэских исследований полупроводников и диэлектриков должно базироваться на прогрессе в методологии эффекта. Наблидение новых проявлений ядерного гамма резонанса дает возможность по новому взглянуть на многие известные ранее явления. Это в свою оче^здь способ-. отвует расширению фронта исследований и тем самым выходу преемственным образом на новые рубежи проблем в связи с возросшими возможностями эксперимента. Все это в совокупности стимулирует дальнейший поиск новых сфер приложения эффекта Мессбауэра і целью изучения динамических явлений в твердых телах.
Цецьй диссертационной работы было выявление и исследовая-е новых методов использования эффекта Мессбауэра для и&^ченая динамических явлений в кристаллах, обусловленных когерентным взаимодействием резонансного гаша излучения : регулярной
решеткой и переходом спиновых систем с размерностью IP , 21> и 35 в критическую ооласть.
Научная новизна работы состоит э том, что наблюдались новые проявления.ядерного гамма-резонанса в кристаллах. Исследовались 'свойства некоторых полупроводниковых и диэлектрических материалов и при этом впервые был осуществлен ряд опытов. Наблюдались чисто ядерная дифракция мессбауэровского излучения, обусловленная сверхтонким квадрупольным взаимодействием, азимутальная зависимость интенсивш. .хи дифракции, чисто ядерная дифракция в геометри Лауэ, новое проявление динамической дифракции мессбауэровского излучения в совершенном кристалле.
разработана технология и получен крупный монокристалл иит-ропруссида натрия из небольшого количества комплекса, обогащенного по изотопу fe . Сконструирован резонансный детектор мессбауэровского излучения с ультратонким конвертором. Задейство-ваны одновременно два канала регистрации гамма излучения в одном детекторе. Пр. іодилксь мессбаузровские измерения одновременно в двух геометриях с регистрацией различных продуктов распада воз-буздекаих ядер.
Обнаружено, что в критической области мессбаузровские спектры, измеренные в различных геометриях, отличатся друг от друга по форма и шарике линий, что приводит к несовпадению регистрируемых температур Кюри. Показано, что в силу особенностей маг- нитноа структуры пленки сплавов fiJ-fs. переходят в квазидвумерноэ магнитное состояние ~рк толщинах в несколько тысяч ангстрем, что значительно больше, чем у упорядоченных магнетиков. Виявлено,что релаксационная картина шссбауэровских спектров пленок Ш~&, квазяодномернкх кристаллов ТРеХл , квазидвумерных кристаллов Bit^Bmumt3 обусловлена не несовершенством кристаллов, а переходом спиновых систем в квазишшомерное состояние. .
Практическая,ценность работы заключается в следующем: - Экспериментально обнаружен способ выделения ыессоауэровских квантов из общего потока нерезонансного излучения. Кроме того, изучение закономерностей возникновения когерентных пучков при резонансном рассеянии гамма квантов в ядерной системе кристалла открыло новые возможности исследования динамических явлений в решетке и прямого определения магнитной и электрической структур методом мессбауэрографии. В изучении магнитной структура мессбау-
эровская джррактомегрия но сравнению о нейтронной имеет существенно более высокие возможности в отношении энергетического разрешения. В изучении электрической структуры квадрупольная ' дифракция мессбауэровская излучения вообще иг имеет аналогов в дифракциях других видов излучений.
В экспериментах по рэлеев^кому рассеянию резонансный детектор с ульгратонким конвертором более эффективен в работе по сравнению с обычными детекторами, используемыми в рамках традиционной схемы разделения, когда доля упругой компоненты рассеянного излу^ чения невелика, а также при високих интеисивностях падающего излучения. Такой детектор позволяет регистрировать в одном спектре по отдельности линии ядерного резонансного, и рз.г-евского рассеяний от одного и того,же кристалла.
Полученные результаты позволяют получать более точные значения температур Кюри магнитоулорядоченных кристаллов, с учетом метода измерения, спектрального состава излучения и размерности спяно-
L-іЙ СИСТеМЫ.
- результаты исследования свойств низкомерных спиновых систем
могут быть использованы при развитии теории, учитывающей динами
ческие процессы, происходящие в системе спинов в широкой области
температур.
Научные положення. виносише на защиту:
-
Выделена чисто ядерная дифракция мессбауэровского излучения, обусловленная сверхтонким квадрупольяым взаимодействием.
-
Разработана технология и выращен крупный монокристалл стандартного мессбауэровского поглотителя нитропруссвда натрия из небольшого количества комплекса, обогащенного по изотопу
re . Уточнена ориентация осей кристалла относительно его естественных граней.
-
Наблюдалась азимутальная зависимость интенсивности дифрагированного мессбауэровского излучения.
-
Наблвдался эффект 'аномального пропускания резонансных" гамма лучей сквозь совершенный монокристалл в условиях чиг^о ядерной дифракции.
-
НаОлкщаяось новое проявление динамической дифракции ыессоауэровского излучения в кристаллах, заключающееся в резком подавлении резонансной зависимости и осцилляции интенсивности потока квантов при смещении их энергии в облг-ти резонанса.
- б -
G. Из этовлен резонансній детектор 14,4 кэв ^-излучения с конвертором из нержавеющей стали толщиной около 3000 А, который более эффективен для выделения рэлеевокого рассеяния мес-сбауэровского излучения, чем обычно применяемые детекторы,когда доля упругой компонент по отношению к фону невелика.
-
Линии ядерного резонансного и упругого рэлеевского рассеяния мэссбауэровского излучения рбгистрировались одновременно по двум параллельным каналам - конверсионным электронам и фотоэлектронам. Определены оп-таальные толщины конверторов'из золота и серебра для шгистрации ^-излучения на фотоэлектронах.
-
В критической области магнитного фазового перехода мес-сбауэровские спектры одного и того же поглотителя, измеренные одновременно в геометрии пропускания и различных вариациях геометрий рассеяния с помощью конверсионных электронов, характеристического рентгеновекого излучения и резонансного /"-излучения, отличаются друг от друга по форме и ширина линий. Это приводит к различиям в регистрируемых значениях температур Кюри.
-
Вследствие дальнодействия обменных связей пленки сплава Rj-Fe переходят в квазидвумерное состояние при толщинах в несколько тисяч ангстрем.
10. Квазидвумерные магнитные системы 8l/ftt/ 8т 0Jmti и пленки
PJ-Ре .а также квазиодномерные кристаллы TeFeXg, проявляют
суперпарамагнитные .свойства, характерные для микрокристаллов
квазияулевой размерности. Флуктуации спинов связана не с нали
чием кластерных образований квазинулевой размерности, а с самой
природой магнитных систем г размерностью Ц> и 2j>,
Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены на Ыендународных конференциях по мессбауэровской спектроскопии (ГДР, Дрезден, 1971.; Чехословакия, Братислава, 1973.; Румыния, Бухарест, 1977г.; Япония, Токио, 1979г.; Венгрия, Будапешт 1989г.), Конференции амер:канского физического общества (США., Вашингтон, 1978г.), Д5евдународыой конференции по сверхтонким взаимодействиям (Чехословакия, Прага, 1989г.), Всесоюзных конференциях по физике магнитных явлений (Баку, 1975г.; Калинин, 1088г.), Совещании по ядерно-спектроскопическим исследованиям сверхтонких взаимодействий (Грозный, 1987г.), Всесоюзном совещании по прикладной мессбауэровской спектроскопии (Москва, 1988г.); ІУ Всесоюзном совещаняи по когерентному взаимо-
действию излучения о веществом (Рига, I98br.), на паучник семина
рах ВНИИФТРИ, ИАЭ им. Курчатова, КФЛН Азерб.ССР, Институте физики
АН Лагв. ССР, ЛЗИСИ. . '
Публикации. По теме диссертация опубчиковано 37 работ.
Объем и структура диссертации. Диссертац..л состоит из введения шести глав, основних выводов и списка цитируемой литературы из 184 наименований. Работа изложена на/? SI страницах машинописного текста, включая 60 рисунков и В таблиц.