Способ определения оптических констант ферромагнетиков

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ,включающий облучение поверхности образца . ферромагнетика при разных углах падения света и регистрацию интенсивности отраженного света 3, в области слабого поглощения, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности измерения показателя поглощения , образец помещают в переменное магнитное поле, измеряют интенсивность отраженного света 3 при наличии магнитного поля и по зависимости относительного изменения интенСивносЗл-:„ ти от угла падения света определяют оптические KOHCtaHTti ферро (Я магнетика по методу наименьших квадратов . 8

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU» I l f 6364

3(5DG 01 N 2 4

1 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3609806/18- 25 (22) 28.06.83 (46) 30.09.84. Бюл. У 36 (72) Г.С. Кринчик, В.Е. Зубов, В.А. Лысков, А.С. Таблин и В.Л. Грибков (71) Московский ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. M.Â. Ломоносова (53) 535.24 (088.8) (56) 1. Кизел В.А. Отражение света.

M., "Наука", 1973, с. 248.

2. Харрик Н. Спектроскопия внутреннего отражения. М., "Мир", 1970, с. 231 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ КОНСТАНТ ФЕРРОМАГНЕТИКОВ,включающий облучение поверхности образца . фврромагнетика при разных углах падения света и регистрацию интенсивности отраженного света 3 в области слабого поглощения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения точности измерения показателя поглощения, образец помещают в переменное магнитное поле, измеряют интенсивность отраженного света 3„ при наличии магнитного поля и по зависимости относительного изменения интенсивносЭ„-Э ти Ю вЂ "-- от угла падения света Ф о Щ определяют оптические константИ ферро- > магнетика по методу наименьших квадратов.

1116364

Изобретение относится к методам измерения оптических констант материалов и может быть использовано для измерения оптических констант ферромагнетиков путем регистрации парамет- 5 ров отраженного от его поверхности света.

Известен способ определения оптических констант, основанный на измерении отношения коэффициентов отраже- 1р ния поляризованного света при двух углах падения света (1g.

Однако этот способ имеет высокую погрешность в области слабого поглощения. 15

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ определения оптических констант ферромагнетиков, включающий облучение поверхности образца Аеррома гн е тика при р а злич ных углах падения света и регистрацию интенсивности отраженного света 3 в области слабого поглощения, причем свет пада-. ет на границу раздела со стороны эле — 25 мента нарушенного полного внутреннего отражения (НПВО). По угловой зависимости интенсивности отраженного света определяют оптические константы образца (7).

Однако по этому способу необходимо использование элемента НПВО (призмы или полусферы) с показателем преломления (n) большим, чем показатель преломления исследуемого вещества, а так как имеются ферромагнетики с большим показателем преломления, например гематит (ь -" 2,9), то подобрать для них соответствующий элемент НПВО в видимом диапазоне спектра затруднительно. Требуется также высокая чистота обработки поверхности исследуемого образца (глубина неровностей поверхности должна быть меньше 1/10 длины волны света), кроме того, так как. реализация вы45 сокой чувствительности метода предполагает использование многократных отражений, требуется, чтобы размеры элемента НПВО и образца {C) были ) остаточно большими (0 7 1 см).Невынол- 5О кение этих требований ведет к снижению точности определения измеряемых величин,в том числе показателя поглощения .(К) .

Цель изобретения - увеличение точ-55 ности измерения значения показателя поглощения ферромагнетиков в области

1 слабого поглощения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения оптических констант ферромагнетиков, включающему облучение поверхности образца ферромагнетика при разных углах падения света и регистрацию интенсивности отраженного света Э о в области слабого поглощения, образец помещают в переменное магнитное поле, измеряют интенсивность отраженного света 3„ при наличии магнитного поля и по зависимости относительного

Э-j изменения интенсивности d = о от угла падения света определяют оптические константы ферромагнетика по методу наименьших квадратов.

На фиг. 1 изображено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг. 2 — результаты измерения зависимости относительного изменения интенсивности отраженного света от угла падения света для ортоферрита иттрия (YFeO,).

Способ осуществляется следующим образом.

Исследуемый образец, имеющий отражающую поверхность, помещают

1между полюсами электромагнита так, чтобы вектор магнитного поля был перпендикулярен плоскости падения света, имеющего Р— поляризацию. Затеи, измеряя интенсивность отраженного света 3 и в отличие от известного технического решения изменение интенсивности 3„, вызванное перемагничиванием образца переменным магнитным полем, находят отношение, этих величин 3.

Определяют это отношение для разных углов падения света V на образец. Далее, зная экспериментальную зависимость с "(} и используя формулу для магнитооптического экваториального эффекта Керра (ЭЭК):

Го =aF, + ЬЯ2, (<) где с1 и Ь вЂ” известные функции, зависящие от показателей преломления ь, поглощения К и угла М; и — недиагональные ком1 2 поненты тензора диэлектрической проницаемости вещестЬа, вычисляют значения п, К, Е, и Е, на- пример, по методу наименьших квадратов.

3 1116

В конкретном случае метод реализуется следующим образом.

Пусть, Ь.= d . (с E ЬЕр) - отi " 1 клонение экспериментального значения ЭЭК при г".= от кривои ЭЭК, рассчитанной по формуле (!) . Тогда

N Я 2 (2)

1 есть сумма квадратов отклонений экспериментальных значений от расчетной

10 кривой, где N — число эксперименталь.ных точек . Из условия минимума а сумм 5 по переменным E., и Е (/д Е, =0 85/3ф)находят явные выражения для K„ E которые подставt 15 ляют. в формулу (2) для 5, Полученное выражение для 5 является функцией переменных. и и k: S = S (п,% )..

С помощью ЭВГ! проводится расчет 5 для различных пар ь и . Искомые п и осуществляют минимум S. 1Паг изменения и и k определяется требуемой точностью.

Устройство, реализующее способ, работает следующим образом.

Монохроматический свет от источника 1 (фиг.1) проходит через поляризатор 2 и падает под углом на плоскую поверхность ферромагнитного образца 3, находящегося между полюса-30 ми электромагнита 4. Отраженный от образца свет попадает на фотоприемник 5. Постоянный ток в цепи фотоприемника, пропорциональный постоянной составляющей интенсив ности отраженного света, измеряется гальванометром 6, а переменный ток в цепи фотоприемника, пропорциональный изменению интенсивности света, вызванному перемагничивани- 40 ем образца, измеряется с помощью резонансного усилителя 7 и синхрон364 4 ного детектора 8. Измерения проводятся для различных углов падения света.

На фиг.2 приведены результаты измерения зависимости от угла падения света Ч на монокристалле

YFe0, . Точки на фиг.2 соответствуют экспериментальным значениям d" для длины волны света 3, = 0,44 мкм, кружки — Л = 0,63 мкм. Вычисленные значения оптических констант составляют: n = 2,63 0,02; 1 = 0,36+0,01 для л„и n = 2,38 О 02;

= 0,12+0,005 для Л Данные значения и и подставлены в формулу (!), по которой произведен расчет угловых зависимостей д (М) (кривая ) для h„è кривая d для в,Иэ фиг.2 видно, что укаэанные кривые соответствуют экспериментальным значениям.

Фиг.2 иллюстрирует также сильное влияние изменения величины на вид угловой зависимости d .

Таким образом, предлагаемый способ определения оптических констант ферромагнетйков характеризуется высокой точностью определения малого показателя поглощения (5X), не предполагает высоких требований к размерам и качеству поверхности образца, как в методах НПВО, где несоблюдение упомянутых условий для твердых тел позволяет часто проводич лишь .качественный анализ измеряемых величин (точность не превышает

303). Кроме того, реализация предлагаемого способа не связана с применением дорогостоящих элементов

НПВО, что обуславливает экономическую эффективность предлагаемого. способа.

1! 16364

Составитель С. Голубев

Техред О.йеце Корректор С. Шекмар

Редактор M. Петрова

Тираж 822 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного .комитета СССР по делам изобретений и открытий

1i3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6922/35

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4