Реферат: Аномальное температурное поведение магнитного кругового дихроизма в оксидном стекле с диспрозием

Фотоприемником служит ФЭУ‑62, синхронизированный звуковым генератором ЗГ. Для смещения начала отсчета коэффициента поглощения блок имитатора создает сигнал, аналогичный сигналу от логарифматора. Напряжение с выхода логарифматора регистрируется либо на самописце, либо в АЦП ЭВМ.

Важным преимуществом данного спектрометра является то, что благодаря усилению можно исследовать очень слабые линии поглощения, которые не регистрируются обычным способом.

Блок включает в себя две термопары Т₁ и Т₂ . С помощью регулятора ПИТ‑3 и термопары Т₁ осуществляется регулирование температуры в криостате. С помощью термопары Т₂ , соединенной с микровольтметром, осуществляется контроль температуры.

К ПИТ‑3 подключена печка, которая находится в дюаре с азотом. Регулятор температуры ПИТ‑3 изменяет напряжение на печке и тем самым скорость испарения азота таким образом, чтобы поддерживать ЭДС термопары Т₁ постоянной и равной величине, установленной на передней панели ПИТ‑3

Описание установки для измерения МКД

Рис. 1.Оптическая схема измерения

1 – входная щель монохроматора

2 – поляризатор

3 – пьезомодулятор

4 – линза

5 – образец

6 – проточный криостат

7 – электромагнит

8 – деполяризатор

9 – конденсор

10 – источник света

11 – регулируемая фазовая пластинка

12 – поляризатор

Принцип действия

Плоскость поляризации поляризатора 2 выставляется под углом 45 град. к главным осям модулятора 3. Для этого перед модулятором ставится дополнительный поляризатор 12 в положение наименьшего пропускания света при выключенном модуляторе. Затем, при включённом модуляторе, вращением поляризаторов 2 и 12 снова находится положение наименьшего пропускания света. При этом поляризации поляризаторов будут параллельны к главным осям модулятора. Теперь поляризатор 2 поворачивают на 45 град. Ориентация жёстко связанного комплекса модулятор 3 – поляризатор 2 относительно входной щели монохроматора 1 в принципе не важна, но стоит установить её так, чтобы реакция ФЭУ к постоянному световому потоку при убранном поляризаторе 12 была максимальна.

Конденсор 9 концентрирует свет на образце. Для измерений наилучшим является параллельный пучок, но тогда мала освещённость образца и велики шумы при измерении. Приходится выбирать оптимум. Линза 4 фокусирует изображение образца на входную щель 1. Пара элементов – поляризатор 2 и модулятор 3 устанавливают пропускание света, поляризованного направо или налево, так что модулируется световой поток в соответствии с круговым дихроизмом образца.

Результаты измерений и их обсуждение

В предлагаемой работе исследованы температурные зависимости спектров поглощения и магнитного кругового дихроизма f - f перехода ⁶ H _15/2 → ⁶ в ионе Dy³⁺ в оксидном стекле: Dy₂ O₃ -La₂ O₃ -Al₂ O₃ -B₂ O₃ -SiO₂ -GeO₂ , где массовая концентрация Dy₂ O₃ составляет 43.3%. Спектр поглощения стекла в инфракрасной области при комнатной температуре показан на рис. 1.

Магнитооптические свойства переходов в состояния ⁶ F_5/2 и ⁶ были изучены ранее. На основании температурных зависимостей спектров поглощения и МКД получена температурная зависимость интегральной парамагнитной магнитооптической активности перехода, представленная на рис. 3.

Ван Флек и Хебб показали, что парамагнитная МОА пропорциональна парамагнитной восприимчивости: a =K χ. Однако коэффициент пропорциональности K зависит не только от типа иона и длины волны наблюдения, но и от свойства электронного перехода, ответственного за наблюдаемый магнитооптический эффект. Эксперименты подтверждают, что температурные зависимости этих величин действительно совпадают, когда измеряется эффект Фарадея, обусловленный сильными переходами, т.е., МОА возрастает по абсолютной величине при понижении температуры и подчиняется закону Кюри или Кюри-Вейсса. Подчиняется закону Кюри-Вейсса и МОА f - f переходов в том же стекле, которые были изучены в. Однако полученный в данной работе результат показывает, что в случае запрещённых по чётности f - f переходов возможно существенное различие температурных зависимостей МОА и парамагнитной восприимчивости.

Интегральная парамагнитная МОА перехода между J ‑мультиплетами, когда она подчиняется закону Кюри, может быть записана в виде:

Здесь k и Δk – коэффициент поглощения и МКД, соответственно, относящиеся к полосе поглощения J ₁ → J ₂ , H – магнитное поле, T – температура, A – константа, характеризующая МОА конкретного перехода. Как интенсивность, так и МОА запрещённых по чётности f - f переходов обязаны разрешённым переходам между состояниями противоположной чётности, которые примешиваются к 4f состояниям нецентросимметричной компонентой кристаллического поля, как статического, так и связанного с колебаниями решётки. Парамагнитная МОА разрешённых переходов между J мультиплетами равна:

для перехода J → : A = – g / 2,