Магнитная анизотропия

Определение "Магнитная анизотропия" в Большой Советской Энциклопедии

Магнитная анизотропия монокристаллов железа

Магнитная анизотропия, неодинаковость магнитных свойств тел по различным направлениям. Причина Магнитная анизотропия заключается в анизотропном характере магнитного взаимодействия между атомными носителями магнитного момента в веществах. В изотропных газах, жидкостях, поликристаллических твёрдых телах Магнитная анизотропия в макромасштабе не проявляется. Напротив, в монокристаллах Магнитная анизотропия приводит к большим наблюдаемым эффектам, например к различию величины магнитной восприимчивости парамагнетиков вдоль различных направлений в кристалле. Особенно велика Магнитная анизотропия в монокристаллах ферромагнетиков, где она проявляется в наличии осей лёгкого намагничивания, вдоль которых направлены векторы самопроизвольной намагниченности J_s ферромагнитных доменов. Мерой Магнитная анизотропия для данного направления в кристалле является работа намагничивания внешнего магнитного поля, необходимая для поворота вектора J_s из положения вдоль оси наиболее лёгкого намагничивания в новое положение — вдоль внешнего поля. Эта работа при постоянной температуре определяет свободную энергию Магнитная анизотропия F_aн для данного направления (см. Ферромагнетизм). Зависимость F_aн от ориентации J_s в кристалле определяется из соображений симметрии. Например, для кубических кристаллов:
,

где a₁, a₂, a₃ — направляющие косинусы J_s относительно осей кристалла [100] (рис.), K₁ — первая константа естественной кристаллографической Магнитная анизотропия Величина и знак её определяются атомной структурой вещества, а также зависят от температуры, давления и т.п. Например, в железе при комнатной температуре K₁ ~ 10⁵ эрг/см³ (10⁴ дж/м³), а в никеле K₁ ~ —10⁴ эрг/см³ (—10³ дж/м³). С ростом температуры эти величины уменьшаются, стремясь к нулю в Кюри точке. У антиферромагнетиков, ввиду наличия у них не менее двух магнитных подрешёток (J₁ и J₂), имеется, по крайней мере, две константы Магнитная анизотропия Для одноосного антиферромагнитного кристалла F_ан записывается в виде

(z — направление оси Магнитная анизотропия). Значения констант а и b того же порядка, что и у ферромагнетиков. У антиферромагнетиков наблюдается большая анизотропия магнитной восприимчивости c; вдоль оси лёгкого намагничивания c стремится с понижением температуры к нулю, а в перпендикулярном к оси направлении (ниже Нееля точки) c не зависит от температуры.

Экспериментально константы Магнитная анизотропия могут быть определены из сопоставления значений энергии Магнитная анизотропия для различных кристаллографических направлений. Другой метод определения констант Магнитная анизотропия сводится к измерению моментов вращения, действующих на диски из ферромагнитных монокристаллов во внешнем поле (см. Анизометр магнитный), так как эти моменты пропорциональны константам Магнитная анизотропия Наконец, эти константы можно определить графически по площади, ограниченной кривыми намагничивания ферромагнитных кристаллов и осью намагниченности, ибо эта площадь также пропорциональна константам Магнитная анизотропия Значения констант Магнитная анизотропия могут быть определены также из данных по электронному парамагнитному резонансу (для парамагнетиков), по ферромагнитному резонансу (для ферромагнетиков) и по антиферромагнитному резонансу (для антиферромагнетиков). Вследствие магнитострикции в магнетиках наряду с естественной кристаллографической Магнитная анизотропия наблюдается также магнитоупругая анизотропия, которая возникает при наложении на образец внешних односторонних напряжений. В поликристаллах, при наличии в них текстуры магнитной или текстуры кристаллографической, также проявляется Магнитная анизотропия

Лит.: Акулов Н. С., Ферромагнетизм, М. — Л., 1939; Бозорт Р, Ферромагнетизм, перевод с английского, М., 1956; Вонсовский С. В. и Шур Я. С., Ферромагнетизм, М. — Л., 1948; Вонсовский С. В., Магнетизм, М, 1971.
  С. В. Вонсовский.