Исследование сверхтонких взаимодействий в фазах Лавеса RFe2 (R = Tb, Ho, Er, Tm, Yb) и Zr методом возмущенных угловых корреляций

В настоящее время для изучения внутренних полей в твердых телах широко применяют спектроскопические методы исследования сверхтонких взаимодействий. (СТВ — это взаимодействие между моментами ядра (магнитным или электрическим) и электромагнитным полем, которое создает окружение ядра).

Существует несколько методов исследования СТВ — это: ядерный магнитный резонанс (ЯМР), ориентирование ядер при низких температурах (ОЯ), эффект Мессбауэра (ЭМ), методы возмущенных угловых корреляций каскадных ядерных переходов (ВУК) и возмущенных угловых распределений продуктов реакций (ВУР) и другие. Такими методами можно измерять параметры СТВ для систем, в которых концентрация примесных атомов составляет 10 и ниже. Параметры СТВ весьма чувствительны к деталям электронных волновых функций атомов и ионов в твердом теле, и это позволяет получить информацию, которая не может быть получена другими способами.

В основе метода ВУК лежит измерение угловых распределений излучений, каскадно испускаемых возбужденным ядром при переходе в основное состояние. Изучение ВУК ядерных излучений под действием ядерного окружения занимает важное место в исследованиях внутренних полей в твердых телах, жидкостях и газах. Метод ВУК по сравнению с другими обладает рядом преимуществ. Он не ограничен энергией возбуждения и агрегатным состоянием, как ЭМ, или областью сверхнизких температур, как ОЯ. Требуемая для измерений активность весьма мала (10 — 100 мк Кюри), а это значительно снижает угрозу радиационных повреждений в исследуемых образцах.

Экспериментально полученные результаты могут быть использованы в двух направлениях: во-первых — можно определять магнитный дипольный и электрический квадрупольный моменты возбужденных состояний ядерво-вторых, если ядерные моменты известны из независимых измерений, то метод ВУК может быть использован для изучения электрических и магнитных полей в различных веществах, что очень важно для физики твердого тела.

Существует большой класс интерметаллических соединений — фазы Лавеса, которые обладают широким диапазоном магнитных свойств. Особый интерес среди них представляют соединения переходных 3(1- и редкоземельных элементов (Т = Мп, Ре, Со, N1) — И редкоземельный элемент (РЗЭ)). Сочетание локализованного магнетизма И — ионов и зонного магнетизма Т — элементов определяет большое многообразие магнитных свойств этих соединений (см., н — р, [ 1 ]).

Свойства и электронная структура фаз Лавеса интенсивно исследуются различными методами, среди которых важное место занимают спектроскопиче ские методы СТВ. Результаты этих исследований актуальны для изучения физики магнитных явлений и поиска материалов со специальными магнитными свойствами. Фазы Лавеса также находят практическое применение в качестве упрочняющих фаз в теплои радиационностойких сплавах.

В диссертации приводятся результаты исследований сверхтонких магнитных взаимодействий ядер в фазах Лаве о, а НоРе,-,.

ЕгРе2, ТшРе2 и УЪРе2. Эти данные дополнят полученные ранее в лаборатории Ядерной спектроскопии НИИЯФ МГУ результаты подобных исследований с интерме та ллидами КРе2 (И = Рг, Ш, Зт, Ьи) 2 ] и ссыжи в ней). Наличие систематических данных по всему ряду РЗЭ поможет выяснить, как сказываются такие факторы, как величина локализованного Ш — момента И — иона, тип магнитного упорядочения, на величину и температурную зависимость магнитного сверхтонкого поля на Та [ 3, 4 ]. Исследования были выполнены методом 77 — ВУК, с.

1 Я1 источником |и|1М, внедряемым в исследуемые матрицы в виде малой примеси.

ВУК, в случае, когда ядро, каскадно распадаясь, испускает (3 -частицу и 7 — квант. Обычно в экспериментах такого рода электрического поля (ГЭП) (например, в кристалле с гексагональной (3 — частиц и 7 — квантов относительно оси монокристалла, в одном государственного университета им. М. В. Ломоносова.

Цель работы. Конкретными задачами настоящей работы явились: 1) Продолжение исследований сверхтонких магнитных полей (СМП) на.

1 Я1 ядрах Та в фазах Лавеса КРе2 (R = ТЬ, Но, Er, Tm, Yb).

2) Адаптация 77 — спектрометра на случай ¡-З7 — корреляции.

3) Выбор оптимальных условий облучения мишени из металлического Zr, а — частицами, при которых возможно исследовать распад qq qq ээМо ~>ээТс.

4) Получение оценочных характеристик (частоты ЭКВ и квадрупольного qq момента) для уровня с энергией 181 кэВ ядра Тс.

Научная новизна работы.

Впервые измерены температурные зависимости сверхтонких магнитных.

1 81 полей на ядрах Та в фазах Лавеса TbFe2, НоРе2, Ег? е2, ТшРе2 и УЪРе2. Эти исследования завершили цикл работ по всему редкоземельному ряду.

Установлено, что для тяжелых РЗЭ (от Gd до Lu) значение сверхтонкого магнитного поля увеличивается с увеличением атомного номера R — элемента.

Впервые эксперимент методом ВУК проведен с изотопом 99Мо, qp, qq полученным in situ по реакции /5г (а, п) гМо. qq.

Впервые получена оценка квадрупольного момента ядра^Тс для уровня с энергией 181 кэВ в матрице металлического Zr.

Практическая ценность работы.

1 R1.

Полученные экспериментальные данные по СТВ для ядер Та в магнитоупорядоченных интерметаллидах КРе2 позволяют сделать качественные выводы об особенностях зонной структуры этих систем и могут быть использованы для теоретических расчетов. Найденный способ получения материнского ядра может быть применен для экспериментов с Zr — содержащими монокристаллическими матрицами, результатами которых могут стать определение знака и точного оо значения квадрупольного момента уровня 181 кэВ ядра Т’с.

Структура и объел работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав «основных выводов и списка цитированной литературы (библиография содержит 108 названий.).

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Denisenko G.A., Sorokin A. A., Ryasny G.K., Denisova A.S. Induced ?3 — 7 — angular correlation 10 Interat. Conf. Hyper fine Interaction. Leven, Belgium, 1995, abstract, p.188.

2. Денисенко Г. А., Денисова А. С., Сорокин A.A., Рясный Г. К. Индуцированная (3 — 7 корреляция в многократных каскадах. Тезисы структуре атомного ядра. С-Птб, 1995, с. 198.

3. Sorokin A.A., Komlssarova В.А., Ryasny G.K., Shpinkova L.G., Tsvyashchenko A.V., Pomichova L.N., Shirani E.N., Denisova A.S. Application of TDPAC metod to magnetic properties investigation of intermetallic compounds RPe2 (R = Tb, Ho, Yb and Tm). Тезисы структуре атомного ядра. Обнинск, 1997, с. 329.

4. Сорокин А. А., Комиссарова Б. А., Рясный Г. К., Рейман С. И., Шпинькова Л. Г., Цвященко А. В., Ширани Е. Н., Фомичева Л. Н., Денисова А. С. Магнитные сверхтонкие поля на ядрах 181 Та в фазах Лавеса RPe2(R = Tb, Но, Yb). Вестник Московского Университета. Серия 3. Физика, Астрономия, 1997, 5, с.26−29.

Комиссарова В.А. О ядерном квадрупольном взаимодействии для ядер спектроскопии и структуре атомного ядра. Обнинск, 1997, с. 315.

6. Рясный Г. К., Сорокин А. А., Комиссарова Б. А., Денисова А. С., Денисенко Г. А. Ядерное квадрупольное взаимодействие для ядер 99Тс в.

Астрономия, 1997, б, с.63−65.

7. Komlssarova В.A., Ryasny G.K., Shpinkova L.G., Sorokin A.A., Tsvyashchenko A.V., Pomichova L.N., Denisova A.S. Hyperfine field and induced moment of 181 Та in the rare earth — iron Laves compounds. Aust.J.Phys., 1998, 51, p. 175−182.

В заключении хочу выразить глубокую признательность моим научным руководителям Георгию Александровичу Денисенко и Артемию Андреевичу Сорокину за внимательное руководство при выполнении данной работы. Большое спасибо Вере Андреевне Комиссаровой, Геннадию.

Константиновичу Рясному, Ларисе Геннадьевне Шпиньковой, советы и поддержка которых мне очень помогали в работе. Я благодарна всем сотрудникам лаборатории ядерной спектроскопии НИИЯФ МГУ и Института кристаллографии за помощь на различных этапах работы.