Большая Советская Энциклопедия (ФЕ)

Ферромагни'тный резона'нс, одна из разновидностей электронного магнитного резонанса; проявляется в избирательном поглощении ферромагнетиком энергии электромагнитного поля при частотах, совпадающих с собственными частотами w прецессии магнитных моментов электронной системы ферромагнитного образца во внутреннем эффективном магнитном поле Н_эф. Ф. р. в более узком смысле – возбуждение колебаний типа однородной (во всём объёме образца) прецессии вектора намагниченности J (спиновых волн с волновым вектором k = 0), вызываемое магнитным СВЧ-полем H_^ , перпендикулярным постоянному намагничивающему полю H . Однородный Ф. р., как и электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), может быть обнаружен методами магнитной радиоспектроскопии . Поскольку магнитная СВЧ-восприимчивость (а следовательно, и поглощение) пропорциональна статической магнитной восприимчивости c = J_s/H, где J_s – намагниченность насыщения ферромагнетика, то при Ф. р. поглощение на несколько порядков больше, чем при ЭПР. Благодаря спонтанной намагниченности ферромагнетика поле Н_эф может существенно отличаться от внешнего поля H (из-за магнитной анизотропии и размагничивающих эффектов поверхности образца; см. Размагничивающий фактор ), обычно Н_эф (0 даже при H = 0 («естественный» Ф. р.). Основные характеристики Ф. р. – резонансные частоты, релаксация, форма и ширина линий поглощения, нелинейные эффекты – определяются коллективной многоэлектронной природой ферромагнетизма . Квантовомеханическая теория Ф. р. приводит к тому же выражению для частоты Ф. р. w , как и классическому рассмотрение w = gН_эф , где g = g m_Б / – магнитомеханическое отношение , g – фактор спектроскопического расщепления (Ланде множитель ), m_Б – магнетон Бора,   = h/ 2p – Планка постоянная . Через Н_эф частота w зависит от формы образца, от ориентации H относительно осей симметрии кристалла и от температуры. Наличие доменной структуры в ферромагнетике усложняет Ф. р., приводя к возможности появления нескольких резонансных пиков.

  Обычно имеют дело с неоднородным Ф. р. – возбуждением магнитным СВЧ-полем неоднородных типов коллективных колебаний J_s (спиновых волн с k ¹ 0), специфичных именно для ферромагнетиков. Существование нескольких типов резонансных колебаний, ветвей Ф. р. (спиновых волн с k ¹ 0), наряду с колебаниями типа однородной прецессии (с k = 0) совершенно меняет характер магнитной релаксации и уширения линий поглощения при Ф. р. по сравнению с ЭПР. С квантовомеханической точки зрения процессы релаксации описываются как рассеяние спиновых волн друг на друге, на тепловых колебаниях (фононах ) и на электронах проводимости (в металлах). Например, при однородном Ф. р. релаксация проявляется в уширении его линии поглощения на величину Dw = , где t – время релаксации, т. е. среднее «время жизни» спиновой волны с k = . Ширина линии DН для различных ферромагнетиков меняется в пределах от 0,1 до 10³э . Основную роль в уширении линии играют статические неоднородности: примесные атомы, поры, дислокации , мельчайшие шероховатости на поверхности образца. Наиболее узкая линия (с DН = 0,53 э ) наблюдалась в монокристалле соединения Y₃ Fe₅ O₁₂ – иттриевом феррите со структурой граната. В металлических ферромагнетиках один из главных механизмов уширения линий Ф. р. связан со скин-эффектом : СВЧ-поле из-за вихревых токов становится неоднородным и поэтому возбуждает широкий спектр спиновых волн. Существенную роль в рассеянии спиновых волн в металлических ферромагнетиках играет также взаимодействие волн с электронами проводимости. Ширина наиболее узкой линии Ф. р. в металлических ферромагнетиках по порядку величины составляет 10 э .

  Нелинейные эффекты Ф. р. определяются связью между однородной прецессией магнитных моментов и неоднородными типами колебаний, которые отсутствуют при ЭПР. Из-за указанной связи при увеличении амплитуды напряжённости магнитного поля Н_^ до некоторой критической величины Н_{^, кр} начинается быстрый (экспоненциальный) рост колебаний с определёнными волновыми числами (т. н. нестабильное возбуждение колебаний). Такой пороговый характер нестабильного возбуждения обусловлен тем, что при достижении Н_{^, кр}, некоторые из спиновых волн с k ¹ 0 не успевают получаемую ими (от волн с k = 0) энергию передавать другим спиновым волнам или фононам.