Большая Советская Энциклопедия (АН) - Большая Советская Энциклопедия "БСЭ" (полные книги txt) 📗

Анизометр магнитный

Анизоме'тр магни'тный (от греч. ánisos — неравный и ...метр), прибор для определения магнитной анизотропии. Современный А. м. появились в 30-х гг. в связи с развитием теории ферромагнетизма и созданием ферромагнитных сплавов. Наиболее распространены А. м. для определений ферромагнитной анизотропии монокристаллов и текстурованных материалов (см. Текстура,Текстура магнитная).

  В одном из распространённых типов А. м. исследуемый образец помещают в сильное однородное магнитное поле Н (рис. 1). Образец намагничивается по направлению поля лишь в том случае, если поле направлено вдоль оси лёгкого намагничивания (ось OO на рис. 1). Во всех остальных случаях вектор намагниченности I занимает некоторое промежуточное положение между направлением Н и осью OO. Его можно разложить на компоненты I_// и I_^ вдоль и поперёк поля. Компонента I_^ создаёт момент вращения М = I_^·H, который стремится повернуть образец, подобно тому, как магнитное поле Земли поворачивает магнитную стрелку, поставленную в направление восток — запад, в положение север — юг. Момент вращения, вызванный действием магнитного поля, компенсируется моментом, создаваемым упругими элементами прибора (2 на рис. 3). Угол поворота образца отсчитывается по шкале. Измерения производятся при различных направлениях поля Н (поворотом магнита плавно меняют угол a от 0 до 180 или 360°). Результаты измерений позволяют рассчитать константы анизотропии и оценить степень совершенства текстуры. Современный лабораторный А. м. этого типа, созданный в НИИЧЕРМЕТ (рис. 2), обладает рядом преимуществ по сравнению с др. аналогичными приборами: он позволяет проводить исследования как массивных образцов, так и ферромагнитных плёнок в интервале температур от 1300 К (1027°C) до гелиевых (~1 К; ~ —272°С) и в магнитных полях напряженностью до 4000 ка/м (50 кэ).

  Существует ряд других типов А. м., предназначенных, в частности, для измерений магнитной анизотропии материалов в производственных условиях (без вырезки образца).

  Лит.: Акулов Н., Брюхатов Н., Метод количественного определения текстуры вальцованного материала, «Журнал экспериментальной и теоретической физики», 1933, т. 3, в. 1, с. 59; Пузей И. М., Температурная зависимость энергии магнитной анизотропии в никеле, «Изв. АН СССР. Сер. физическая», 1957, т. 21, № 8, с. 1088; Григоров К. В., Магнитный текстурометр, «Заводская лаборатория», 1947, т. 13, № 9, с. 1073.

  И. М. Пузей.

Рис. 1. Исследуемый образец (диск) в магнитном поле H : I — вектор намагниченности образца; a — угол между направлением магнитного поля и осью лёгкого намагничивания.

Рис. 3. Схема магнитного анизометра, основанного на измерении вращательного момента (конструкция НИИЧЕРМЕТ): 1 — образец; 2 — упругие элементы; 3 — зеркало; 4 — источник света; 5 — шкала; N, S — полюсы магнита (масса магнитной части прибора составляет 4,5 т).

Рис. 2. Внешний вид магнитного анизометра, основанного на измерении вращательного момента (конструкция НИИЧЕРМЕТ).

Анизотропия

Анизотропи'я (от греч. ánisos — неравный и tróроs — направление), зависимость физических свойств вещества (механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических) от направления (в противоположность изотропии — независимости свойств от направления). Примеры А.: пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки только вдоль определённой плоскости (параллельно этой плоскости силы сцепления между частицами слюды наименьшие); мясо легче режется вдоль волокон, хлопчатобумажная ткань легко разрывается вдоль нитки (в этих направлениях прочность ткани наименьшая).

  Естественная А. — наиболее характерная особенность кристаллов. Именно потому, что скорости роста кристаллов в разных направлениях различны, кристаллы вырастают в виде правильных многогранников: шестиугольные призмы кварца, кубики каменной соли, восьмиугольные кристаллы алмаза, разнообразные, но всегда шестиугольные звёздочки снежинок. Анизотропны, однако, не все свойства кристаллов. Плотность и удельная теплоёмкость у всех кристаллов не зависят от направления. А. остальных физических свойств кристаллов тесно связана с их симметрией и проявляется тем сильнее, чем ниже симметрия кристаллов.

  При нагревании шара из изотропного вещества он расширяется во все стороны равномерно, т. е. остаётся шаром. Кристаллический шар при нагревании изменит свою форму, например превратится в эллипсоид (рис. 1, а). Может случиться, что при нагревании шар будет расширяться в одном направлении и сжиматься в другом (поперечном к первому, рис. 1, б). Температурные коэффициенты линейного расширения вдоль главной оси симметрии кристалла (a_//) и перпендикулярно этой оси (a_^) различны по величине и знаку.

Таблица 1. — Температурные коэффициенты линейного расширения некоторых кристаллов вдоль главной оси симметрии кристалла и в перпендикулярном ей направлении

  Аналогично различаются удельные электрические сопротивления кристаллов вдоль главной оси симметрии r_// и перпендикулярно ей r_^.

Таблица 2. — Удельное электрическое сопротивление некоторых кристаллов вдоль главной оси симметрии и перпендикулярно ей (1 ом·см = 0,01 ом·м)

  При распространении света в прозрачных кристаллах (кроме кристаллов с кубической решёткой) свет испытывает двойное лучепреломление и поляризуется различно в разных направлениях (оптическая А.). В кристаллах с гексагональной, тригональной и тетрагональной решётками (например, в кристаллах кварца,рубина и кальцита) двойное лучепреломление максимально в направлении, перпендикулярном к главной оси симметрии, и отсутствует вдоль этой оси. Скорость распространения света в кристалле v или показатель преломления кристалла n различны в различных направлениях. Например, у кальцита показатели преломления видимого света вдоль оси симметрии n_// и перпендикулярно ей n _^ равны: n_// = 1,64 и n _^ = 1,58; у кварца: n_//= 1,53, n _^ = 1,54.

  Механическая А. состоит в различии механических свойств — прочности, твёрдости, вязкости, упругости — в разных направлениях. Количественно упругую А. оценивают по максимальному различию модулей упругости. Так, для поликристаллических металлов с кубической решёткой отношение модулей упругости вдоль ребра и вдоль диагонали куба для железа равно 2,5, для свинца 3,85, для бета-латуни 8,7. Кубические монокристаллы характеризуются тремя главными значениями модулей упругости (табл. 3).