Парамагнитные соли

Прежде чем остановиться на свойствах конкретных парамагнитных солей, рассмотрим, какое значение для термометрии имеют уравнения (3.87) и (3.88). Входящие в уравнение (3.87) константы С, 0 и б удается независимо вычислить с достаточной точностью только для некоторых солей и получить связь между 5 и Г в явном виде. Однако квантовая механика позволяет уверенно описать эти величины в широкой области температур для ряда солей редкоземельных элементов и металлов переходной группы. Во всяком случае, измеряя парамагнитную восприимчивость при некоторых известных температурах и пользуясь уравнением (3.88), можно определить численные значения констант и тем самым получить возможность интерполировать, а в некоторых случаях и экстраполировать зависимость %(Т). [c.125]

Большинство парамагнитных солей легко теряет кристаллизационную воду, однако это не относится к ЦМН, с которой поэтому гораздо легче работать. Существует еще одна соль, свойства которой делают ее перспективной для магнитной термометрии при температурах выще 4 К это — метафосфат гадолиния С(1(РОз)з. Эта соль не имеет кристаллизационной воды, [c.127]

При обсуждении природы магнитных моментов в парамагнитных солях переходных элементов мы отмечали, что орбитальные моменты электронов Зй-оболочки заморожены . Следует ожидать поэтому, что ферромагнетизм связан с упорядочением спиновых моментов. Эта гипотеза, высказанная впервые русским ученым Б. Ро- [c.333]

Несмотря на перечисленные трудности, метод адиабатического размагничивания послужил основой большого числа новых исследований. Наиболее простыми являются эксперименты, относящиеся к определению магнитных свойств самих парамагнитных солей и достигаемых с их помощью абсолютных температур. Однако ири помощи солей охлаждались также и другие материалы с целью проведения на них физических измерений. В последние годы были изучены свойства жидкого гелия, открыто несколько новых сверхпроводников и измерена электропроводность и теплопроводность многих металлов. [c.424]

Энергетические уровни парамагнитных солей. В п. 2 показано, что парамагнитная соль пригодна для процесса размагничивания в том случае, если величина энергии взаимодействия между ее магнитными ионами мала по сравнению с тепловой энергией ири 1° К и если потенциальная энергия ионов в магнитном поле, которое может быть получено при помощи имеющихся технических средств, того же порядка или даже больше, чем тепловая энергия. Это эквивалентно утверждению, что расстояния между энергетическими уровнями соли в ноле, равном нулю, малы по сравнению с кТ, тогда как при наличии поля эти расстояния должны по меньшей мере быть того же порядка, что кТ. [c.424]

Предположим, что, учитывая геометрию решетки парамагнитной соли п взаимодействия в решетке, можно найти точное выражение для функции распределения. Тогда при помощи (3.3) и (3.4) получаем М н S как функции Я и Т. Отсюда для случая поля, равного нулю, будем иметь следую-ш пе соотношения [c.442]

Тепловой контакт. Цель работ, основанных на применении адиабатического размагничивания, состоит не только в изучении магнитных, тепловых и термодинамических свойств самих парамагнитных солей, но и в охлаждении с их помощью других материалов для исследования их свойств. В экспериментах такого рода соль представляет собой термостат, а часто также и термометр, и поэтому потребовалась разработка специальной методики для создания хорошего теплового контакта между солью и исследуемым веществом. Поскольку теплопередача осуществляется посредством тепловых колебаний решетки, можно ожидать, что эта задача по мере понижения температуры будет становиться все более и более сложной. [c.559]

При температурах ниже 1°К такие способы подогрева уже ие применимы, особенно при исследоваишг парамагнитных солей, для которых характерно очень большое время установления. Здесь хорошие результатi,i получаются при подогреве у-лучами, а также при исиользовапии различных индукционных методов. [c.332]

С таким механизмом связаны, по-впди-мому, и аномалии в поведении теплоемкости разбавленных парамагнитных солей (см. п. 35). В случае редкоземельных элементов точный анализ явления сильно усложняется в связи с магнитным взаимодействием. Паркинсон и др. из результатов измерений на гидратированных сульфатах рассматриваемых редкоземельных элементов вычислили соответствующее расщепление уровней и связанный с ним вклад в теплоемкость, которую сравнили затем с экспериментально измеренными значениями избыточной теплоемкости. Учитывая всю сложность такого рода расчетов, названные авторы нашли, что предложенное ими объяснение, по-видимому, правильно, так как теоретические результаты достаточно хорошо согласуются с данными калориметрических измерений. [c.343]

Дебай и Джиок показали, что для некоторых парамагнитных солей очень хорошо выполняются требования, изложенные в п. 1. Если магнитные ионы, имеющиеся в решетке соли, достаточно удалены друг от друга ( разбавлены ), так что энергия их взаимодействия весьма мала по сравнению с тепловой энергией при температуре 1 ° К, то пространственная ориентация ионов при этой температуре является еще хаотической, и энтропия имеет значительную величину. В магнитном поле, при котором потенциальная энергия магнитных ионов имеет тот же порядок величины, что и их тепловая энергия, большая часть ионов ориентирована параллельно полю, и энтропия заметно ниже, чем в отсутствие поля. Следовательно, если такая соль изотермически (в тепловом контакте с криостатом, заполненным жидким гелием) намагничивается, а затем адиабатически (при разомкнутом тепловом контакте с жидким гелием) размагничивается, то температура соли падает значительно ниже температуры жидкого гелия. Внешним параметром при этом процессе является магнитное поле, а характеристической температурой 0—температура Кюри или Ноэля для данной соли. [c.423]

Для исследований открылась совершенно новая область температур, и, поскольку методика работы в области температур, получаемых адиабатическим размагничиванием, сильно отличается от методики работы при более высоких температурах, встретились новые экспериментальные трудности. Криостат, заполненный ожиженным газом, обладает многими достоинства-Аш, Между жидкостью и погруженным в нее объектом исследования имеется хороший тепловой контакт распределение температуры достаточно однородно, причем степень однородности можно улучшить путем перемешивания температура может поддерживаться постоянной при желаемом значении путем ре] улировапия давления, при котором кипит жидкость. Паразитный приток тепла вызывает лишь испарение жидкости при постоянной температуре и, паконец, упругость пара жидкости представляет собой удобный вторичный термометр, который может быть прокалиброван сравнением с газовым термометром. Все эти преимущества при использовании парамагнитной соли в качестве охлаждающего вещества теряются. В последнем случае приток тепла приводит к повышению температуры, и, поскольку парамагнитная соль при более низких температурах обладает очень незначительной i еплопроводностью (см. п. 19), этотприток тепла может заметно нарушить однородность распределения температуры. По той же причине качество теплового контакта между солью и объектом исследования при более низких температурах вызывает сомнение. В области температур, достигаемых размагничиванием, определение термодинамической температуры само по себе становится серьезной задачей. [c.424]

Пригодность соли для процесса размагничивания. Рассмотрим несколько более подробно требования, предъявляемые к парамагнитной соли с точки зрения ее пригодности для процесса размагничивания. Во-первых, энергия 1вЯв поле - 10 ООО э/ стег9 должна быть при 1° К но крайней мере порядка кТ. Во-вторых, расщепление и уширение низшего уровня, определяемые силами взаимодействия при 1° К, должны быть малы по сравнению с кТ, а более высокие уровни должны быть расположены настолько далеко, чтобы их влиянием на функцию распределения можно было бы пренебречь. [c.426]

Из вышеизложенного ясно, что точное знание схемы энергетических уровней парамагнитных солей имеет первостепенное значение. Приблизительные данные могут быть получены из исследований иарамагнитпой релаксации [15—17] и из самих экспериментов по размагничиванию. Микроволновая техника [18—20] дает возможность измерять расстояния между энергетическими уровнями для разбавленных солеи в магнитных полях. Однако экстраполяция этих результатов к полю, равному нулю, может быть связана с некоторыми трудностями кроме того, схема ypoBneii разбавленной соли несколько отличается от схемы уровней концентрированной соли. [c.428]

Термометрические параметры. Из формулы (9.8) следует, что эффект охлаждения при размагипчивапии тем боль]пе, чем сильнее зависимость М от температуры. Следовательно, если парамагнитная соль пригодна для адиабатического размагипчиваиия, ее магнитные характеристики можно рассматривать как термометрические иа])аметры. Фактически до настоящего времени никакие другие свойства и пе были использованы для целей термометрии в этой области температур. [c.439]

Общее описание. Для экспериментов по адиабатическому размагничиванию необходим прибор, ири помощи которого парамагнитная соль может быть сначала изотермически намагничена при самой низкой телше-ратуре, достижимой с жидким гелием, а затем адиабатически размагничена. Необходимы устройства для определения температуры, а также для охлаждения вместе с солью других материалов, являющихся предметом исследования. [c.444]

Схема лейденского контейнера из мягкого стекла показана на фиг. 6. IVtffrKoe стекло предпочтительнее, чем пирекс, так как при этом уменьшается возможность перегрева соли и, следовательно, ее порчи во время запайки и монтажа. Необходимо помнить, что некоторые парамагнитные соли теряют свою кристаллизационную воду даже при 25° С. [c.448]

Размещение в подставке куска парамагнитной соли, как показано на фиг. 6, может уменьнп1ть приток тепла до нескольких эргов в 1 мин. [c.449]

В следующих экспериментах Кук п Халл поместили посередине иптей подвеса блоки парамагнитной соли, как это было описано выше. Это привело к снижению подвода тепла к центральному образцу до 1 эрг1лтн-, последнее значение сохранилось даже, когда телшература центрального образца была несколько выше температуры вспомогательных блоков соли. Из полученных результатов видно, что, когда вспомогательные образцы соли отсут- [c.449]

Для большинства парамагнитных солей магнитная восприимчивость как функция температуры имеет максимум (см. и. 28). Предположим, что соль размагничивается до температуры, лежащей несколько ни/ке этого максимума. После этого однородный подвод тепла (наиример, при помощи -у-излучения нли переменного магнитного поля) вызывает возрастание восприимчивости. Однако в случае неоднородного подвода тепла основная масса соли остается нри низкой температуре, то] да как небольшая часть ее нагревается до значительно более Bi.t oiion температуры, намного превышающей температуру максимума восприимчивости в этом случае измерения свидетельствуют об уменьшении восприимчивости (см., например, [75]). [c.451]

В случае измерений с исиользованием переменного тока создается переменное магнитное иоле и измеряется переменное напряжение, возникающее в катушке. Если переменное поле мало, то величиной, определяемой в таком эксперименте, вновь является восприимчивость. При более низких температурах в большинстве парамагнитных солей наблюдаются рела1 сацион-ные эффекты. Они приводят к возникновению сдвига фазы между полем и магнитным моментом. В этом случае восприимчивость можно разбить на две компоненты, одна из которых обозначается через / и находится в фазе с полем, а другая, обозначаемая через у", отличается от поля по фазе на п /2. В этом случае восприимчивость (которую часто называют динамической восприимчивостью ) может быть представлена в виде комплексной величины [c.456]

Введение. Как указывалось в п. 28, большинство парамагнитных солей, используемых для адиабатического размагничивания, обнаруживают максимум восприимчивости при температурах ниже максимума магнитные свойства этих солей иретерневают радикальное изменение. Настоящий раздел носвящен явлениям, которые наблюдаются в axoii области температур и которые в целом намного более сложны и с большим трудом поддаются описанию, чем в случае более высоких температур. Теоретическое истолкование наблюдающихся явлений далеко от полноты. Результаты, полученные в различных экспериментах, иногда отличаются на целый порядок, и даже данные, полученные на одном и том же образце, в одном и том же приборе, могут заметно меняться от опыта к опыту. [c.514]

В области существования гистерезисных явлений у" отлично от нуля, что может быть частично связано с самими гистерезпсными эффектами. Тот факт, что у" не является величиной, не зависящей от частоты, как это должно было бы быть в случае чисто гистерезисных потерь, доказывает существенную роль релаксации. Однако вне области гистерезисных явлений релаксационные эффекты быстро уменьшаются. Это следует как из малости величины у", так и из отсутствия двойных отклонений при баллистических измерениях (см. п. 24). В области температур, близких к максимуму восприимчивости, теплоемкость всех парамагнитных солей обнаруживает быстрый рост. [c.517]

Допустим, что исследуемое вещество (иапример, металлическая проволока, у которой необходимо измерить сопротивление) сообщается с парамагнитной солью при помощи теплопередающей среды (нанрпмер, жидкого гелия или какого-либо клея). В этом случае теиловое равновесие достигается в результате следующих процессов [c.559]

Эксперименты с Не и смесями Не п Не. Первые эксперименты, посвященные изучению теплоемкости Не , были проведены де-Врисом и Доунтом [277]. В их калориметре находилось 13 мм жидкого Не чистоты 96%. Тепловой контакт между калориметром ы парамагнитной солью осуществлялся прп помощи сверхпроводящего теплового ключа (см. п. 79), так что после размагничивания тепловой контакт мог быть разорван. Температура излгерялась угольными термометрами сопротивления (см. и. 74), проградуированными по восприимчивости соли. [c.575]

Тепловые ключи. Через несколько лет после первых экспериментов но адиабатическому размагничиванию была высказана мысль о желательности создания теплового вентиля пли теплового ключа [322]. Этот ключ представляет собой устройство, которое дает возможность путем размагничивания разрывать тепловой контакт между парамагнитной солью и охлажденным с ее помощью вещество1 [. Очевидно, что создание такого прибора было бы важным для измерений теплоемкости ниже 1° К, а также для двух- [c.590]

Рабочим веществом является парамагнитная соль Р. Тепловой контакт между солью н ванной жидкого гелия В может быть создан лнбо разорван при помощи теплового ключа Vy. Через В обозначен подлежащий охлаждению резервуар он соединен с Р ключом V . Рабочий цикл, в его простейшей форме, состоит в следующем. Прежде всего ключ Fj открывается п соль Р намагничивается. После того, как теплота намагничивания уносится в ваппу, ключ закрывается, соль Р размагничивается и открывается ключ V2. Когда достигается тепловое равновесие между R п Р, ключ Fg закрывается, соль Р намагничивается и ключ Fj снова открывается. Этот цикл может повторяться с требуемой частотой. Температура резервуара R постенено падает, пока не достигается равновесие, при котором тепло, уносимое за один цикл, равно количеству тенла, приходящему в течение одного цикла за счет подвода тепла. [c.594]

О ВОЗМОЖНОСТИ ядерного размагничивания. Наинизшие температуры, которые могут быть достигнуты методом адиабатического размагничивания парамагнитных солей, по-видимому, порядка 10 °К предел обусловлен взаимодействием между ионами (см. и. 4.). Разбавлением можно уменьшить взаимодействие, но одновременно уменыиается теплоемкость на единицу объема. Гортер [333] и независимо Кюрти п Симон [601 высказали предположение о том, что путем адиабатического размагничивания веществ, которые содержат атомы, обладающие ядерныдг магнитным моментом, можно но.лучить существенно более низкие температуры. [c.596]

Теплопроводность измеряется обычным методом, а именно путем определения перепада температур между двумя точками, расположенными вдоль стержня, нагреваемого с одного конца и охлаждаемого с другого. Выше 1° К для охлаждения служит гелиевая вапна для измерения температуры используются газовые гелиевые термометры. Ниже 1° К образец охлаждается с помощью парамагнитной соли, которая служит и для охлаждения одного конца стержня. В этом случае для измерения температуры применяются угольные плепочпыс термометры. [c.663]

Симон и Пикар преодолели эти трудности, использовав замкнутую капсулу, содержащую парамагнитную соль и гелий, находивпхийся при комнатной температуре под большим давленх ем. При охлаждении гелий ожижался [c.822]

В 1938 г. первые измерения в этой области провели Кюрти и Симон [119J. Эти авторы наблюдали, что в капсуле, заполненной парамагнитной солью и частично ж.тдким гелием, теплообмен при низких температурах происходил очень плохо. Они заключили, что теплопроводность гелия в этой области не так аномально велика, как выше 1° К, и проделали несколько экспериментов по определению ее величины в интервале температур от 0,2 до 0,5° К. Результаты опытов качественно показали, что теплопроводиость гелия действительно много меньше, чем моншо было бы ожидать 1ГЗ экстраполяции данных, полученных выше 1° К. Значения теплопроводности [изменяющиеся от 0,2 до [c.847]

Использованный этими авторами прибор показан на фиг. 65. Он состоит из толстостенной герметической металлической капсулы С, заканчивающейся капилляром G, в котором измерялась теплопроводность гелия. В капсуле помещалась парамагнитная соль Р, и при комнатной температуре она заполнялась гелием под большим давлением, а затем запаивалась. При низкой температуре гелий конденсировался, заполняя капилляр G и часть объема С. Мощность выделялась нагревателем Н, а перепад температуры вдоль капилляра определялся двумя угольными термометрами и Т . Нптияя часть прибора заключалась в запаянную вакуумную рубашку J. Результаты, полученные для двух капилляров (диаметром 0,8 и 0,29 мм), приведены на фиг. 66. [c.847]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...