одна из разновидностей электронного магнитного резонанса; проявляется в избирательном поглощении ферромагнетиком (См.
Ферромагнетики) энергии электромагнитного поля при частотах, совпадающих с собственными частотами ω
0 прецессии магнитных моментов электронной системы ферромагнитного образца во внутреннем эффективном магнитном поле
Нэф. Ф. р. в более узком смысле - возбуждение колебаний типа однородной (во всём объёме образца) прецессии вектора намагниченности
J (спиновых волн (См.
Спиновые волны) с волновым вектором
k =
0), вызываемое магнитным СВЧ-полем
H⊥, перпендикулярным постоянному намагничивающему полю
H0. Однородный Ф. р., как и
Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), может быть обнаружен методами магнитной радиоспектроскопии (См.
Радиоспектроскопия)
. Поскольку магнитная СВЧ-восприимчивость (а следовательно, и поглощение) пропорциональна статической магнитной восприимчивости (См.
Магнитная восприимчивость) χ
0 =
Js/H0, где
Js - намагниченность насыщения ферромагнетика, то при Ф. р. поглощение на несколько порядков больше, чем при ЭПР. Благодаря спонтанной намагниченности ферромагнетика поле
Нэф может существенно отличаться от внешнего поля
H0 (из-за магнитной анизотропии (См.
Магнитная анизотропия) и размагничивающих эффектов поверхности образца; см.
Размагничивающий фактор)
, обычно
Нэф (0 даже при
H0 = 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. ω
0, как и классическому рассмотрение ω
0 = γ
Нэф, где γ
= gμ
Б/
η - Магнитомеханическое отношение, g - фактор спектроскопического расщепления (
Ланде множитель)
, μ
Б -
Магнетон Бора,
η =
h/2π
- Планка постоянная. Через
Нэф частота ω
0 зависит от формы образца, от ориентации
H0 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
Js (спиновых волн с
k ≠
0), специфичных именно для ферромагнетиков. Существование нескольких типов резонансных колебаний, ветвей Ф. р. (спиновых волн с
k ≠ 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 Δω
0 =
, где τ
0 - время релаксации, т. е. среднее "время жизни" спиновой волны с
k =
0
. Ширина линии Δ
Н для различных ферромагнетиков меняется в пределах от 0,1 до 10
3 э. Основную роль в уширении линии играют статические неоднородности: примесные атомы, поры,
Дислокации, мельчайшие шероховатости на поверхности образца. Наиболее узкая линия (с Δ
Н =
0,53
э) наблюдалась в монокристалле соединения Y
3Fe
5O
12 - 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 ≠ 0 не успевают получаемую ими (от волн с k = 0) энергию передавать другим спиновым волнам или фононам.
Магнитоупругие взаимодействия в ферромагнетиках (см.
Магнитострикция)
могут привести к параметрическому возбуждению нестабильных колебаний кристаллической решётки (фононов) магнитным СВЧ-полем и обратному эффекту - возбуждению спиновых волн СВЧ-полем упругих напряжений (
Гиперзвуком)
. Изучение Ф. р. привело к созданию на его основе многих СВЧ-устройств: вентилей и циркуляторов, генераторов, усилителей, параметрических преобразователей частоты и ограничителей мощности.
Впервые на резонансный характер поглощения сантиметровых электромагнитных волн ферромагнетиками указал в 1911-13 В. К.
Аркадьев.
Лит.: Ферромагнитный резонанс и поведение ферромагнетиков в переменных магнитных полях. Сб., пер. с англ., М., 1952; Ферромагнитный резонанс, М., 1961; Гуревич А, Г,, Ферриты на сверхвысоких частотах, М., 1960; его же, Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках, М,, 1973; Моносов Я. А., Нелинейный ферромагнитный резонанс, М., 1971; Magnetism, A treatise on modern theory and materials, v. I, N. Y. - L., 1963.
С. В. Вонсовский.