Материал: Экспериментальные методы исследований. Калинин Ю.Е

разные углы. В результате в фокальной плоскости проекционной электронной линзы, расположенной на некотором расстоянии oт тонкой пленки, образуется изображение доменных стенок в виде черных или светлых линий. Такой метод называют методом лоренцевской электронной микроскопии.

Если фокус проекционной линзы, применяемой в лоренцевской микроскопии, находится на бесконечности, электронные пучки, имеющие одно направление, образуют точечное изображение (дифракционное пятно), что позволяет одновременно наблюдать распределение направлений намагниченности по всему образцу.

Преимущество лоренцевской микроскопии заключается в том, что она позволяет повысить увеличение, однако у нее есть и недостаток, состоящий в том, что исследуемые образцы должны иметь небольшую толщину, поскольку описанный метод применим только к образцам, сквозь которые может приходить электронный пучок.

6.8.3. Метод растровой электронной микроскопии

Для наблюдения с помощью электронного микроскопа доменов на поверхности толстого образца, сквозь который не проходит электронный пучок, применяют метод растровой электронной микроскопии. В этом методе электронный пучок cканирует поверхность образца, и на экране электроннолучевой трубки воспроизводится изображение, яркость которого пропорциональна интенсивности электронного пучка, отразившегося от поверхности.

Для наблюдения доменов с помощью растрового электронного микроскопа поверхность образца располагают под углом к электронному пучку, как показано на рис. 6.34. Электронный пучок, падающий на поверхность и проникающий на некоторую глубину внутрь ферромагнетика, испытывает воздействие силы Лоренца, обусловленной смотанной намагниченностью доменов, которая различна в разных доменах. Поэтому пучок

376

либо опять выходит наружу, либо проникает еще глубже в образец. Следовательно, интенсивность отраженного электронного пучка меняется от домена к домену, благодаря чему и формируется изображение доменов.

377

6.8.4. Рентгенографический метод

Рентгенографический метод основан на наблюдении в рентгеновских лучах распределения деформации в кристалле.

Рис. 6.35. Схема, поясняющая принцип метода рентгенографии

Принцип метода поясняется на рис. 6.35. Рентгеновский луч попадает па образец, за которым помещена пластина со щелью, расположенной так, чтобы сквозь нее мог пройти только луч, испытавший нормальную дифракцию; за пластиной находится пленка. Рентгеновский источник и щель остаются неподвижными, а образец и пленка перемещаются с одинаковой скоростью. Луч, испытавший дифракцию на участке, где кристалл деформирован, отклоняется от направления нормальной дифракции, поэтому он не попадает в щель и пленка не засвечивается. Таким образом, просветив рентгеновскими лучами образец по всей его площади, можно получить на пленке кар-

378

тину распределения в нем деформации. На рис. 6.36 показано изображение, полученное таким методом в пластине из кремнистой стали толщиной 120 мкм. В данном случае для наблюдения доменной структуры используется изменение магнитострикции от домена к домену, что позволяет исследовать даже внутренние области образца.

Рис. 6.36. Изображение доменов, полученное рентгенографическим методом

7. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Плотность, - одна из основных физических характеристик твердого тела, численно равная массе единицы объема вещества: = dm/dV, где dm – масса малого объема элемента вещества объемом dV. Средняя плотность твердого тела определяется отношением массы тела m к его объему V, т.е.

379

Для пористых и сыпучих тел различают истинную плотность (её определяют без учета имеющихся в твердом теле пустот) и кажущуюся плотность (отношение массы тела ко всему занимаемому им объему). Единица плотности в системе СИ - кг/м3, в системе СГС – г/см3. Плотность, как правило, растет с увеличением давления и убывает с ростом температуры вследствие теплового расширения. При агрегатных и фазовых превращениях вещества плотность изменяется скачкообразно. При формировании многих интересных и сложных твердотельных структур (фрактальных, нанотрубчатых, перколяционных и т.д.) формируется очень разная плотность, которую необходимо экспериментально определять. К основным методам измерения плотности относят: флотационный, гидростатического взвешивания, пикнометрический и рентгеновский. Рассмотрим эти методы определения плотности твердых тел.

7.1. Флотационный метод определения плотности

Принцип флотационного метода заключается в том, чтобы, изменяя плотность жидкости, в которую помещен исследуемый образец, привести последний в состояние безразличного поведения. В этот момент плотность образца равна плотности жидкости. Для этих целей применяют специальные установки - градиентные колонны, в которых тем или иным способом создают стабильный по высоте градиент плотности. Такие колонны позволяют достаточно быстро и точно измерять плотность сколь угодно малых образцов. Градиент плотности в колонне можно создать, наполняя ее до половины высоты жидкостью с плотностью, большей, чем измеряемая, а затем, доливая жидкость с плотностью, меньшей, чем измеряемая. В результате выдержки при постоянной температуре благодаря диффузии образуется поч-

380