УДК: 537.874; 537.624

ВОЗБУЖДЕНИЕ УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ В СХЕМЕ
МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
В УСЛОВИЯХ ОРИЕНТАЦИОННОГО ПЕРЕХОДА

В.С.Власов¹, В.И.Щеглов²

¹ Сыктывкарский государственный университет им. П. Сорокина
167001, Сыктывкар, Октябрьский просп., 55

²Институт радиотехники и электроники им. В.А.Котельникова РАН
125009, Москва, ул. Моховая, 11, корп. 7

Статья поступила в редакцию 14 января 2025 г.

Аннотация. Рассмотрена задача о возбуждении упругих колебаний в схеме магнитострикционного преобразователя, рабочий элемент которого находится в условиях ориентационного перехода. Рассмотрены колебания намагниченности и упругого смещения в полях выше и ниже поля ориентационного перехода. Показано, что в случае большой толщины амплитуда упругих колебаний в поле ниже ориентационного перехода может превышать амплитуду тех же колебаний при малой толщине в десятки раз. На основании модели прецессии положения равновесия намагниченности в поле ниже ориентационного перехода построена векторная модель формирования колебаний упругого смещения. Для интерпретации зависимостей упругого смещения от постоянного и переменного полей формы кривой на основе векторной модели получена формула, описывающая наблюдаемые зависимости с точностью не хуже 10 %. Показано, что при толщине пластины, превышающей определенное критическое значение, рост амплитуды колебаний по мере увеличения толщины прекращается, амплитуда резко падает, стремясь к малому стационарному значению. Установлено, что наблюдаемые явления обусловлены дополнительным ориентационным переходом намагниченности от направления, определяемого постоянным полем, к направлению, близкому к плоскости пластины. Выполнено сравнение рассмотренных явлений с традиционным возбуждением упругих колебаний в сходных условиях. Показано, что увеличение толщины пластины в 90 раз и уменьшение постоянного поля в 2,29 раз позволяет увеличить амплитуду упругого смещения в 354,16 раз при уменьшении частоты почти в 10⁶ раз.

Ключевые слова: прецессия намагниченности, ориентационный переход, магнитоупругое взаимодействие.

Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН.

Автор для переписки: Щеглов Владимир Игнатьевич, vshcheg@cplire.ru

Литература

1. Kikuchi E. The ultra-sound converters. M.: Mir. 1972.

2. Голямина И.П. Магнитострикционный преобразователь. // В кн: Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Гл. ред. И.П.Голямина. М.: Советская энциклопедия. 1979. С.196-200.

3. Голямина И.П. // Магнитострикционные излучатели из ферритов. В кн.: Физика и техника мощного ультразвука. Кн.1. Источники мощного ультразвука. М.: Наука. 1967.

4. Ле-Кроу Р., Комсток Р. Магнитоупругие взаимодействия в ферромагнитных диэлектриках. // В кн.: У. Мэзон (ред.): Физическая акустика. Т.3Б. Динамика решетки. М.: Мир. 1968. С.156.

5. Штраусс В. Магнитоупругие свойства иттриевого феррита-граната. // В кн. : У. Мэзон (ред.): Физическая акустика. Т.4Б. Применения физической акустики в квантовой физике и физике твердого тела. М.: Мир. 1970. С.241-316.

6. Kirilyuk A., Kimel A.V., Rasing T. Ultrafast optical manipulation of magnetic order. // Rev. Mod. Phys. 2010. V.82. №3. P.2731.

7. Власов В.С., Голов А.В., Котов Л.Н., Щеглов В.И., Ломоносов А.М., Темнов В.В. Современные проблемы сверхбыстрой магнитоакустики. // АЖ (Акустический журнал). 2022. Т.68. №1. С.22-56.

8. Власов В.С., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Нелинейное возбуждение гиперзвука в ферритовой пластине при ферромагнитном резонансе. // РЭ. 2009. Т.54. №7. С.863-874.

9. Власов В.С., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Нелинейное возбуждение гиперзвука в двухслойной ферритовой структуре. //Электронный «Журнал радиоэлектроники». 2013. №2. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/feb13/10/text.pdf.

10. Власов В.С., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Комбинационное возбуждение гиперзвука в двухслойной ферритовой структуре. // Сборник трудов XXI Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы». М.: НИУ МЭИ. 2013. С.164.

11. Власов В.С., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Нелинейное возбуждение гиперзвука в двухслойной ферритовой структуре при ферромагнитном резонансе. // РЭ. 2014. Т.59. №5. С.482-497.

12. Власов В.С., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Нелинейная динамика установления намагниченности в ферритовой пластине с магнитоупругими свойствами в условиях ориентационного перехода. // РЭ. 2010. Т.55. №6. С.689-701.

13. Власов В.С., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Вынужденная нелинейная прецессия вектора намагниченности в условиях ориентационного перехода. // РЭ. 2011. Т.56. №1. С.84-96.

14. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Ферромагнитный резонанс в условиях ориентационного перехода. М.: Физматлит. 2018.

15. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Динамика намагниченности в условиях изменения ее ориентации. М.: Физматлит. 2019.

16. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Спиновые волны в средах с обменом и диссипацией. М.: Физматлит. 2021.

17. Шавров В.Г., Щеглов В.И., Иванов А.П. Нелинейные колебания в задаче возбуждения гиперзвука. Сыктывкар: ООО «Коми республиканская типография». 2021.

18. Власов В.С., Кирушев М.С., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Прецессия намагниченности второго порядка в магнитоупругой среде. // Электронный «Журнал радиоэлектроники», 2015, №4, http://jre.cplire.ru/jre/apr15/16/text.pdf.

19. Власов В.С., Кирушев М.С., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Вынужденная нелинейная прецессия намагниченности второго порядка в среде с магнитоупругими свойствами. // РЭ. 2019. Т.64. №1. С.54-64.

20. Власов В.С., Дианов М.Ю.,.Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Влияние магнитоупругого взаимодействия на прецессию положения равновесия в нормально намагниченной ферритовой пластине. // Электронный «Журнал радиоэлектроники», 2018, №10. http://jre.cplire.ru/jre/oct18/1/text.pdf.

21. Власов В.С., Дианов М.Ю., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И.
Влияние магнитоупругого взаимодействия на прецессию положения равновесия намагниченности в двухслойной ферритовой структуре. // Электронный «Журнал радиоэлектроники», 2018, №11. http://jre.cplire.ru/jre/nov18/2/text.pdf.

Для цитирования:

Власов В.С., Щеглов В.И. Возбуждение упругих колебаний в схеме магнитострикционного преобразователя в условиях ориентационного перехода. // Журнал радиоэлектроники. – 2025. – №. 4. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2025.4.9