ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. ISSN 1684-1719. 2020. № 9
Оглавление выпускаТекст статьи (pdf)
DOI https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.9.3
УДК 537.871.7
Рассеяние магнитоупругой волны полостью в ферромагнетике с вращающимся ферромагнитным цилиндром
С. Н. Марышев 1, А. В. Моисеев 1, Е. А. Вилков 2
1 Московский физико-технический институт (государственный университет),
141701, г. Долгопрудный, Институтский переулок, д. 9
2 Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова Российской академии наук, Фрязинский филиал 141191, Фрязино, пл. Введенского, 1
Статья поступила в редакцию 31 августа 2020 г.
Аннотация. Обсуждаются особенности рассеяния плоской сдвиговой магнитоупругой волны ферромагнитным вращающимся цилиндром, который размещен без акустического контакта внутри ферромагнетика типа железоиттриевого граната. Показано, что благодаря связи между вращающимся цилиндром и внешней магнитоактивной средой магнитными полями через зазор вращение цилиндра в полости способствует перераспределению энергии между парциальными волнами рассеянного поля. В результате имеет место хорошо выраженная в окрестности частот ферромагнитного резонанса асимметрия поляр рассеяния и модуляция мелкомасштабных осцилляций спектров полного поперечного сечения рассеяния вблизи магнитоакустического резонанса, напоминающая биения. Установлено, что вращение цилиндрической неоднородности, может рассматриваться, как новый канал управления распространением и преобразованием магнитоупругих волн в метаматериалах. Отмечается, что результаты рассеяния волн вращающейся цилиндрической неоднородностью ферромагнетика могут составить теоретическую основу для разработки систем мониторинга устройств, в которых вращение деталей положено в основу функционирования.
Ключевые слова: магнитоупругие волны, ферромагнитный цилиндр, магнитострикция, вращение, поляры рассеяния, полное сечение рассеяния.
Abstract. Theoretically we consider the features of scattering of a plane shear magnetoelastic wave by a ferromagnetic rotating cylinder, which is placed without acoustic contact inside a ferromagnet of the iron-trium garnet type. It is shown that due to the connection between the rotating cylinder and the external magnetoactive medium by magnetic fields through the gap, the rotation of the cylinder in the cavity contributes to the redistribution of energy between the partial waves of the scattered field. As a result, there is a well-expressed asymmetry of the scattering polars in the vicinity of the ferromagnetic resonance frequencies and a modulation of small-scale oscillations of the spectra of the full cross-section of the scattering near the magnetoacoustic resonance that resembles beats. It is established that the rotation of cylindrical inhomogeneity can be considered as a new channel for controlling the propagation and transformation of magnetoelastic waves in metamaterials. It is noted that the results of wave scattering by the rotating cylindrical inhomogeneity of a ferromagnet can form a theoretical basis for the development of monitoring systems for devices in which the rotation of parts is the basis for functioning.
Key words: magnetoelastic waves, magnetostriction, ferromagnetic cylinder, rotation, polar scattering, total section of scattering.
Литература
1. Гуляев Ю.В., Марышев С.Н., Шевяхов Н.С. Электрозвуковая волна в зазоре пьезоэлектрической пары с относительным продольным перемещением // Письма в ЖТФ. 2006. Т.32. №20. С.18-26.
2. Марышев С.Н., Шевяхов Н.С. Электрозвуковая волна в зазоре осцилляционно перемещающихся пьезоэлектриков. // Письма в ЖТФ. 2017. Т.43. №22. С.32-39.
3. Марышев С.Н., Моисеев А.В., Вилков Е.А., Фомин Л.А. Спектр магнитоупругих волн в щелевой структуре ферромагнитных кристаллов при их дозвуковом относительном перемещении. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2018. №11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.11.8
4. Марышев С. Н., Моисеев А. В., Вилков Е. А., Фомин Л. А. Cпектральные свойства магнитоупругих волн в щелевой структуре ферромагнитных пленок при их дозвуковом относительном перемещении. // Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2019. №7. https://doi.org/30898/1684-1719.2019.7.8
5. Вилков Е.А, Никитов С.А., Моисеев А.В. Магнитостатические волны в зазоре двух относительно перемещающихся ферромагнитных пленок. // РЭ. 2012. Т.57. №11. С.1–7.
6. Шавров В.Г, Вилков Е.А., Моисеев А.В. Туннелирование магнитоупругих волн через вакуумный зазор ферромагнитных кристаллов с относительным продольным перемещением. // Письма в ЖТФ. 2009. Т.35. №18. С.87-94.
7. Шавров В.Г., Вилков Е.А., Моисеев А.В. Туннелирование магнитоакустических волн через зазор ферромагнитных кристаллов с относительным продольным перемещением. // ФТТ. 2011. Т.53. №3. С.472-477.
8. Вилков Е.А., Моисеев А.В. Щелевые магнитостатические волны в зазоре ферромагнитных кристаллов с относительным продольным перемещением. // ЖТФ. 2010. Т.80., №6. С.138-140.
9. Марышев С.Н., Шавров В.Г., Шевяхов Н.С., Моды сдвиговых магнитоупругих волн в ферромагнитном цилиндре. // Акустический журнал. 2006. Т.52. №2. С.236-242.
10. Шевяхов Н.С., Марышев С.Н. Рассеяние сдвиговой волны полостью в пьезоэлектрике с вращающимся пьезоэлектрическим цилиндром. // Сборник трудов XXII сессии Российского акустического общества и Сессии Научного совета РАН по акустике. Т. 1. - М.: ГЕОС, 2010. 344 с. 245 – 249.
11. Игнатов Ю.А., Климов А.А., Никитов С.А. Аномальный эффект Доплера при распространении магнитостатических волн в ферромагнитных пленках и в структурах феррит–диэлектрик–металл // РЭ. 2010. Т.55. №4. С.480-487.
12. Daniel D. Stancil et al. Observation of an inverse Doppler shift from left-handed dipolar spin waves // Physical Review B. 2006. Vol.74. P.060404.
13. Reed E.J., Soljacic M. Jonnopoulos J.D. Reversed Doppler Effect in Photonic Crystals // Phys. Rev. Lett. 2003. Vol.91. No.13. P.133901.
14. Hu X., Hang Z., Li J., et al Anomalous Doppler effects in phononic band gaps // Phys. Rev. E. 2006. Vol.73. No.1. P.015602.
15. Вилков Е.А., Шавров В.Г., Шевяхов Н.С. Особенности взаимодействия сдвиговой волны с движущейся доменной границей феррит-гранатового кристалла // Акустический журнал. 2001. Т.47. №2. С.200-209.
16. Яковлев Ю.М., Генделев С.Ш. Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике. М.: Советское радио, 1975. 360 с.
17. Шевяхов Н.С. Усиление и дрейфовая невзаимность рассеяния сдвиговой волны полупроводниковым цилиндром в пьезоэлектрике // Акустический журнал. 2005. Т.51. №5. С.682-693.
18. Хенл Х., Мауэ А., Вестпфаль К. Теория дифракции. М.: Наука. 1982. 272 с.
19. Вилков Е.А., Шавров В.Г., Шевяхов Н.С. Эффективность преобразования сдвиговой поверхностной волны движением удерживающей доменной границы // ЖТФ., 2003. Т.73. №3. С.80-86.
20. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твёрдых телах. М.: Наука, 1981. 287 с.
Для цитирования:
Марышев С.Н., Моисеев А.В., Вилков Е.А. Рассеяние магнитоупругой волны полостью в ферромагнетике с вращающимся ферромагнитным цилиндром. Журнал радиоэлектроники [электронный журнал]. 2020. №9. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2020.9.3