P μ+ = 70 ÷ 130 МэВ/с μ + - канал Научная сессия ОФВЭ, 26 декабря 2011 г. Воробьев С.И. - презентация

1 P μ+ = 70 ÷ 130 МэВ/с μ + - канал Научная сессия ОФВЭ, 26 декабря 2011 г. Воробьев С.И.

2 I. Закончены исследования магнитных фазовых переходов и распределения локальных магнитных полей в манганате GdMn 2 O 5 ; (совместно с ФТИ им. А.Ф. Иоффе (СПб)); II. Исследование свойств феррожидкостей на основе наночастиц MeFe 2 O 4, диспергированных в органические или неорганические среды. Приготовлен образец феррожидкости ( CoFe 2 O 4 +PAV(2DBS)+H 2 O ). (совместно с ОИЯИ (Дубна), Национальный институт физики и ядерной технологии им. Х.Хулубея (Бухарест, Румыния), Центр фундаментальных и передовых технических исследований (Тимишоара, Румыния), Институт исследования и развития электротехники (Бухарест, Румыния)). III. И сследования фазовых переходов в хромистых сталях FeCr, содержание Cr ~ 12%. (совместно с НИЯУ МИФИ (Москва). IV. Модернизация μSR-установки. На ускорителе в 2011 году было отработано 446 часов: - мультиферроики – 144 ч. - феррожидкости – 120 ч. - хромистые стали – 182 ч.

3 GdMn 2 O 5 фазовые переходы две частоты - охлаждение - нагрев - Н =280 Гс керамикаполикристалл

4 EuMn 2 O 5 Образец из керамики Наблюдается гистерезис изменения зарядовой плотности при T < T N перераспределение зарядовой плотности деполяризации мюонов из-за образования мюония в диэлектрическом слое – поликристалл; – керамика GdMn 2 O 5 перераспределение зарядовой плотности (25 – 30%) a s /a 0 as/a0as/a0 - охлаждение - нагрев - Н =280 Гс керамика поликристалл

5 Перераспределение зарядовой плотности наблюдается во всех образцах RMn 2 O 5 Результаты представлены на Научной сессии НИЯУ МИФИ Направлены для публикации в Journal of Physics: Condensed Matter. перераспределение зарядовой плотности (25 – 30%)

6 Работа по мультиферроикам была несколько раз премирована: 1. Конкурс на присуждение именных научных стипендий губернатора Ленинградской области на 2007 – 2008 годы: «Исследование магнитных фазовых переходов и распределений локальных магнитных полей в магнитоэлектрических материалах µSR-методом». 2. Конкурс, проводимый молодежной комиссией Президиума Санкт- Петербургского Научного центра РАН, 2008 год (работа вошла в пятерку лучших): «Исследование фазовых переходов и распределения локальных магнитных полей SR- методом». 3. Конкурсы лучших работ Петербургского института ядерной физики им. Б.П.Константинова В области физики конденсированного состояния (Третья премия, 2009 год): «Исследование редкоземельных манганитов с помощью µSR-метода». В области физики конденсированного состояния (Третья премия, 2010 год): «Исследование манганатов RMn 2 O 5 с помощью µSR-метода». Работа по исследованию мультиферроикам будет продолжена.

7 Феррожидкость Возможные причины: 1.Более низкая концентрация (возможность µSR-метода); 2. Замещение атома Fe на Co. В марте 2011 года был проведен тестовый сеанс по исследованию образца феррожидкости на основе CoFe 2 O 4 + PAV(2DBS) + Н 2 O (концентрация ~ 1.5%). H =280 Гс -D 2 O -Fe 3 O 4 /2DBS/D 2 O Образец феррожидкости (Fe 3 O 4 + PAV(2DBS) + D 2 O) (концентрация ~ 4.7%). Средний размер гранул 11.5 нм Смещение частоты Позволяет определить размер наночастиц (~12 нм). Нет смещения частоты Планируется продолжить исследования феррожидкостей с большей концентрацией (~5÷10%) CoFe 2 O 4 и MnFe 2 O 4 диспергированных в воде H 2 O. T=200 K

8 Низкоактивируемые хромистые стали ЭК181 (Fe x Cr 1-x ); Проблема: изменение механических свойств при химическом и радиационном воздействии из-за хрупко- вязкого перехода (ХВП). Задача: выяснить возможность применения µSR-метода для контроля смещения ХВП от радиационного воздействия (эффект радиационного охрупчивания) на материалы с разным содержанием хрома. Конструкционные материалы для реакторов В июле и декабре 2011 года проведены первые исследования FeCr (Cr ~ 12%). График зависимости общей площади под мессбауэрским спектром от температуры Работа выполняется совместно с МИФИ для оформления заявки в РОСАТОМОМ. Результаты будут представлены на Научной сессии НИЯУ МИФИ По данной теме готовится дипломная работа студентом МИФИ Морослип А.Э. Не дает информации о распределении магнитных полей µSR-метод даёт возможность определения величины внутренних локальных магнитных полей ~ 8 -10% ~ 7% Данные в обработке

9 Первые шаги: в 2010 году – был куплен и в начале 2011 года доставлен в ПИЯФ современный криогенератор, который нужен для создания замкнутой системы охлаждения образцов («гелиевой петли»). Для чего нужно: 1. Изменять температуру исследуемых образцов в диапазоне 15 – 350 К; 2. Стабильно работать при высоких температурах (200 – 350 К); 3. Исключить потери гелия 20% (независимая работа от Криогенной Станции); 4. Экономия ускорительного времени (автономная работа- без захода в зал и смены дьюаров). Модернизация установки: Криорефрежератор СН-208L Гелиевый компрессор F-70H В 2011 году было приобретено 1. для создания «гелиевой петли»: турбомолекулярный насос; безмасляный спиральный насос; мембранный вакуумный насос. 2. для улучшения временного разрешения µSR-установки и понижения чувствительности к внешнему магнитному полю: ФЭУ фирмы Hamamatsu R4998 с экранами магнитной защиты.

10 1. Исследование магнитных фазовых переходов и распределения локальных магнитных полей в мультиферроиках (ErMn 2 O 5, TbMn 2 O 5, TbMnO 3 и TbBiMnO 3 ). а). В ErMn 2 O 5 основной вклад в магнитный момент – орбитальный, сильно связанный с решеткой. Все моменты жестко ориентированы вдоль оси с, формируя внутреннее эффективное магнитное поле по этой оси. Интересно проследить за частотами прецессии в ErMn 2 O 5 – взаимодействие Er–Mn существенно отличается от Gd–Mn. б). Именно в ErMn 2 O 5 был зафиксирован структурный фазовый переход с изменением расстояний в цепочке ионов Mn 3+ –O–Mn 4+ вблизи 25 К. Представляет интерес изучить асимметрию в этом кристалле вблизи температуры перехода и сравнить с Eu - и Gd – образцами. в). В TbMn 2 O 5 тоже большой магнитный момент, но ориентированный в плоскости ab. Как это скажется на изменении асимметрии и поведении частот, вблизи структурного перехода. г). Интересно проверить есть ли эффект потери асимметрии в мультиферроиках–перовскитах, номинально содержащих только ионы Mn 3+. Как там дело обстоит с частотами прецессии. В 2012 г. будут приготовлены образцы манганата ErMn 2 O 5 и перовскитной керамики TbMnO 3. Планируется провести первые измерения. (Совместно с ФТИ). 2. Планируется провести исследования изменения частоты прецессии мюона в феррожидкости в зависимости: а) от концентрации магнитных наночастиц (~5 ÷ 10%); б) от состава образцов (CoFe 2 O 4 и MnFe 2 O 4 диспергированных в воде H 2 O). Образцы будут готовы к апрелю 2012 года. (Совместно с ОИЯИ). 3. Исследование фазовых переходов в хромистых сталях с помощью SR–метода, а также определения зависимости величины внутренних локальных магнитных полей от способа обработки и приготовления. На данный момент приготовлено 8 образцов. (Совместно с НИЯУ МИФИ, Москва). 4. Продолжение модернизации установки.

11 Список публикаций за 2011 год: 1. A.L. Getalov, E.I. Golovenchits, E.N. Komarov, V.P. Koptev, S.A. Kotov, I.I. Pavlova, V.A. Sanina, G.V. Scherbakov, S.I. Vorobyev. The investigation of the multiferroic GdMn 2 O 5 by the µSR method. Направлена для публикации в Journal of Physics: Condensed Matter. 2. Воробьев С.И., Воробьева И.И., Геталов А.Л., Головенчиц Е.И., Комаров Е.Н., Коптев В.П., Котов С.А., Санина В.А., Щербаков Г.В. Исследование мультиферроиков RMn 2 O 5 с помощью μSR-метода. Научная сессия НИЯУ МИФИ Аннотации докладов. В 3 томах. Т.1 Инновационные ядерные технологии. М.: НИЯУ МИФИ, 2010.Стр Воробьев С.И., Коптев В.П., Мищенко А.Ю., Милосердин В.Ю., Морослип А.Э., Никонова Д.В. μSR-метод исследования фазового перехода в хромистых сталях. Научная сессия НИЯУ МИФИ Аннотации докладов. В 3 томах. Т.1 Инновационные ядерные технологии. М.: НИЯУ МИФИ, Стр. 191.

12