1.7. ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛЫ

При выборе ферритового резонатора важно знать его магнитную восприимчивость при резонансе Выше была получена формула (1.43) для которая с учетом соотношений (1.7) и (1.44) может быть записана следующим образом:

Намагниченность насыщения и ширина резонансной кривой таким образом, являются важными параметрами, определяющими выбор ферритового материала для изготовления резонатора.

В литературе по ферритам и ферромагнитному резонансу значения намагниченности насыщения и ширины резонансной кривой чаще всего приводятся в единицах гауссовой системы, а магнитная восприимчивость при резонансе вычисляется по формуле

где величина дается в гауссах, а в эрстедах.

Для изготовления высокодобротных ферритовых резонаторов в основном используют монокристаллы ферритов, так как пористость поликристаллических ферритов приводит к значительно большей ширине резонансной кривой, чем у монокристаллов того же феррита. Увеличивает ширину резонансной кривой также наличие в феррите некоторых редкоземельных примесей, поэтому для изготовления образцов с узкой резонансной кривой необходимо брать очень чистые исходные материалы.

Большую роль в расширении резонансной кривой играют спиновые волны. Они отбирают энергию у однородной прецессии и тем самым увеличивают ее затухание. Так как центрами возбуждения спиновых волн являются объемные и поверхностные неоднородности, то наиболее узкую резонансную кривую имеют резонаторы с гладкой поверхностью, изготовленные из монокристаллов, имеющих минимальное количество дефектов и посторонних включений. Ле Кроу, Спенсер и Портер показали [21], что при тщательной полировке поверхности сферического резонатора абразивом, имеющим средний размер зерна можно получить резонансную кривую в 20 раз более узкую, чем при полировке поверхности абрязивом с размером зерна

Рассмотрим кратко свойства основных материалов, применяемых для изготовления ферритовых резонаторов.

Иттриевый феррит-гранат. Монокристаллы железо-иттриевого феррита (химическая формула имеют структуру граната. Кристаллическая решетка имеет кубическую симметрию, и атомы железа расположены в двух магнитных подрешетках с антипараллельными направлениями намагниченности. (Такие материалы называют ферримагнитными).

Резонаторы из монокристаллов железо-иттриевого феррит-граната (ЖИГ) характеризуются самой узкой резонансной кривой; ширина кривой лучших образцов примерно или при комнатной температуре.

Минимальная частота, при которой резонансное значение поля достаточно для насыщения феррита и которую можно назвать частотой отсечки, определяется намагниченностью насыщения и размагничивающим факторами, и для сферического резонатора из ЖИГ составляет величину

Иттрий-галлиевый феррит-гранат. Если атомы железа в одной из магнитных подрешеток ЖИГ заместить атомами галлия (путем добавления в желательной пропорции окиси галлия в исходные материалы), то это приведет к «разжижению» магнитной лодрешетки и соответствующему уменьшению намагниченности насыщения.

Химическая формула иттрий-галлиевого феррит-граната где фактор, показывающий величину замещения. При возрастании х в интервале происходит следующее [23]:

1) намагниченность насыщения (в гауссах) уменьшается приблизительно линейно от для до для Соответственно частота отсечки сферического резонатора уменьшается от до

2) ширина резонансной кривой увеличивается вследствие уменьшения чистоты исходного материала;

3) поле кристаллографической анизотропии возрастает, в связи с чем требуется более высокая точность ориентации сферического резонатора для исключения температурной зависимости резонансной частоты.

Кальций-висмут-ванадиевый феррит-гранат. Этот феррит имеет химическую формулу При уменьшении фактора х намагниченность насыщения уменьшается, а ширина резонансной кривой возрастает. Типичное значение намагниченности насыщения что соответствует частоте отсечки сферического резонатора По магнитным характеристикам этот феррит близок к ферриту

Литиевый феррит. Монокристалл литиевого феррита (химическая формула имеет структуру шпинели. Литиевый феррит характеризуется высокой намагниченностью насыщения

и сравнительно большой шириной резонансной кривой. Типичное значение Отличительной его особенностью является низкое удельное сопротивление порядка 103 ом/см. Таким образом, для литиевого феррита помимо магнитных потерь существенное значение имеют потери за счет токов проводимости.