Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками
Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований магнитной связи жидкого 3He (в нормальной фазе) с монокристаллами и мелкодисперсными порошками диэлектрических ван-флековских парамагнетиков и их диамагнитных аналогов....
Збережено в:
| Дата: | 2002 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України
2002
|
| Назва видання: | Физика низких температур |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130178 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками / В.В. Налетов, М.С. Тагиров, Д.А. Таюрский // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 5. — С. 431-448. — Бібліогр.: 105 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-130178 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1301782018-02-09T03:03:09Z Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками Налетов, В.В. Тагиров, М.С. Таюрский, Д.А. Обзоp Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований магнитной связи жидкого 3He (в нормальной фазе) с монокристаллами и мелкодисперсными порошками диэлектрических ван-флековских парамагнетиков и их диамагнитных аналогов. Theoretical and experimental results are presented on the magnetic coupling between liquid 3He (in the normal phase) and single crystals and fine powders of insulating Van Vleck paramagnets and their diamagnetic analogs. 2002 Article Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками / В.В. Налетов, М.С. Тагиров, Д.А. Таюрский // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 5. — С. 431-448. — Бібліогр.: 105 назв. — рос. 0132-6414 PACS: 67.55.-s, 67.60.-g, 67.65.+z, 76.60.-k http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130178 ru Физика низких температур Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Обзоp Обзоp |
| spellingShingle |
Обзоp Обзоp Налетов, В.В. Тагиров, М.С. Таюрский, Д.А. Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками Физика низких температур |
| description |
Изложены результаты теоретических и экспериментальных исследований магнитной связи жидкого 3He (в нормальной фазе) с монокристаллами и мелкодисперсными порошками диэлектрических ван-флековских парамагнетиков и их диамагнитных аналогов. |
| format |
Article |
| author |
Налетов, В.В. Тагиров, М.С. Таюрский, Д.А. |
| author_facet |
Налетов, В.В. Тагиров, М.С. Таюрский, Д.А. |
| author_sort |
Налетов, В.В. |
| title |
Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками |
| title_short |
Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками |
| title_full |
Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками |
| title_fullStr |
Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками |
| title_full_unstemmed |
Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками |
| title_sort |
магнитная связь жидкого ³he с твердотельными диэлектриками |
| publisher |
Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України |
| publishDate |
2002 |
| topic_facet |
Обзоp |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130178 |
| citation_txt |
Магнитная связь жидкого ³He с твердотельными диэлектриками / В.В. Налетов, М.С. Тагиров, Д.А. Таюрский // Физика низких температур. — 2002. — Т. 28, № 5. — С. 431-448. — Бібліогр.: 105 назв. — рос. |
| series |
Физика низких температур |
| work_keys_str_mv |
AT naletovvv magnitnaâsvâzʹžidkogo3hestverdotelʹnymidiélektrikami AT tagirovms magnitnaâsvâzʹžidkogo3hestverdotelʹnymidiélektrikami AT taûrskijda magnitnaâsvâzʹžidkogo3hestverdotelʹnymidiélektrikami |
| first_indexed |
2025-07-09T13:01:41Z |
| last_indexed |
2025-07-09T13:01:41Z |
| _version_ |
1837174468334583808 |
| fulltext |
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5, c. 431–448Íàëåòîâ Â. Â., Òàãèðîâ Ì. Ñ., Òàþðñêèé Ä. À.Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè (Oáçîð)Naletov V. V., Tagirov M. S., and Tayuskii D. A.Magnetic coupling between liquid 3He and solid dielectrics (Review Article)
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè
äèýëåêòðèêàìè
(Oáçîð)
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
Êàçàíñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò, óë. Êðåìëåâñêàÿ, 18, ã. Êàçàíü, 420008, Ðîññèÿ
Å-mail: dtayursk@mi.ru
Ñòàòüÿ ïîñòóïèëà â påäàêöèþ 16 íîÿáðÿ 2001 ã., ïîñëå ïåðåðàáîòêè 14 ÿíâàðÿ 2002 ã.
Èçëîæåíû ðåçóëüòàòû òåîðåòè÷åñêèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ìàãíèòíîé
ñâÿçè æèäêîãî 3He (â íîðìàëüíîé ôàçå) ñ ìîíîêðèñòàëëàìè è ìåëêîäèñïåðñíûìè ïîðîø-
êàìè äèýëåêòðè÷åñêèõ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ è èõ äèàìàãíèòíûõ àíàëîãîâ.
Âèêëàäåíî påçóëüòàòè òåîðåòè÷íèõ òà åêñïåðèìåíòàëüíèõ äîñëiäæåíü ìàãíiòíîãî çâ’ÿç-
êó ðiäêîãî 3He (â íîðìàëüíié ôàçi) ç ìîíîêðèñòàëàìè i äðiáíîäèñïåðñíèìè ïîðîøêàìè
äiåëåêòðè÷íèõ âàí-ôëåêiâñüêèõ ïàðàìàãíåòèêiâ òà ¿õ äiàìàãíiòíèõ àíàëîãiâ.
PACS: 67.55.–s, 67.60.–g, 67.65.+z, 76.60.–k
Ñîäåðæàíèå
Ââåäåíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431
1. Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He è òâåðäîòåëüíîãî ñóáñòðàòà . . . . 433
2. Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü ìåæäó æèäêèì 3He è äèýëåêòðè÷åñêèì âàí-ôëå-
êîâñêèì ïàðàìàãíåòèêîì LiTmF4 è åãî äèàìàãíèòíûì àíàëîãîì
LiYF4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
2.1. ßÌÐ æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ äèàìàãíèòíûìè êðèñòàëëàìè
LiYF4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
2.2. Ðåëàêñàöèÿ ÿäåð æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ êpèñòàëëàìè
LiYF4–LiTmF4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439
2.3. Ðåëàêñàöèÿ ÿäåð 3He íà ïîâåðõíîñòè êpèñòàëëîâ è ìàãíèòíî-
îðèåíòèðîâàííûõ ïîðîøêîâ . . . . . . . . . . . . . . . . 441
2.4. ßäåðíàÿ ìàãíèòíàÿ ðåëàêñàöèÿ æèäêîãî 3He â ïîðàõ ìåëêîçåð-
íèñòîãî ïîðîøêà LiYF4 , çàïîëíåííûõ âîäîé . . . . . . . . 442
2.5. ßäåðíàÿ ìàãíèòíàÿ ðåëàêñàöèÿ æèäêîãî 3He â êâàíòîâûõ ðàñ-
òâîðàõ 3He−4He, çàïîëíÿþùèõ ïîðû ìåëêîçåðíèñòîãî ïîðîøêà
LiYF4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 444
2.6. Î âîçìîæíîñòè äèíàìè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè æèäêîãî 3He ñ èñ-
ïîëüçîâàíèåì äèýëåêòpè÷åñêèõ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ 445
Çàêëþ÷åíèå . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 446
Ââåäåíèå
Îäíîé èç ôóíäàìåíòàëüíûõ ïðîáëåì ñîâðå-
ìåííîé ôèçèêè ÿâëÿþòñÿ èññëåäîâàíèÿ ÿâëåíèé
íà ãðàíèöå ðàçäåëà äâóõ ôèçè÷åñêè ðàçíîðîäíûõ
ñðåä è, â ÷àñòíîñòè, ïðîöåññîâ ïåðåíîñà ÷åðåç ýòó
ãðàíèöó. Ê ÷èñëó òàêèõ ïðîáëåì îòíîñèòñÿ ïðî-
áëåìà ìàãíèòíîé ñâÿçè ìåæäó æèäêèì 3He è òâåð-
äîòåëüíûì ñóáñòðàòîì. Îáíàðóæåííîå áîëåå
30 ëåò íàçàä àíîìàëüíî ìàëîå òåïëîâîå ñîïðî-
òèâëåíèå (ñîïðîòèâëåíèå Êàïèöû) íà ãðàíèöå
æèäêîãî 3He ñ öåðèé-ìàãíèåâûì íèòðàòîì ïðè
T = 10 ìÊ [1,2] ñòèìóëèðîâàëî àêòèâíîå èññëåäî-
âàíèå ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ æèäêîãî 3He, ãðàíè÷à-
© Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé, 2002
ùåãî ñ òâåðäûì òåëîì. Âïîëíå åñòåñòâåííî, ÷òî
ïðè èññëåäîâàíèÿõ ïîäîáíîãî ðîäà íåîáõîäèìî
çíàòü êàê ôèçè÷åñêèå ñâîéñòâà îáîèõ êîìïîíåí-
òîâ, òàê è ñîñòîÿíèå ãðàíèöû ðàçäåëà.
Èññëåäîâàíèÿ ñâîéñòâ êâàíòîâîé ôåðìè-æèä-
êîñòè — æèäêîãî 3He — ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ
êàê ñ òî÷êè çðåíèÿ ôóíäàìåíòàëüíîé íàóêè, òàê è
ñ ïðèêëàäíîé òî÷êè çðåíèÿ. ßâëÿÿñü åäèíñòâåí-
íîé ïðèðîäíîé ôåðìè-æèäêîñòüþ, æèäêèé 3He —
óíèêàëüíàÿ ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ áàçà äëÿ ïðîâåðêè
ìíîãèõ òåîðåòè÷åñêèõ ïîëîæåíèé ñîâðåìåííîé
ôèçèêè. Òàê, íàïðèìåð, îòêðûòèå â 1971 ã. ñâåðõ-
òåêó÷åñòè â æèäêîì 3He [3] ïîçâîëèëî ïðîâåðèòü
òàêèå èäåè ñîâðåìåííîé òåîðåòè÷åñêîé ôèçèêè,
êàê îäíîâðåìåííîå ñóùåñòâîâàíèå â ñèñòåìå íå-
ñêîëüêèõ íàðóøåííûõ ñèììåòðèé, òîïîëîãè÷åñ-
êèå äåôåêòû ïîëÿ ïàðàìåòðà ïîðÿäêà è ò.ä. [4]. Ñ
äðóãîé ñòîðîíû, ñâåðõòåêó÷èé æèäêèé 3He ïðåä-
ñòàâëÿåò ñîáîé ñèñòåìó ñ àíèçîòðîïíîé ñâåðõòåêó-
÷åñòüþ è ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ èçó÷åíèå åãî ñâîéñòâ
ìîæåò ñïîñîáñòâîâàòü áîëåå ãëóáîêîìó ïîíèìà-
íèþ ôèçèêè ñâåðõïðîâîäèìîñòè, ïðîöåññîâ â ðàí-
íåé Âñåëåííîé è ïðèðîäû íåéòðîííûõ çâåçä (ñì.,
íàïðèìåð, [5]).
Óíèêàëüíîå ñâîéñòâî æèäêîãî 3He, æèäêîãî
4He è èõ ðàñòâîðîâ áëàãîäàðÿ áîëüøîé âåëè÷èíå
íóëåâûõ êîëåáàíèé àòîìîâ ñîõðàíÿòü æèäêîå
ñîñòîÿíèå (ïðè äàâëåíèè íàñûùåííûõ ïàðîâ)
âïëîòü äî àáñîëþòíîãî íóëÿ äåëàþò èõ íåçàìåíè-
ìûìè ðàáî÷èìè âåùåñòâàìè íèçêîòåìïåðàòóðíîé
ôèçèêè. Ïðè ýòîì, êîíå÷íî æå, âàæíóþ ðîëü
èãðàåò çíàíèå ïðîöåññîâ òåïëîîáìåíà ìåæäó
ýòèìè êâàíòîâûìè æèäêîñòÿìè è òâåðäîòåëüíûìè
âåùåñòâàìè.  ñëó÷àå æèäêîãî 3He îäíèì èç âîç-
ìîæíûõ êàíàëîâ òåïëîïåðåäà÷è ÿâëÿåòñÿ ìàãíèò-
íàÿ ñâÿçü — ïåðåíîñ ýíåðãèè ìåæäó ìàãíèòíûìè
ñòåïåíÿìè ñâîáîäû òâåðäîãî òåëà è ÿäåðíîé ñïè-
íîâîé ñèñòåìîé æèäêîãî 3He.
 êà÷åñòâå òâåðäîòåëüíîãî ñóáñòðàòà â èññëåäî-
âàíèÿõ ìàãíèòíîé ñâÿçè âûáèðàëè ðàçëè÷íûå âå-
ùåñòâà (äèýëåêòðè÷åñêèå ïîðîøêè, ìåòàëëè-
÷åñêèå ïîðîøêè, ñòåêëà). Îäíèìè èç âåñüìà
ïåðñïåêòèâíûõ âåùåñòâ äëÿ èçó÷åíèÿ ìàãíèòíîãî
êàíàëà ïåðåäà÷è ýíåðãèè îò æèäêîãî 3He ê òâåð-
äîìó òåëó è îáðàòíî ÿâëÿþòñÿ ìàãíèòíî-àíèçî-
òðîïíûå äèýëåêòðè÷åñêèå âàí-ôëåêîâñêèå ïàðà-
ìàãíåòèêè. Âïåðâûå ýôôåêòû ìàãíèòíîé ñâÿçè â
ïîäîáíûõ ñèñòåìàõ íàáëþäàëèñü â ëàáîðàòîðèè
ìàãíèòíîé ðàäèîñïåêòðîñêîïèè Êàçàíñêîãî ãîñó-
íèâåðñèòåòà [6,7].
Îñîáûé êëàññ òâåðäîòåëüíûõ ìàãíåòèêîâ —
âàí-ôëåêîâñêèå ïàðàìàãíåòèêè — èçó÷àþòñÿ äî-
ñòàòî÷íî äàâíî. Ñèëüíîå ñâåðõòîíêîå âçàèìîäåé-
ñòâèå äåëàåò ýòè âåùåñòâà âåñüìà èíòåðåñíûìè ñ
òî÷êè çðåíèÿ èññëåäîâàíèé ýëåêòðîííî-ÿäåðíîãî
ìàãíåòèçìà. Èíäóöèðîâàííîå íà ÿäðå ðåäêîçå-
ìåëüíîãî âàí-ôëåêîâñêîãî èîíà ìàãíèòíîå ïîëå
âî ìíîãî ðàç ïðåâûøàåò âíåøíåå ïðèëîæåííîå
ìàãíèòíîå ïîëå, òàê ÷òî ÷àñòîòû ÿäåðíîãî ìàãíèò-
íîãî ðåçîíàíñà (ßÌÐ) â òàêèõ ñèñòåìàõ çàíèìà-
þò ïðîìåæóòî÷íîå ïîëîæåíèå ìåæäó îáû÷íûìè
ßÌÐ ÷àñòîòàìè è ÷àñòîòàìè ýëåêòðîííîãî ïàðà-
ìàãíèòíîãî ðåçîíàíñà (ÝÏÐ), ÷òî ïîçâîëÿåò ãî-
âîðèòü î òàê íàçûâàåìîì «óñèëåííîì» ÿäåðíîì
ìàãíèòíîì ðåçîíàíñå. Èíòåðìåòàëëè÷åñêèå âàí-
ôëåêîâñêèå ïàðàìàãíåòèêè îáû÷íî îáëàäàþò êó-
áè÷åñêîé ñèììåòðèåé, â òî âðåìÿ êàê áîëü-
øèíñòâî äèýëåêòðè÷åñêèõ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðà-
ìàãíåòèêîâ èìåþò ñèììåòðèþ íèæå êóáè÷åñêîé,
òàê ÷òî äëÿ íèõ õàðàêòåðíà àíèçîòðîïèÿ ýôôåê-
òèâíîãî ãèðîìàãíèòíîãî îòíîøåíèÿ ÿäåð âàí-ôëå-
êîâñêîãî èîíà [8]. Âåñüìà ñèëüíàÿ çàâèñèìîñòü
÷àñòîò ßÌÐ îò íàïðàâëåíèÿ ïðèëîæåííîãî ìàã-
íèòíîãî ïîëÿ ïîçâîëÿåò äîáèâàòüñÿ ñîâïàäåíèÿ
ðåçîíàíñíûõ ÷àñòîò ÿäåðíûõ ñïèíîâ âàí-ôëåêîâ-
ñêèõ èîíîâ è æèäêîãî 3He, ò.å. íàáëþäàòü ðåçî-
íàíñíóþ ìàãíèòíóþ ñâÿçü. Îòìåòèì çäåñü, ÷òî
ïîäîáíàÿ ðåçîíàíñíàÿ ñâÿçü íàáëþäàëàñü òîëüêî
â ýêñïåðèìåíòàõ íà îäíîì èç äèýëåêòðè÷åñêèõ
âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ — ýòèëñóëüôàòå
òóëèÿ [6], ïðè ýòîì âñå çàâèñåëî îò ñîñòîÿíèÿ
êðèñòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè (äàííûé êðèñòàëë
íå äîïóñêàåò äëèòåëüíîãî âàêóóìèðîâàíèÿ) è, êàê
ñëåäñòâèå, íå áûëî ïîëíîé âîñïðîèçâîäèìîñòè ðå-
çóëüòàòîâ.  ýêñïåðèìåíòàõ ñ àíàëîãè÷íûì äèý-
ëåêòðè÷åñêèì âàí-ôëåêîâñêèì ïàðàìàãíåòèêîì —
äâîéíûì ôòîðèäîì òóëèÿ LiTmF4 , êîòîðûé îáëà-
äàåò áîëåå ñòîéêîé ê âíåøíèì âîçäåéñòâèÿì êðèñ-
òàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ, ýôôåêò ðåçîíàíñíîé
ìàãíèòíîé ñâÿçè âîîáùå íå íàáëþäàëñÿ [7]. Îä-
íàêî ñîìíåíèé â ñóùåñòâîâàíèè ïîäîáíîãî ýô-
ôåêòà íå áûëî, òàê êàê ñïóñòÿ ïÿòü ëåò Ðè÷àðäñîí
ñ ñîòðóäíèêàìè [9] íàáëþäàëè àíàëîãè÷íûé ýô-
ôåêò ðåçîíàíñíîé ìàãíèòíîé ñâÿçè ÿäåðíûõ ñïè-
íîâ àçîòà 14N è æèäêîãî 3He. Â ýòèõ ýêñïå-
ðèìåíòàõ ðåçîíàíñíûå óñëîâèÿ îáåñïå÷èâàëèñü
íàëè÷èåì íà÷àëüíîãî ðàñùåïëåíèÿ è ìåíüøèì ãè-
ðîìàãíèòíûì îòíîøåíèåì ÿäåðíûõ ñïèíîâ àçîòà
(I = 1) ïî ñðàâíåíèþ ñ ÿäåðíûìè ñïèíàìè 3He
(I = 1/2), íå îáëàäàþùèìè íà÷àëüíûì ðàñùåï-
ëåíèåì. Îòñþäà îäíîçíà÷íî ñëåäîâàëî, ÷òî íåîá-
õîäèìî ïîñëåäîâàòåëüíîå è ãëóáîêîå èçó÷åíèå ïî-
âåðõíîñòè òâåðäîòåëüíîãî ñóáñòðàòà è âíåøíèõ
âîçäåéñòâèé, ïðèâîäÿùèõ ê èçìåíåíèþ åãî ñî-
ñòîÿíèÿ.
Îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò èçó÷åíèå ñâîéñòâ
äèýëåêòðè÷åñêèõ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ
â ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ è ïðè ñâåðõíèçêèõ
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
432 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
òåìïåðàòóðàõ (ñì. îáçîð [10]), à òàêæå ìàãíèòíîé
ñâÿçè ñ íèìè æèäêîãî 3He â ýòèõ óñëîâèÿõ. Ïî-
äîáíûå èññëåäîâàíèÿ ïðåäñòàâëÿþò èíòåðåñ íå
òîëüêî ñ ôóíäàìåíòàëüíîé, íî è ñ ïðèêëàäíîé
òî÷êè çðåíèÿ. Íàïðèìåð, òîëüêî â òàêèõ óñëîâè-
ÿõ ìîæíî ïîëó÷èòü âûñîêîïîëÿðèçîâàííîå (ñïè-
íîâîå) ñîñòîÿíèå æèäêîãî 3He. Ñïèí-ïîëÿðè-
çîâàííûå ôåðìè-ñèñòåìû ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé
îñîáîå ñîñòîÿíèå ìàòåðèè, îáëàäàþùåå íîâûìè,
âåñüìà íåòðèâèàëüíûìè ñâîéñòâàìè, ïîçâîëÿþ-
ùèìè ïðîëèòü ñâåò íà ìíîãèå ôóíäàìåíòàëüíûå
ïðîáëåìû ñîâðåìåííîé ôèçèêè [11–25]. Ñ äðóãîé
ñòîðîíû, ìíîãîîáåùàþùèå ïðèìåíåíèÿ ãèïåðïî-
ëÿðèçîâàííîãî ãàçîîáðàçíîãî 3He â ìåäèöè-
íå [26–32] ñòàâÿò âîïðîñ î ìåõàíèçìàõ ïîëÿðèçà-
öèè ôåðìè-ñèñòåìû èç ÷èñòî ôóíäàìåíòàëüíîãî â
îáëàñòü ïðèêëàäíûõ çàäà÷.
Íà ñåãîäíÿøíèé äåíü âûñîêîïîëÿðèçîâàííîå
ñîñòîÿíèå æèäêîãî 3He ïîëó÷àþò äâóìÿ îñíîâíû-
ìè ìåòîäàìè:
1) îïòè÷åñêàÿ íàêà÷êà ãàçîîáðàçíîãî 3He
[33,34] è äàëüíåéøåå áûñòðîå îæèæåíèå [34];
2) ïîëÿðèçàöèÿ òâåðäîãî 3He ìåòîäîì «ãðóáîé
ñèëû» ïðè ñâåðõíèçêèõ òåìïåðàòóðàõ è â ñèëü-
íûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ è äàëüíåéøåå áûñòðîå
ïëàâëåíèå [35–37].
 ýòîì ïëàíå îäíèì èç âîçìîæíûõ ìåòîäîâ
ïîëÿðèçàöèè æèäêîãî 3He ìîãëà áû ñëóæèòü
ïåðåäà÷à âûñîêîïîëÿðèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ ìàã-
íèòíûõ ìîìåíòîâ òâåðäîãî òåëà ê ÿäåðíûì ñïè-
íàì æèäêîãî 3He ïîñðåäñòâîì ìàãíèòíîé ñâÿçè. Â
ñâÿçè ñ ýòèì ïðåäñòàâëÿåò íåñîìíåííûé èíòåðåñ
èññëåäîâàíèå âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ äèíà-
ìè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè ÿäåð òâåðäîòåëüíîãî ñóá-
ñòðàòà äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîé ïîëÿðèçàöèè ÿäåð-
íûõ ñïèíîâ æèäêîãî 3He.
Íàêîíåö, â ïðîáëåìå ìàãíèòíîé ñâÿçè âàæíóþ
ðîëü èãðàåò çíàíèå ôèçè÷åñêîãî ñîñòîÿíèÿ ãðàíè-
öû ðàçäåëà æèäêèé 3He—òâåðäîå òåëî. Ïðè äî-
ñòàòî÷íî íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ çà ñ÷åò äîâîëüíî
âûñîêîãî ïîòåíöèàëà àäñîðáöèè íà ïîâåðõíîñòè
òâåðäîãî òåëà ñóùåñòâóþò íåñêîëüêî àòîìíûõ
ñëîåâ òâåðäîòåëüíîé ïëåíêè 3He, ìàãíåòèçì êîòî-
ðîé èãðàåò êëþ÷åâóþ ðîëü â ïðîöåññàõ ïåðåäà÷è
íàìàãíè÷åííîñòè îò æèäêîãî 3He ê òâåðäîìó
òåëó. Êðîìå òîãî, ñàìà ïîâåðõíîñòü òâåðäîãî òåëà
îáëàäàåò ôèçè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, îòëè÷íûìè
îò ñâîéñòâ îáúåìíîãî òåëà. Èññëåäîâàíèÿ ýòèõ
ñâîéñòâ, íåñîìíåííî, ìîãëè áû ñóùåñòâåííî óëó÷-
øèòü íàøå ïîíèìàíèå ïðèðîäû ìàãíèòíîé ñâÿçè
æèäêîãî 3He è òâåðäîòåëüíîãî ñóáñòðàòà.
Âñå èçëîæåííîå âûøå ñâèäåòåëüñòâîâàëî î íå-
îáõîäèìîñòè êîìïëåêñíîãî èçó÷åíèÿ ïðîöåññîâ
ìàãíèòíîé ñâÿçè æèäêîãî 3He è òâåðäîòåëüíîãî
ñóáñòðàòà, âêëþ÷àþùåãî â ñåáÿ èññëåäîâàíèÿ êàê
ñàìèõ ãðàíè÷àùèõ ñðåä, òàê è ÿâëåíèé íåïîñðåä-
ñòâåííî íà ãðàíèöå ðàçäåëà. Äàííûé îáçîð ïîñâÿ-
ùåí èçëîæåíèþ îñíîâíûõ ðåçóëüòàòîâ íàøèõ ýêñ-
ïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ èññëåäîâàíèé
ñâîéñòâ æèäêîãî 3He, íàõîäÿùåãîñÿ â êîíòàêòå ñ
äèýëåêòðè÷åñêèì âàí-ôëåêîâñêèì ïàðàìàãíåòè-
êîì — äâîéíûì ôòîðèäîì òóëèÿ LiTmF4 — è åãî
äèàìàãíèòíûì àíàëîãîì LiYF4 .  ïåðâîé ÷àñòè
îáçîðà ìû êðàòêî ðåçþìèðóåì äàííûå, ïîëó÷åí-
íûå ïðè èññëåäîâàíèÿõ ìàãíèòíîé ñâÿçè æèäêîãî
3He ñ ðàçëè÷íûìè òâåðäîòåëüíûìè ñóáñòðàòàìè.
Âòîðîé ðàçäåë ïîñâÿùåí èçëîæåíèþ îñíîâíûõ
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ è òåîðåòè÷åñêèõ äàííûõ, ïî-
ëó÷åííûõ ïðè èññëåäîâàíèè ìàãíèòíîé ñâÿçè
æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ êðèñòàëëàìè è ìåëêî-
äèñïåðñíûìè ïîðîøêàìè LiTmF4 è LiYF4 . Â çà-
êëþ÷åíèè ðåçþìèðîâàíû îñíîâíûå ðåçóëüòàòû.
1. Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He è
òâåðäîòåëüíîãî ñóáñòðàòà
Âïåðâûå âîïðîñ î ìàãíèòíîé ñâÿçè æèäêîãî
3He è òâåðäîòåëüíîãî ñóáñòðàòà âîçíèê â 1965
ãîäó ïîñëå ñåðèè ýêñïåðèìåíòîâ Àáåëÿ ñ ñîòðóä-
íèêàìè [1] ïî èçìåðåíèþ òåïëîåìêîñòè æèäêîãî
3He ïðè íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ, â êîòîðûõ áûëè
îáíàðóæåíû àíîìàëèè â òåìïåðàòóðíîì ïîâåäå-
íèè óäåëüíîé òåïëîåìêîñòè æèäêîãî 3He. Çàìå-
òèì, ÷òî â äåéñòâèòåëüíîñòè ýòîò âîïðîñ èìååò
áîëåå äëèòåëüíóþ èñòîðèþ: åùå â ðàáîòàõ Ðîìå-
ðà [38,39] áûëî óñòàíîâëåíî âëèÿíèå ñòåíîê êîí-
òåéíåðà íà ðåëàêñàöèþ ñïèíîâ æèäêîãî 3He. Èç
àíàëèçà êàðòèíû óñòàíîâëåíèÿ òåïëîâîãî ðàâíî-
âåñèÿ ìåæäó æèäêèì 3He è öåðèé-ìàãíèåâûì íèò-
ðàòîì (ÖÌÍ) Mg3La2(NO3)12⋅24H2O:Ce3+, èñ-
ïîëüçóåìûì â ýêñïåðèìåíòàõ Àáåëÿ [1] äëÿ
îõëàæäåíèÿ è èçìåðåíèÿ òåìïåðàòóðû æèäêîãî
3He, áûëà ýêñïåðèìåíòàëüíî ðàññ÷èòàíà âåëè÷èíà
òåïëîâîãî ñîïðîòèâëåíèÿ íà ãðàíèöå æèäêèé
3He—ÖÌÍ ïðè òåìïåðàòóðàõ 2–15 ìÊ [2]. Ïîëó-
÷åííîå çíà÷åíèå îêàçàëîñü àíîìàëüíî ìàëûì è íå
îïèñûâàëîñü â ðàìêàõ òåîðèè òåïëîâîãî (ôîíîí-
íîãî) ñîïðîòèâëåíèÿ Êàïèöû. Òåîðèÿ àêóñòè÷åñ-
êîãî ñîïðîòèâëåíèÿ Êàïèöû ìåæäó æèäêèì 3He è
òâåðäûì òåëîì áûëà ðàçðàáîòàíà Áåêàðåâè÷åì è
Õàëàòíèêîâûì [40] è Ãàâîðå [41]. Ñóòü åå â òîì,
÷òî ââèäó ñóùåñòâåííîé ðàçíèöû ñêîðîñòåé ôîíî-
íîâ â òâåðäîì òåëå è â æèäêîì 3He òîëüêî íè÷-
òîæíàÿ èõ ÷àñòü (10−5) ïðîíèêàåò èç æèäêîñòè â
òâåðäîòåëüíûé ñóáñòðàò. Ïðè ýòîì ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî
ïðè T < 0,1 Ê ýíåðãèÿ ôîíîíîâ òâåðäîãî òåëà
ïåðåäàåòñÿ êîëëåêòèâíûì ìîäàì íóëåâîãî çâóêà â
æèäêîì 3He. Äëÿ âåëè÷èíû ñîïðîòèâëåíèÿ Êàïè-
öû, îïðåäåëÿåìîé ñëåäóþùèì îáðàçîì:
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5 433
RK =
∂Q
.
∂T
−1
, (1.1)
ãäå Q
.
îçíà÷àåò òåïëîâîé ïîòîê ÷åðåç åäèíèöó
ïëîùàäè ãðàíèöû æèäêèé 3He—òâåðäîå òåëî,
òåîðèÿ [42] ñ ó÷åòîì âêëàäà ïîïåðå÷íîãî íóëåâîãî
çâóêà äàåò òåìïåðàòóðíóþ çàâèñèìîñòü òåïëîâîãî
ñîïðîòèâëåíèÿ âèäà RK ∼ T −3:
RK =
15h−3ρsvT
3
2π2ρlkB
4T3(a1cL0 + a2cT0)F
. (1.2)
Çäåñü ρs è ρl îçíà÷àþò ïëîòíîñòè òâåðäîãî òåëà è
æèäêîãî 3He ñîîòâåòñòâåííî, vT — ñêîðîñòü ïî-
ïåðå÷íûõ ôîíîíîâ â òâåðäîì òåëå, cL0 è cT0 —
ñêîðîñòè ïðîäîëüíîãî è ïîïåðå÷íîãî íóëåâîãî
çâóêà â íîðìàëüíîì æèäêîì 3He, F — ôóíêöèÿ
ïëîòíîñòåé è ñêîðîñòåé ôîíîíîâ òâåðäîãî òåëà è
æèäêîãî 3He. Ïàðàìåòðû a1 è a2 èìåþò âåëè÷èíû
ïîðÿäêà åäèíèöû è âûðàæàþòñÿ ÷åðåç ïàðàìåòðû
òåîðèè ôåðìè-æèäêîñòè Ëàíäàó F0 è F1 .
 1968 ãîäó Óèòëè [43] âïåðâûå ïðåäëîæèë
êà÷åñòâåííî íîâûé ïîäõîä äëÿ îïèñàíèÿ àíîìàëü-
íî ìàëîãî òåïëîâîãî ñîïðîòèâëåíèÿ íà ãðàíèöå
æèäêîãî 3He è òâåðäîãî òåëà [1,2]. Â ýòîé ðàáîòå
ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî êðîìå ôîíîííîãî ìåõàíèçìà
ïåðåäà÷è ýíåðãèè ÷åðåç ãðàíèöó æèäêèé 3He—
ÖÌÍ ñóùåñòâóåò ñïèíîâûé ìåõàíèçì è ýíåðãèÿ
ìîæåò ïåðåäàâàòüñÿ íåïîñðåäñòâåííî èç ñïèíîâîé
ñèñòåìû ÖÌÍ (Ce3+:g || = 0,25, g⊥ = 1,84 [44])
ê ñïèí-ñèñòåìå æèäêîãî 3He. Ïðè òåìïåðàòóðàõ
íèæå 20 ìÊ ñïèíîâûé ìåõàíèçì ñòàíîâèòñÿ äîìè-
íèðóþùèì íàä ôîíîííûì. Ýòè ðàáîòû ïîëîæèëè
íà÷àëî íîâîìó íàïðàâëåíèþ ôóíäàìåíòàëüíûõ
èññëåäîâàíèé ïîâåðõíîñòíûõ ýôôåêòîâ â ñèñòåìå
3He—òâåðäîå òåëî. Î÷åíü ìíîãî ðàáîò ïîñâÿùåíî
èññëåäîâàíèþ ýôôåêòîâ ìàãíèòíîé ñâÿçè ìåæäó
ÿäåðíûìè ñïèíàìè æèäêîãî 3He è ìàãíèòíûìè
ìîìåíòàìè â òâåðäîòåëüíîì ñóáñòðàòå, ïðè÷åì â
êà÷åñòâå ïîñëåäíåãî âûáèðàëèñü ðàçëè÷íûå âåùå-
ñòâà êàê ïî õèìè÷åñêîìó ñîñòàâó, òàê è ïî ôèçè-
÷åñêîìó ñîñòîÿíèþ (ïîëèìåðû, ïîðîøêè, ñòåêëà,
ìîíîêðèñòàëëû è ò.ä.). Îäíàêî, íåñìîòðÿ íà èí-
òåíñèâíûå èññëåäîâàíèÿ â òå÷åíèå òðèäöàòè ëåò,
ïîëíîãî ïîíèìàíèÿ ìåõàíèçìà ìàãíèòíîé ñâÿçè
òàê è íå äîñòèãíóòî. Äàííûå ðàçëè÷íûõ ýêñïåðè-
ìåíòîâ çà÷àñòóþ íå ñîãëàñóþòñÿ äðóã ñ äðóãîì, à
â íåêîòîðûõ ñëó÷àÿõ âîîáùå íå îáíàðóæèâàþò
ìàãíèòíîé ñâÿçè íà ãðàíèöå òâåðäîå òåëî—æèä-
êèé 3He. Â öåëîì èññëåäîâàíèÿ ìàãíèòíîé ñâÿçè
æèäêîãî 3He è òâåðäîãî òåëà ìîæíî óñëîâíî êëàñ-
ñèôèöèðîâàòü ïî äâóì íàïðàâëåíèÿì:
1) ìàãíèòíàÿ ñâÿçü ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî
3He è ýëåêòðîííûõ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ òâåðäîãî
òåëà [45–55];
2) ìàãíèòíàÿ ñâÿçü ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî
3He è ÿäåðíûõ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ òâåðäîãî
òåëà [56–72].
Âàí-ôëåêîâñêèé ïàðàìàãíåòèçì ïî âåëè÷èíå
ýôôåêòèâíîãî ãèðîìàãíèòíîãî îòíîøåíèÿ çàíèìà-
åò êàê áû «ïðîìåæóòî÷íîå» ïîëîæåíèå ìåæäó
îáû÷íûìè ýëåêòðîííûì è ÿäåðíûì ìàãíåòèçìîì
(ñì., íàïðèìåð, [10]), ïîýòîìó â ïðèâåäåííóþ
âûøå êëàññèôèêàöèþ ìîæíî äîáàâèòü òðåòüå íà-
ïðàâëåíèå — ìàãíèòíàÿ ñâÿçü ÿäåðíûõ ñïèíîâ
æèäêîãî 3He è ïîëÿðèçàöèîííûõ ìàãíèòíûõ ìî-
ìåíòîâ òâåðäîòåëüíûõ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàã-
íåòèêîâ [6,7,73,74].
Íå èìåÿ âîçìîæíîñòè â íàñòîÿùåì îáçîðå ïîë-
íîñòüþ îñâåòèòü äàííóþ ïðîáëåìó è âñå ïðåäëî-
æåííûå ïîäõîäû ê åå èññëåäîâàíèÿì, êðàòêî ðàñ-
ñìîòðèì ñîâðåìåííîå ñîñòîÿíèå ïðîáëåìû.
Ïðåæäå âñåãî îòìåòèì, ÷òî íàáëþäåíèÿ ïðÿìîé
«ðåçîíàíñíîé» ñâÿçè ìåæäó ÿäåðíûìè ñïèíàìè
æèäêîãî 3He è ìàãíèòíûìè ìîìåíòàìè òâåðäîãî
òåëà äîñòàòî÷íî ðåäêè è áîëüøàÿ ðîëü â ïðîöåññå
îáìåíà íàìàãíè÷åííîñòüþ ìåæäó æèäêèì 3He è
òâåðäîòåëüíûì ñóáñòðàòîì îòâîäèòñÿ òâåðäîòåëü-
íîé ïëåíêå 3He, àäñîðáèðîâàííîé íà ïîâåðõíîñòè
ñóáñòðàòà (ýòîò âîïðîñ è ñâîéñòâà ïëåíêè ïîäðîá-
íî èçëîæåíû â [75,76]).
Òâåðäûé «îáúåìíûé» 3He (òðåõìåðíûé) è ïî-
âåðõíîñòíûé 3He (äâóìåðíûé) ÿâëÿþòñÿ ïðå-
êðàñíûìè ìîäåëüíûìè îáúåêòàìè äëÿ èçó÷åíèÿ
ïðîöåññîâ ñïèíîâîãî óïîðÿäî÷åíèÿ. Ýòèì îáúÿñ-
íÿåòñÿ î÷åíü áîëüøîé ñïåêòð ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
ðàáîò ïî èçó÷åíèþ ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòíîãî 3He (â
êà÷åñòâå ñóáñòðàòà áðàëèñü ðàçëè÷íûå âåùåñòâà:
ïëåíêà Mylar, ãðàôèò, ãðàôîéë, ñåðåáðÿíàÿ ïóä-
ðà, ïîðèñòîå ñòåêëî Vycor è äð.).
Òâåðäûé «îáúåìíûé» 3He èìååò ñêëîííîñòü ê
àíòèôåððîìàãíèòíîìó óïîðÿäî÷åíèþ ñ òåìïåðà-
òóðîé ïåðåõîäà â àíòèôåððîìàãíèòíîå ñîñòîÿíèå
ïîðÿäêà 1,1 ìÊ.
Àäñîðáèðîâàííûé 3He èçìåíÿåò ñâîè õàðàêòå-
ðèñòèêè â çàâèñèìîñòè îò êîëè÷åñòâà àòîìîâ, íà-
õîäÿùèõñÿ íà ïîâåðõíîñòè ñóáñòðàòà. Ìåòîäàìè
äèôðàêöèè íåéòðîíîâ è ïî èçìåðåíèþ òåïëîåì-
êîñòè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïåðâûé àäñîðáèðîâàí-
íûé ìîíîñëîé ïðîÿâëÿåò ñåáÿ êàê òâåðäîòåëüíàÿ
ïëåíêà. Ýòî ñâÿçàíî ñ òåì, ÷òî ïîâåðõíîñòíûå
àòîìû 3He íàõîäÿòñÿ ïîä äåéñòâèåì ñèë Âàí äåð
Âààëüñà ñî ñòîðîíû ïîäëîæêè. Ïîòåíöèàë ýòèõ
ñèë äîñòàòî÷íî êîðîòêîäåéñòâóþùèé, áûñòðî
óáûâàþùèé ñ ðàññòîÿíèåì äî ñóáñòðàòà. Õàðàê-
òåðíûå çíà÷åíèÿ [49,77,78] äëÿ ïîòåíöèàëà àä-
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
434 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
ñîðáöèè ñëåäóþùèå: îñíîâíîå ñîñòîÿíèå îòäåëü-
íîãî àòîìà 3He, àäñîðáèðîâàííîãî íà ãðàôèòå,
õàðàêòåðèçóåòñÿ ýíåðãèåé ëîêàëèçàöèè 136 Ê,
ïåðâîå âîçáóæäåííîå ñîñòîÿíèå 64 Ê, ðàçíîñòü
ìåæäó íèìè ïðåäñòàâëÿåò ýíåðãèþ äåëîêàëèçàöèè
72 Ê. Ýíåðãèÿ äåëîêàëèçàöèè èç âòîðîãî àòîìíî-
ãî ñëîÿ àäñîðáèðîâàííîãî 3He ñóùåñòâåííî íèæå
— ïîðÿäêà 10 Ê. Ýòè âåëè÷èíû ïîêàçûâàþò, íà-
ñêîëüêî ñèëüíî àäñîðáèðîâàííûé 3He óäåðæèâà-
åòñÿ ïîäëîæêîé. ×òî êàñàåòñÿ äâèæåíèÿ àòîìîâ
3He â àäñîðáèðîâàííîé ïëåíêå, òî ïðè òåìïåðàòó-
ðàõ æèäêîãî ãåëèÿ òàêîâûì ÿâëÿåòñÿ êâàíòîâîå
òóííåëèðîâàíèå àòîìîâ 3He.
Ìàãíèòíûå ñâîéñòâà àäñîðáèðîâàííîãî 3He è
èõ èçìåíåíèå ñ óâåëè÷åíèåì ÷èñëà àòîìîâ â àä-
ñîðáèðîâàííîì ñëîå äîñòàòî÷íî õîðîøî èçó÷å-
íû [79–81]. Íàìàãíè÷åííîñòü 3He ïîä÷èíÿåòñÿ
çàêîíó Êþðè—Âåéññà:
M =
CH0
T − ∆
, (1.3)
ãäå ∆ — êîíñòàíòà Âåéññà, C — êîíñòàíòà Êþðè.
Òàê, ïðè ìàëîì ÷èñëå ìîëåêóë íà ïîâåðõíîñòè
ñóáñòðàòà îí èìååò ñêëîííîñòü ê àíòèôåððîìàã-
íèòíîìó óïîðÿäî÷åíèþ (∆ < 0). Ïðè óâåëè÷åíèè
÷èñëà ìîëåêóë 3He â ñëîå ìàãíèòíûå ñâîéñòâà
èçìåíÿþòñÿ íà ôåððîìàãíèòíûå. Êîíñòàíòà îá-
ìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ J, ïðèâîäÿùåãî ê ôåððî-
ìàãíèòíîìó óïîðÿäî÷åíèþ, ìîæåò áûòü îöåíåíà
èç ñëåäóþùåãî ñîîòíîøåíèÿ: J ≈ 3∆. Ïîñêîëüêó
∆ äëÿ ìîíîñëîÿ 3He ïîðÿäêà 3 ìÊ, êîíñòàíòà
îáìåííîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ñîñòàâèò îêîëî 10 ìÊ.
Ñ ïîñëåäóþùèì óâåëè÷åíèåì òîëùèíû àäñîðáè-
ðîâàííîãî ñëîÿ ñâîéñòâà ïåðâîãî ìîíîñëîÿ ñèëüíî
ìåíÿþòñÿ, òàê êàê åãî ïëîòíîñòü âîçðàñòàåò ïîä
âîçäåéñòâèåì âûøåëåæàùèõ ñëîåâ 3He. Â èòîãå
ïîñëå «óêëàäêè» áîëåå ÷åì 3 ñëîåâ âåñü àäñîð-
áèðîâàííûé 3He ìîæåò áûòü îõàðàêòåðèçîâàí
êàê ôåððîìàãíèòíûé ñ òåìïåðàòóðîé Âåéññà ∆ =
= 0,5 ìÊ. Ïðè äàëüíåéøåì óâåëè÷åíèè òîëùèíû
ñëîÿ åãî ñâîéñòâà íå èçìåíÿþòñÿ.
 ðàáîòå [61] áûë ïðåäëîæåí ïðÿìîé ìåõà-
íèçì âçàèìîäåéñòâèÿ 3He–19F (DLX-6000). Àâòî-
ðàìè áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ïåðåíîñ íàìàãíè÷åí-
íîñòè ìåæäó äâóìÿ çååìàíîâñêèìè ðåçåðâóàðàìè
îñóùåñòâëÿåòñÿ áëàãîäàðÿ ìîäóëÿöèè äèïîëü-äè-
ïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ 3He–19F êâàíòîâûì
òóííåëèðîâàíèåì (êâàíòîâûì äâèæåíèåì) àòîìîâ
3He â àäñîðáèðîâàííîì ñëîå. Âñå äðóãèå òèïû
äâèæåíèÿ â ïîòåíöèàëå òàêîé âåëè÷èíû ïðè òåì-
ïåðàòóðàõ æèäêîãî ãåëèÿ çàïðåùåíû. Ïîýòîìó
âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü ðàññìîòðåòü âëèÿíèå
ìàãíåòèçìà àäñîðáèðîâàííîãî 3He íà ñâîéñòâà
æèäêîãî 3He â ñëó÷àå, êîãäà âêëàä ïîâåðõíîñò-
íûõ àòîìîâ ñóùåñòâåí (ïîðèñòûå ñòåêëà, ãðàôèò,
ìåëêîäèñïåðñíûå ïîðîøêè).
Ìíîãî÷èñëåííûå ýêñïåðèìåíòû ïî èçìåðåíèþ
íàìàãíè÷åííîñòè 3He â ïîðèñòûõ ñèñòåìàõ
(àòîìû 3He â ýòîì ñëó÷àå íàõîäÿòñÿ â îãðàíè÷åí-
íîé ãåîìåòðèè ïðîñòðàíñòâà ïîð) ïîêàçàëè, ÷òî
âåëè÷èíà ìàãíèòíîé âîñïðèèì÷èâîñòè òàêèõ ñèñ-
òåì ìîæåò áûòü îõàðàêòåðèçîâàíà âûðàæåíè-
åì [59]
χ =
(1 − f )C
TF
∗∗
+
fC
T − ∆
. (1.4)
Ïåðâîå ñëàãàåìîå îïèñûâàåò òåìïåðàòóðíî-íåçà-
âèñèìûé âêëàä âîñïðèèì÷èâîñòè Ïàóëè âûðîæ-
äåííîé ôåðìè-æèäêîñòè 3He (ïðè òåìïåðàòóðàõ
T < TF
∗∗ ; TF
∗∗ ∼ 0,5 Ê — òåìïåðàòóðà Ôåðìè), à
âòîðîå ñëàãàåìîå — âêëàä â âîñïðèèì÷èâîñòü àä-
ñîðáèðîâàííîãî ñëîÿ ôåððîìàãíèòíîãî 3He; f —
äîëÿ ïîâåðõíîñòíûõ àòîìîâ. Äëÿ ðàçëè÷íûõ ïî-
ðèñòûõ ñóáñòðàòîâ òåìïåðàòóðà Âåéññà èçìåíÿåò-
ñÿ â ïðåäåëàõ 0,2–0,8 ìÊ.  ñëó÷àå äîáàâëåíèÿ â
æèäêèé 3He íåáîëüøîãî êîëè÷åñòâà 4He âêëàä
òâåðäîòåëüíîãî ñëîÿ ïðîïàäàåò. Ýòî ïðîèñõîäèò
áëàãîäàðÿ òîìó, ÷òî êîýôôèöèåíò àäñîðáöèè 4He
ñóùåñòâåííî áîëüøå, ÷åì 3He [49].
Äëÿ îáúÿñíåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðåçóëü-
òàòîâ ïî ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He â
îáðàçöå DLX-6000 Õàììåë è Ðè÷àðäñîí ïðåäëî-
æèëè ìîäåëü ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He ïîñðåä-
ñòâîì òâåðäîòåëüíîé ïëåíêè àäñîðáèðîâàííîãî
3He [82]. Ìîäåëü îñíîâûâàåòñÿ íà òðåõ ãèïîòå-
çàõ: à) âåñü æèäêèé 3He ðåëàêñèðóåò ÷åðåç ïî-
âåðõíîñòíóþ ïëåíêó àäñîðáèðîâàííîãî 3He (÷òî
âïîëíå î÷åâèäíî, òàê êàê âðåìÿ ðåëàêñàöèè «îáú-
åìíîãî» æèäêîãî 3He ñîñòàâëÿåò îêîëî 1000 ñ
[38,39]); á) òâåðäîòåëüíûé ïîâåðõíîñòíûé 3He è
«îáúåìíûé» æèäêèé 3He îáìåíèâàþòñÿ íàìàãíè-
÷åííîñòüþ çà âðåìÿ ñóùåñòâåííî ìåíüøåå, ÷åì
âðåìÿ ðåëàêñàöèè àäñîðáèðîâàííîãî 3He (âûñî-
êèé êîýôôèöèåíò ñïèíîâîé äèôôóçèè â æèäêîì
3He D = 10−4 ñì2/c); â) âðåìÿ ðåëàêñàöèè 3He â
àäñîðáèðîâàííîì ñëîå íå çàâèñèò îò òåìïåðàòóðû
(íåçàâèñèìîñòü îò òåìïåðàòóðû âûòåêàåò èç òîãî,
÷òî â àäñîðáèðîâàííîì 3He ðàçðåøåí òîëüêî
êâàíòîâûé îáìåí). Ñ ó÷åòîì òîãî, ÷òî ìàãíèòíàÿ
âîñïðèèì÷èâîñòü ñèñòåìû îïèñûâàåòñÿ âûðàæå-
íèåì (1.4), àâòîðû ïîëó÷èëè ëèíåéíóþ çàâè-
ñèìîñòü îò òåìïåðàòóðû âðåìåíè ìàãíèòíîé ðå-
ëàêñàöèè æèäêîãî 3He ïðè òåìïåðàòóðàõ, íèæå
òåìïåðàòóðû Ôåðìè. Òàêîé ìåõàíèçì ðåëàêñàöèè
áóäåò, âîçìîæíî, ïðîÿâëÿòü ñåáÿ ïðè î÷åíü íèç-
êèõ òåìïåðàòóðàõ è â ñèñòåìàõ, ãäå îòíîøåíèå
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5 435
ïîâåðõíîñòíûõ àòîìîâ ê àòîìàì, ïðèíàäëåæàùèì
«îáúåìíîé» æèäêîñòè, íå òàê ìàëî.
Ïðè òåìïåðàòóðàõ æèäêîãî ãåëèÿ íàìàãíè÷åí-
íîñòü àäñîðáèðîâàííîãî ñëîÿ (à çíà÷èò, è åãî
ìàãíèòíàÿ òåïëîåìêîñòü) ïðåíåáðåæèìî ìàëû ïî
ñðàâíåíèþ ñ íàìàãíè÷åííîñòüþ «îáúåìíîãî» æèä-
êîãî 3He. Îòìåòèì çäåñü, ÷òî èññëåäîâàíèÿ
ñâîéñòâ àäñîðáèðîâàííîãî ñëîÿ 3He ïðîâîäèëèñü,
êàê ïðàâèëî, íà ñóáñòðàòàõ ñ äîñòàòî÷íî îäíîðîä-
íîé ïîâåðõíîñòüþ. Åñëè æå ïðèíÿòü âî âíèìàíèå
ðåàëüíóþ ôîðìó ïîâåðõíîñòè ìåëêîäèñïåðñíûõ
ïîðîøêîâ (ñì., íàïðèìåð, [83]), òî ìîæíî îæè-
äàòü ñóùåñòâåííîãî èçìåíåíèÿ ñâîéñòâ àäñîðáèðî-
âàííîãî ñëîÿ 3He.  ÷àñòíîñòè, ìîæíî ïðåäïî-
ëîæèòü, ÷òî âåñüìà ñèëüíûå íåîäíîðîäíîñòè
ïîâåðõíîñòè áóäóò ïðèâîäèòü ê îñëàáëåíèþ êîð-
ðåëÿöèé ìåæäó ìàãíèòíûìè ìîìåíòàìè àäñîðáè-
ðîâàííûõ àòîìîâ 3He, ÷òî áóäåò ïðîÿâëÿòüñÿ â
óìåíüøåíèè íàìàãíè÷åííîñòè è ìàãíèòíîé òåïëî-
åìêîñòè.
Âñå ïðèâåäåííûå âûøå äîâîäû ãîâîðÿò î íåñî-
ñòîÿòåëüíîñòè ìîäåëè [82] äëÿ îáúÿñíåíèÿ ðåëàê-
ñàöèè âñåãî «îáúåìíîãî» æèäêîãî 3He ÷åðåç àä-
ñîðáèðîâàííûé ñëîé ïðè ãåëèåâûõ òåìïåðàòóðàõ,
êîãäà òîëùèíà ýòîãî ñëîÿ î÷åíü ìàëà.  ýòîé
ñèòóàöèè äëÿ ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He íåîáõîäèì
ýíåðãåòè÷åñêèé ðåçåðâóàð ñ ñóùåñòâåííî áîëüøåé
òåïëîåìêîñòüþ. Òàêèì ðåçåðâóàðîì ìîæåò âûñòó-
ïàòü, íàïðèìåð, ðåçåðâóàð äåôåêòíûõ ïàðàìàã-
íèòíûõ öåíòðîâ, âîçíèêàþùèõ íà òâåðäîòåëüíîé
ïîâåðõíîñòè. Âíîâü âñòàåò âîïðîñ î äåòàëüíîì
èññëåäîâàíèè ôèçè÷åñêèõ ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòè
òâåðäîòåëüíîãî ñóáñòðàòà è åå ðîëè â ïðîöåññàõ
ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He.
Îäíàêî ïðè íàëè÷èè âåñüìà ñèëüíûõ íåîäíî-
ðîäíîñòåé íà òâåðäîòåëüíîé ïîâåðõíîñòè âîçíèêà-
åò, êàê áóäåò ïîêàçàíî íèæå, äîïîëíèòåëüíûé
êàíàë ðåëàêñàöèè íàìàãíè÷åííîñòè æèäêîãî 3He,
ñâÿçàííûé ñ ñóùåñòâåííûì èçìåíåíèåì õàðàêòåðà
äâèæåíèÿ àòîìîâ æèäêîãî 3He â ïîðàõ íà ïîâåðõ-
íîñòè òâåðäîãî òåëà è â ïðîñòðàíñòâå ìåæäó ÷àñ-
òèöàìè ìåëêîäèñïåðñíûõ ïîðîøêîâ.
Ðåçþìèðóÿ âñå ñêàçàííîå âûøå, îòìåòèì, ÷òî
ïðè èññëåäîâàíèè ÿâëåíèé, ïðîèñõîäÿùèõ íà ãðà-
íèöå æèäêèé 3He—òâåðäîå òåëî, òâåðäîòåëüíûé
ñóáñòðàò áåðåòñÿ, êàê ïðàâèëî, â âèäå ïîðîøêîâ,
ïîðèñòûõ àìîðôíûõ âåùåñòâ, ïîðèñòûõ ïîëèìå-
ðîâ, ò.å. îáðàçöîâ ñ õîðîøî ðàçâèòîé ïîâåðõ-
íîñòüþ. Î÷åâèäíî, ÷òî èñïîëüçîâàíèå â ýêñïå-
ðèìåíòàõ òàêèõ íåóïîðÿäî÷åííûõ ñèñòåì, êàê
òâåðäîòåëüíûå ïîðîøêè, â çíà÷èòåëüíîé ìåðå óñ-
ëîæíÿåò èíòåðïðåòàöèþ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàí-
íûõ è, âîçìîæíî, íèâåëèðóåò íåêîòîðûå ïðîÿâëå-
íèÿ íåïîñðåäñòâåííîé ìàãíèòíîé ñâÿçè ÿäåðíûõ
ñïèíîâ æèäêîãî 3He ñ ìàãíèòíûìè ìîìåíòàìè
òâåðäîãî òåëà. Ïîýòîìó ïðè èíòåðïðåòàöèè ýêñïå-
ðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïî ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè
æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ òâåðäûì òåëîì äîëæíû
áûòü ó÷òåíû ïî ìåíüøåé ìåðå òðè ôàêòîðà:
1) ñóùåñòâîâàíèå ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ (ýëåê-
òðîííûõ èëè ÿäåðíûõ) â òâåðäîì òåëå, ãðàíè÷à-
ùåì ñ æèäêèì 3He;
2) âëèÿíèå àäñîðáèðîâàííûõ òâåðäîòåëüíûõ
ñëîåâ 3He;
3) îãðàíè÷åííîå ðàçìåðàìè ïîð íà òâåðäîòåëü-
íîé ïîâåðõíîñòè è ðàçìåðàìè ïðîñòðàíñòâà
ìåæäó ÷àñòèöàìè ìåëêîäèñïåðñíûõ ïîðîøêîâ
äâèæåíèå àòîìîâ 3He [84].
2. Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü ìåæäó æèäêèì 3He
è äèýëåêòðè÷åñêèì âàí-ôëåêîâñêèì
ïàðàìàãíåòèêîì LiTmF4 è åãî
äèàìàãíèòíûì àíàëîãîì LiYF4
Èç âñåãî êëàññà äèýëåêòðè÷åñêèõ âàí-ôëåêîâ-
ñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ êðèñòàëëû ýòèëñóëüôàò
òóëèÿ (TmES) è äâîéíîé ôòîðèä òóëèÿ (LiTmF4)
ÿâëÿþòñÿ íàèáîëåå èçó÷åííûìè â íàñòîÿùåå
âðåìÿ. Îáà êðèñòàëëà îáëàäàþò ñðàâíèòåëüíî âû-
ñîêîé (àêñèàëüíîé) ñèììåòðèåé, èì ñâîéñòâåííà
ñèëüíàÿ àíèçîòðîïèÿ γ-òåíçîðà ÿäåð 169Tm, ñïèí
êîòîðûõ ðàâåí 1/2, è, ñëåäîâàòåëüíî, îòïàäàåò
íåîáõîäèìîñòü ó÷åòà êâàäðóïîëüíûõ ýôôåêòîâ â
ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè. Âñå óïîìÿíóòîå âûøå äå-
ëàåò ýòè äâà âåùåñòâà âåñüìà ïðèâëåêàòåëüíûìè ñ
òî÷êè çðåíèÿ ñðàâíåíèÿ ðåçóëüòàòîâ ýêñïåðèìåí-
òàëüíûõ èññëåäîâàíèé êèíåòèêè ñïèíîâ æèäêîãî
3He, íàõîäÿùåãîñÿ â êîíòàêòå ñ êðèñòàëëè÷åñêîé
ïîâåðõíîñòüþ, ñ òåîðåòè÷åñêèìè ïðåäñòàâëåíèÿ-
ìè è ðàñ÷åòàìè. Êàê óæå îòìå÷àëîñü âûøå, ìîíî-
êðèñòàëë ýòèëñóëüôàòà òóëèÿ áûë èñïîëüçîâàí â
ïåðâûõ îïûòàõ [6], êîòîðûå ïîçâîëèëè îáíàðó-
æèòü ñóùåñòâîâàíèå ðåçîíàíñíîé ìàãíèòíîé ñâÿçè
ÿäåð 169Tm ñ ÿäðàìè òîíêîé ïëåíêè (0,1 ìì)
æèäêîãî 3He, ïîêðûâàþùåé âñþ ïîâåðõíîñòü öè-
ëèíäðè÷åñêîãî îáðàçöà TmES (h = 3 ìì, d =
= 3 ìì). Äëÿ ëó÷øåé âîïðîèçâîäèìîñòè ðåçóëüòà-
òîâ âî âñåõ äàëüíåéøèõ ýêñïåðèìåíòàõ èñïîëüçî-
âàëîñü õèìè÷åñêè ñòîéêîå êðèñòàëëè÷åñêîå ñîå-
äèíåíèå LiTmF4 . Áîëåå òîãî, îïðåäåëåííûå
íàäåæäû íà óñèëåíèå ýôôåêòîâ ðåçîíàíñíîé ìàã-
íèòíîé ñâÿçè âîçëàãàëèñü âíà÷àëå íà çàìåíó ìî-
íîêðèñòàëëè÷åñêèõ îáðàçöîâ äâîéíîãî ôòîðèäà
òóëèÿ ìàãíèòíî-îðèåíòèðîâàííûìè ïîðîøêàìè
LiTmF4 , êîòîðûå ïî ñâîèì ìàãíèòíûì ñâîéñò-
âàì ïðåäñòàâëÿëè ñîáîé àíàëîã ìîíîêðèñòàëëà
LiTmF4 è, ÷òî î÷åíü âàæíî, îáëàäàëè ãëàâíûì
ïðåèìóùåñòâîì — èìåëè õîðîøî ðàçâèòóþ êðèñ-
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
436 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
òàëëè÷åñêóþ ïîâåðõíîñòü [7].  îïðåäåëåííîì
ñìûñëå ýòè íàäåæäû îïðàâäàëèñü — áûëà îá-
íàðóæåíà àíèçîòðîïèÿ ðåëàêñàöèè ïðîäîëüíîé
íàìàãíè÷åííîñòè ÿäåð æèäêîãî 3He, íàõîäÿùåãî-
ñÿ â ïîðàõ ìàãíèòíî-îðèåíòèðîâàííîãî ïîðîøêà
LiTmF4 ñ ðàçìåðàìè ÷àñòèö < 57 ìêì, < 20 ìêì,
2–4 ìêì è < 1 ìêì. Îäíàêî ïðÿìûõ äîêàçà-
òåëüñòâ âëèÿíèÿ êðîññ-ðåëàêñàöèè ýòè ýêñïåðè-
ìåíòû íå äàëè.
 ðåçóëüòàòå àíàëèçà ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ðå-
çóëüòàòîâ, ïîëó÷åííûõ äëÿ ìîíîêðèñòàëëîâ
TmES è ìàãíèòíî-îðèåíòèðîâàííûõ ïîðîøêîâ
LiTmF4 , ñäåëàí âûâîä î íåîáõîäèìîñòè ïðîâåäå-
íèÿ èññëåäîâàíèé äëÿ ïðåäåëüíî ïðîñòîé ãåîìåò-
ðèè îáúåìà æèäêîãî 3He è ñ êîíòðîëèðóåìûì
êà÷åñòâîì ïîâåðõíîñòè. Ñ ýòîé öåëüþ â [84] íàìè
áûëà èçó÷åíà ìàãíèòíàÿ ðåëàêñàöèÿ æèäêîãî
3He â êîíòàêòå ñ êðèñòàëëàìè âàí-ôëåêîâñêîãî
ïàðàìàãíåòèêà LiTmF4 , ñîäåðæàùåãî ÿäåðíûå
ìàãíèòíûå ìîìåíòû 169Tm ñ ãèðîìàãíèòíûì îòíî-
øåíèåì, áëèçêèì ê ãèðîìàãíèòíîìó îòíîøåíèþ
3He, è åãî äèàìàãíèòíîãî àíàëîãà LiYF4 . Ìàëàÿ
ïîâåðõíîñòü ãðàíèöû êðèñòàëëà è æèäêîãî 3He
ïîçâîëÿåò èñêëþ÷èòü èç ðàññìîòðåíèÿ âëèÿíèå
àäñîðáèðîâàííûõ òâåðäîòåëüíûõ ñëîåâ 3He, à èñ-
ïîëüçîâàíèå ìîíîêðèñòàëëà ïðè ñïåöèàëüíîé îá-
ðàáîòêå åãî ïîâåðõíîñòè [85] äàâàëî âîçìîæíîñòü
ñâåñòè ê ìèíèìóìó âëèÿíèå íåîäíîðîäíîñòåé.
Îòìåòèì òàêæå, ÷òî áîëüøèíñòâî èññëåäîâà-
íèé ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè 3He â êîíòàêòå ñ òâåð-
äûì òåëîì ïðîâîäèëèñü ïðè î÷åíü íèçêèõ òåì-
ïåðàòóðàõ (< 0,1 Ê). Ïðè òàêèõ òåìïåðàòóðàõ
æèäêèé 3He ÿâëÿåòñÿ âûðîæäåííîé ôåðìè-æèä-
êîñòüþ, è åãî êèíåòè÷åñêèå ñâîéñòâà ìîãóò áûòü
îïèñàíû â ðàìêàõ òåîðèè ôåðìè-æèäêîñòè Ëàí-
äàó íà ÿçûêå ýëåìåíòàðíûõ âîçáóæäåíèé. Òàê,
íàïðèìåð, ýëåìåíòàðíûé ïðîöåññ ðåëàêñàöèè
ïðîäîëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè çàêëþ÷àåòñÿ â ðàñ-
ïàäå ñïèíîâîé âîëíû ñ íóëåâûì âîëíîâûì âåêòî-
ðîì íà äâå ñïèíîâûå âîëíû ñ ïðîòèâîïîëîæíûìè
îòëè÷íûìè îò íóëÿ âîëíîâûìè âåêòîðàìè.
Ïðè òåìïåðàòóðàõ îò 1,5 äî 3 Ê, ïðè êîòîðûõ
è ïðîâîäèëèñü èçìåðåíèÿ â íàøèõ ýêñïåðèìåí-
òàõ, æèäêèé 3He ÿâëÿåòñÿ íåâûðîæäåííîé êâàí-
òîâîé æèäêîñòüþ, äëÿ êîòîðîé íå ïðèãîäíà òåî-
ðèÿ Ëàíäàó, è îáëàäàåò ðÿäîì èíòåðåñíûõ
ñâîéñòâ, îáóñëîâëåííûõ áîëüøîé ýíåðãèåé íóëå-
âûõ êîëåáàíèé [86-89]. Ïðè ýòèõ òåìïåðàòóðàõ,
ïî-âèäèìîìó, íåîáõîäèìî ó÷èòûâàòü âëèÿíèå ðå-
àëüíîãî äâèæåíèÿ àòîìîâ íà ìàãíèòíóþ ðåëàêñà-
öèþ [84].
2.1. ßÌÐ æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ
äèàìàãíèòíûìè êðèñòàëëàìè LiYF4
Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíà ñõåìà ýêñïåðèìåíòàëü-
íîé ÿ÷åéêè, èñïîëüçîâàííîé â íàøèõ ýêñïåðèìåí-
òàõ äëÿ èçìåðåíèÿ èìïóëüñíîãî ßÌÐ æèäêîãî
3He [84]. Äâà ìîíîêðèñòàëëà (LiTmF4–LiYF4 è
LiYF4–LiYF4) öèëèíäðè÷åñêîé ôîðìû (äèàìåò-
ðîì 6,0 ìì è âûñîòîé 6,0 ìì) ïëîòíî âñòàâëÿëèñü
â öèëèíäðè÷åñêèé êîíòåéíåð èç ýïîêñèäíîé
ñìîëû «Stycast 1266À», ïðè ýòîì îñü êðèñòàëëà ñ
áûëà íàïðàâëåíà ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè öèëèíäðà.
 ïëîñêîïàðàëëåëüíûé çàçîð ðàçìåðîì 100 ìêì
ìåæäó òùàòåëüíî îòïîëèðîâàííûìè ïîâåðõíîñòÿ-
ìè ìîíîêðèñòàëëîâ êîíäåíñèðîâàëñÿ 3He ÷åðåç
êàïèëëÿð èç íåðæàâåþùåé ñòàëè. Â ýêñïåðèìåí-
òàõ ñ ÷èñòûì 3He ïðèìåñü áîëåå ðàñïðîñòðàíåííî-
ãî èçîòîïà 4He íå ïðåâûøàëà 0,04%. Ïîñòîÿííîå
ìàãíèòíîå ïîëå H0 áûëî îðèåíòèðîâàíî â ïëîñ-
êîñòè çàçîðà â îäíîì ñëó÷àå ïàðàëëåëüíî, â äðó-
ãîì — ïåðïåíäèêóëÿðíî îñè ñ. Êðèñòàëë LiTmF4,
ïî äàííûì ÝÏÐ, ñîäåðæèò ïàðàìàãíèòíûå ïðèìå-
ñè Nd3+ (0,023% ïî îòíîøåíèþ ê èîíàì Tm3+) è
Gd3+ (0,007%). Â êðèñòàëëå LiYF4 êîíöåíòðàöèÿ
ïðèìåñåé â 3–4 ðàçà ìåíüøå.
Äëÿ æèäêîãî 3He, ãðàíè÷àùåãî ñ äèàìàãíèòíû-
ìè êðèñòàëëàìè LiYF4 , íàáëþäàëèñü äîñòàòî÷íî
êîðîòêèå âðåìåíà ïðîäîëüíîé T1 è ïîïåðå÷íîé
T2 ðåëàêñàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ:
T1 = 7 c, T2 = 5,8 ìñ ïðè T = 1,5 Ê . (2.1)
Îáðàòèì âíèìàíèå íà òîò ôàêò, ÷òî äëÿ èçî-
òðîïíîé îáúåìíîé æèäêîñòè, êàêîâîé ÿâëÿåòñÿ
æèäêèé 3He â ìàêðîñêîïè÷åñêîì çàçîðå ìåæäó
êðèñòàëëàìè, âðåìåíà ïðîäîëüíîé è ïîïåðå÷íîé
ðåëàêñàöèè îòëè÷àþòñÿ íà òðè ïîðÿäêà.
Ïðîàíàëèçèðóåì ñíà÷àëà ïîïåðå÷íóþ ðåëàêñà-
öèþ. Òàêîå êîðîòêîå âðåìÿ ðàñïàäà ïîïåðå÷íîé
íàìàãíè÷åííîñòè ÿäåð 3He ìîæåò áûòü âûçâàíî
Ðèñ. 1. Ýêñïåðèìåíòàëüíàÿ ÿ÷åéêà (à) è ãåîìåòðèÿ
ìàãíèòíûõ ïîëåé (á) [84].
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5 437
òîëüêî ãðàäèåíòàìè ìàãíèòíûõ ïîëåé â çàçîðå
ìåæäó êðèñòàëëàìè. Ïîñêîëüêó äèàìàãíèòíûå
êðèñòàëëû LiYF4 íå ñîäåðæàò ñîáñòâåííûõ ýëåê-
òðîííûõ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ, ñïîñîáíûõ ñîçäàòü
ìàêðîñêîïè÷åñêîå ïîëå âáëèçè ãðàíèöû êðèñ-
òàëëà, à ñîäåðæàíèå ïàðàìàãíèòíûõ ïðèìåñåé â
íàøèõ îáðàçöàõ ìàëî, òî îñòàþòñÿ òîëüêî äâà
èñòî÷íèêà ýòèõ ãðàäèåíòîâ: à) íåîäíîðîäíîñòü
ïîëÿ ýëåêòðîìàãíèòà; á) ìàãíèòíûå ïîëÿ F-öåíò-
ðîâ, ëîêàëèçîâàííûõ íà ïîâåðõíîñòè êðèñòàë-
ëà [90,91]. Äëÿ ñîïîñòàâëåíèÿ âðåìåí ïîïåðå÷íîé
ðåëàêñàöèè ÿäåð 3He, íàõîäÿùèõñÿ â çàçîðå
ìåæäó êðèñòàëëàìè LiYF4–LiYF4 è LiYF4–
LiTmF4 , èçìåðåíèÿ T2 áûëè âûïîëíåíû ïðè îäè-
íàêîâûõ çíà÷åíèÿõ íåîäíîðîäíîñòè âíåøíåãî
ìàãíèòíîãî ïîëÿ. Ýòî ïîçâîëèëî âûäåëèòü ðàç-
ëè÷íûå âêëàäû â T2 .
Èçìåðåííîå çíà÷åíèå ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé ðå-
ëàêñàöèè — íåîæèäàííî áîëüøîå äëÿ äàííûõ
óñëîâèé ýêñïåðèìåíòà. Ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû
òàêàÿ ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè âñåãî íà ïîðÿäîê ìåíü-
øå, ÷åì ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He, íà-
áëþäàåìàÿ â ýêñïåðèìåíòàõ, ãäå æèäêèé 3He íà-
õîäèòñÿ â êîíòàêòå ñ òâåðäîòåëüíûìè ÷àñòèöàìè
ñóáìèêðîííûõ ðàçìåðîâ [7], è íà äâà ïîðÿäêà
áîëüøå, ÷åì ñêîðîñòü ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè
ÿäåð îáúåìíîãî æèäêîãî 3He [38,39], ãäå íàìàã-
íè÷åííîñòü 3He ðåëàêñèðóåò çà ñ÷åò ìîäóëÿöèè
äèïîëü-äèïîëüíûõ âçàèìîäåéñòâèé, âûçâàííîé
äèôôóçèîííûì äâèæåíèåì.  íàøåì ñëó÷àå íà-
ìàãíè÷åííîñòü ÿäåð æèäêîãî 3He ìîæåò áûòü
ïåðåäàíà ëèáî â çååìàíîâñêèé ðåçåðâóàð ïàðàìàã-
íèòíûõ ïðèìåñåé, ëèáî â ðåçåðâóàð îáìåííûõ
äâèæåíèé àòîìîâ 3He â òâåðäîòåëüíîé ïëåíêå,
àäñîðáèðîâàííîé íà ïîâåðõíîñòè êðèñòàëëà [82].
×òî êàñàåòñÿ ïîñëåäíåãî ôàêòîðà, òî ïîâåðõíîñòü
íàøèõ êðèñòàëëîâ íåèçìåðèìî ìåíüøå ïëîùàäè
ïîâåðõíîñòè âñåõ òâåðäîòåëüíûõ ÷àñòèö, ãðàíè÷à-
ùèõ ñ æèäêèì 3He â ýêñïåðèìåíòàõ ñ ïîðîøêàìè,
à íàáëþäàåìûå ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè íå ñòîëü
ñèëüíî ðàçëè÷àþòñÿ, ïîýòîìó ìû ìîæåì ïðåíå-
áðå÷ü âëèÿíèåì òâåðäîòåëüíûõ ñëîåâ 3He.
Îöåíèì âîçìîæíîñòü âëèÿíèÿ ïðèìåñíûõ ïà-
ðàìàãíèòíûõ èîíîâ, ñîäåðæàùèõñÿ â êðèñòàëëàõ,
íà ïðîäîëüíóþ ðåëàêñàöèþ æèäêîãî 3He. Äëÿ
íàëè÷èÿ òåïëîâîãî êîíòàêòà ìåæäó ïðèìåñíûìè
ïàðàìàãíèòíûìè èîíàìè è ÿäðàìè 3He (ïåðåâîðî-
òû ÿäåðíûõ ñïèíîâ 3He çà ñ÷åò ôëóêòóàöèé íà-
ìàãíè÷åííîñòè ïðèìåñíûõ àòîìîâ) íåîáõîäèìî
âûïîëíåíèå îïðåäåëåííîãî ñîîòíîøåíèÿ ìåæäó
ìàãíèòíûìè òåïëîåìêîñòÿìè 3He CHe è ïðèìåñ-
íûõ èîíîâ Cimp :
CHe T1
−1 = Cimp T1,imp
−1 . (2.2)
Ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî ïðè äàííûõ êîíöåíòðà-
öèÿõ ïðèìåñåé è ïðè âñåõ ðàçóìíûõ çíà÷åíèÿõ
ñêîðîñòåé ñïèí-ðåøåòî÷íîé ðåëàêñàöèè ïðèìåñåé
T1,imp
−1 íå óäàåòñÿ äîñòè÷ü âûïîëíåíèÿ ðàâåíñòâà
(2.2) äàæå ïî ïîðÿäêó âåëè÷èíû. Ïîäîáíîå æå
çàêëþ÷åíèå ìîæíî ñäåëàòü è äëÿ ïàðàìàãíèòíûõ
F-öåíòðîâ, íàõîäÿùèõñÿ íà ïîâåðõíîñòè êðèñ-
òàëëà — èõ êîíöåíòðàöèÿ íàìíîãî ìåíüøå êîí-
öåíòðàöèè ýòèõ æå öåíòðîâ íà êðèñòàëëè÷åñêîé
ïîâåðõíîñòè ÷àñòèö ìåëêîäèñïåðñíîãî ïîðîø-
êà [91].
Òàêèì îáðàçîì, ýòè äâà ìåõàíèçìà íå îáúÿñíÿ-
þò íàáëþäàåìóþ âåëè÷èíó ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé
ðåëàêñàöèè. Ïîñêîëüêó èçìåðåííàÿ âåëè÷èíà äî-
âîëüíî áëèçêà ê çíà÷åíèþ ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé
ðåëàêñàöèè ÿäåð æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ òâåð-
äîòåëüíûìè ïîðîøêàìè [7], èìååò ñìûñë èñêàòü
îáúÿñíåíèå íàøèõ ýêñïåðèìåíòîâ èìåííî â ïðî-
öåññàõ, ïðîèñõîäÿùèõ âáëèçè ïîâåðõíîñòè êðèñ-
òàëëîâ LiYF4 . Îáùèì äëÿ ìîíîêðèñòàëëà è ïî-
ðîøêà èç ìîíîêðèñòàëëè÷åñêèõ ÷àñòèö ÿâëÿåòñÿ
òî, ÷òî äàæå ïîñëå îáðàáîòêè ìîíîêðèñòàëëà íà
ïîâåðõíîñòè îñòàþòñÿ íåîäíîðîäíîñòè ðàçìåðîì
íå áîëåå 100 A° è òàêèå æå íåîäíîðîäíîñòè, åñòå-
ñòâåííî, åñòü è íà ïîâåðõíîñòè ìîíîêðèñòàëëè-
÷åñêèõ ÷àñòèö, òîëüêî â ïîñëåäíåì ñëó÷àå, ïî-
ñêîëüêó îáùàÿ ïîâåðõíîñòü ÷àñòèö áîëüøå
ïîâåðõíîñòè ìîíîêðèñòàëëà, ýòèõ íåîäíîðîäíîñ-
òåé áîëüøå (ñì. ðåçóëüòàòû àòîìíî-ñèëîâîé ìèê-
ðîñêîïèè è ßÌÐ êðèîïîðîìåòðèè â [91]). Ðàçóì-
íî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ýòè ìèêðîòðåùèíû èìåþò
ôðàêòàëüíûé õàðàêòåð ïîäîáíî òðåùèíàì íà ïî-
âåðõíîñòè ìåòàëëîâ [92]. Âîçìîæíûé âèä ýòèõ
íåîäíîðîäíîñòåé ïðèâåäåí íà ðèñ. 2, íàçîâåì
Ðèñ. 2. Âîçìîæíûé âèä ñòðóêòóðû ìèêðîòðåùèíû íà
ïîâåðõíîñòè êðèñòàëëà (ïðîôèëü ïîâåðõíîñòè èìååò
âèä òèïà êðèâîé Êîõà).
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
438 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
èõ óñëîâíî «ôðàêòàëüíûìè êîëîäöàìè». Òîãäà
âïîëíå ðåàëåí ñëåäóþùèé ìåõàíèçì ïðîäîëüíîé
ðåëàêñàöèè: íàìàãíè÷åííîñòü ÿäåð îáúåìíîé æèä-
êîñòè 3He çà ñ÷åò ïðîöåññîâ äèôôóçèè áûñòðî (çà
âðåìåíà ïîðÿäêà T2) ïåðåäàåòñÿ ÿäðàì 3He, íàõî-
äÿùèìñÿ â ìèêðîòðåùèíàõ, ãäå, êàê áûëî ïîêàçà-
íî â [84] (ñì. íèæå), çà ñ÷åò âëèÿíèÿ îãðàíè÷åí-
íîé ãåîìåòðèè èçìåíÿåòñÿ ñïåêòðàëüíûé ñîñòàâ
äèôôóçèîííîãî äâèæåíèÿ è ðåëàêñàöèÿ ïðîèñõî-
äèò çà ñ÷åò ìîäóëÿöèè äèïîëü-äèïîëüíûõ âçàèìî-
äåéñòâèé, îáóñëîâëåííîé äâèæåíèåì àòîìîâ 3He.
Òàêîé æå ìåõàíèçì ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè èìååò
ìåñòî è â ïîðîøêå LiYF4 (îáðàçåö V â ðàáî-
òå [7]).
2.2. Ðåëàêñàöèÿ ÿäåð æèäêîãî 3He â êîíòàêòå
ñ êðèñòàëëàìè LiYF4–LiTmF4
Çàìåíà îäíîãî èç äèàìàãíèòíûõ êðèñòàëëîâ
LiYF4 íà êðèñòàëë âàí-ôëåêîâñêîãî ïàðàìàãíåòè-
êà LiTmF4 ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó óâåëè÷å-
íèþ ñêîðîñòåé êàê ïîïåðå÷íîé, òàê è ïðîäîëüíîé
ðåëàêñàöèè íàìàãíè÷åííîñòè ÿäåð æèäêîãî 3He.
Áîëåå òîãî, â ðåëàêñàöèîííûõ ïàðàìåòðàõ æèäêî-
ãî 3He ïîÿâëÿåòñÿ àíèçîòðîïèÿ, îòðàæàþùàÿ ìàã-
íèòíûå ñâîéñòâà ñóáñòðàòà. Ðåçóëüòàòû ïîëó÷åí-
íûõ òåìïåðàòóðíîé, ïîëåâîé è êîíöåíòðàöèîííîé
çàâèñèìîñòåé ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè
ÿäåð æèäêîãî 3He â çàçîðå ìåæäó êðèñòàëëàìè
LiYF4−LiTmF4 ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 3–5.
Âî âñåõ ýêñïåðèìåíòàõ, âûïîëíåííûõ ïðè òåõ
æå óñëîâèÿõ, ÷òî è â ñèñòåìå LiYF4–LiYF4 (øè-
ðèíà ñïèíîâîãî ýõà íà ïîëóâûñîòå ñîñòàâëÿåò
30 ìêñ â ïîëå 2,4 êÝ), ýâîëþöèþ ïîïåðå÷íîé íà-
ìàãíè÷åííîñòè óäàâàëîñü îïèñàòü âûðàæåíèåì
M(2τ1)
M(0)
= exp
−
2τ1
T2
n
, (2.3)
ãäå M(2τ1) — àìïëèòóäà ñïèíîâîãî ýõà ïðè çà-
äåðæêå τ1 ìåæäó çîíäèðóþùèìè π/2- è π-èìïóëü-
ñàìè. Êàê âèäíî èç òàáëèöû, èçìåðåíèÿ îáíàðó-
æèâàþò ïîÿâëåíèå äîïîëíèòåëüíîãî èñòî÷íèêà
ãðàäèåíòîâ ìàãíèòíîãî ïîëÿ, êîòîðûé, îäíàêî, íå
ñêàçûâàåòñÿ íà èíòåãðàëüíîé øèðèíå ñïèíîâîãî
ýõà. Íàøè ðàñ÷åòû ïîêàçûâàþò, ÷òî âàí-ôëå-
êîâñêàÿ íàìàãíè÷åííîñòü êðèñòàëëà LiTmF4 íå
ìîæåò ñîçäàòü â çàçîðå ìåæäó êðèñòàëëàìè
LiYF4–LiTmF4 òðåáóåìóþ íåîäíîðîäíîñòü ìàã-
íèòíîãî ïîëÿ. Ìàêñèìàëüíàÿ ðàñ÷åòíàÿ âåëè÷èíà
íåîäíîðîäíîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ íà ðàññòîÿíèè
5 ìêì ñîñòàâëÿåò 0,5 Ý íà 1 ñì. Ðàçóìíî ïðåäïî-
ëîæèòü, ÷òî èñòî÷íèêàìè ýòèõ ëîêàëüíûõ ãðàäè-
åíòîâ ìàãíèòíîãî ïîëÿ ÿâëÿþòñÿ äåôåêòíûå ïàðà-
ìàãíèòíûå èîíû Tm3+, ðàñïîëîæåííûå íà ñòåíêàõ
ìèêðîòðåùèí [90,91]. Ðàçëè÷íûå çíà÷åíèÿ ñêî-
ðîñòåé ïîïåðå÷íîé ðåëàêñàöèè ÿäåð æèäêîãî 3He
â ïåðïåíäèêóëÿðíîé è ïàðàëëåëüíîé îðèåíòàöè-
ÿõ H0 ñâèäåòåëüñòâóþò îá àíèçîòðîïèè ìàãíèò-
íîé âîñïðèèì÷èâîñòè äåôåêòíûõ ïàðàìàãíèòíûõ
öåíòðîâ Tm3+.
Òàáëèöà
Ïàðàìåòðû ïîïåðå÷íîé ðåëàêñàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ
æèäêîãî 3He
Îáðàçöû
Ïàðà-
ìåòð
T = 1,5 K T = 2,95 K
H
0
|| c H
0
⊥ c H
0
|| c H
0
⊥ c
LiYF4–LiTmF4
T2 , ìñ
n
5,47(6)
2,4(1)
1,74(3)
2,2(1)
4,5(1)
2,3(1)
1,40(3)
2,1(4)
LiYF4–LiYF4
T2 , ìñ
n
5,8(3)
1
—
Ðàññìîòðèì, êàêèì îáðàçîì ïðåäëîæåííûé ìåõà-
íèçì ìîæåò îáúÿñíèòü òåìïåðàòóðíóþ è ïîëåâóþ
Ðèñ. 3. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ïðîäîëü-
íîé ðåëàêñàöèè ÿäåð æèäêîãî 3He â çàçîðå ìåæäó
êðèñòàëëàìè LiYF4–LiTmF4 ïðè H0 = 6,1 (1), 2,4 (2)
è 1,19 (3) êÝ. Ñâåòëûå ñèìâîëû ñîîòâåòñòâóþò
H0 ⊥ c, òåìíûå — H0 || c [84].
Ðèñ. 4. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè
ÿäåð æèäêîãî 3He îò âåëè÷èíû ìàãíèòíîãî ïîëÿ H0 â
çàçîðå ìåæäó êðèñòàëëàìè LiYF4–LiTmF4 ïðè ðàçëè÷-
íûõ òåìïåpàòópàõ è îðèåíòàöèè ìàãíèòíîãî ïîëÿ [84].
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5 439
çàâèñèìîñòè ñêîðîñòåé ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè
ÿäåð æèäêîãî 3He. Îòìåòèì, ÷òî íàáëþäàåìûå
òåìïåðàòóðíàÿ è ïîëåâàÿ çàâèñèìîñòè íå ìîãóò
áûòü îïèñàíû â ðàìêàõ òðàäèöèîííûõ ïîäõîäîâ:
ðåëàêñàöèÿ â ðåçåðâóàð ñïèí-ñïèíîâûõ âçàèìî-
äåéñòâèé ïàðàìàãíèòíûõ ïðèìåñåé, ïðÿìîé ïåðå-
íîñ íàìàãíè÷åííîñòè îò ÿäåð æèäêîãî 3He ê ðåçî-
íèðóþùèì ÿäðàì ñóáñòðàòà, ðåëàêñàöèÿ â
ðåçåðâóàð îáìåííûõ äâèæåíèé àòîìîâ 3He â àä-
ñîðáèðîâàííîé òâåðäîòåëüíîé ïëåíêå. Ïîñëåäíèé
ìåõàíèçì íå ýôôåêòèâåí âñëåäñòâèå ìàëîñòè ïî-
âåðõíîñòè êîíòàêòà 3He è êðèñòàëëà. Åäèíñòâåí-
íûìè ÿäðàìè, êîòîðûì ñïèíû 3He ìîãóò ïðÿìûì
îáðàçîì ïåðåäàòü ñâîþ íàìàãíè÷åííîñòü, â íàøèõ
ýêñïåðèìåíòàõ ÿâëÿþòñÿ ÿäðà 169Tm, ñêîðîñòü
ñïèí-ðåøåòî÷íîé ðåëàêñàöèè êîòîðûõ óáûâàåò
ñ ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû (ñì. ðèñ. 6). Êðîìå
òîãî, ìàãíèòíàÿ òåïëîåìêîñòü ÿäåð ïîâåðõíîñò-
íûõ âàí-ôëåêîâñêèõ èîíîâ Tm3+ íåäîñòàòî÷íà
äëÿ îáåñïå÷åíèÿ òåïëîâîãî êîíòàêòà. ×òî êàñàåòñÿ
ðåëàêñàöèè ÷åðåç ïàðàìàãíèòíûå ïðèìåñè, òî ïî-
ìèìî èõ ìàëîé êîíöåíòðàöèè íà ïîâåðõíîñòè
ýòîò ìåõàíèçì äàåò îáðàòíûå òåìïåðàòóðíûå è ïî-
ëåâûå çàâèñèìîñòè [93]. Íàèáîëåå âåðîÿòíûì
ïðåäñòàâëÿåòñÿ ñëåäóþùèé ìåõàíèçì ðåëàêñàöèè.
Êàê è â îïûòàõ ñ äèàìàãíèòíûìè êðèñòàëëàìè
LiYF4−LiYF4 , çà ñ÷åò ïðîöåññîâ äèôôóçèè íà-
ìàãíè÷åííîñòü ÿäåð îáúåìíîãî æèäêîãî 3He áû-
ñòðî äîñòèãàåò ÿäåð 3He, íàõîäÿùèõñÿ â íåïî-
ñðåäñòâåííîé áëèçîñòè ê ïîâåðõíîñòè êðèñòàëëà
LiTmF4 . Ðåëàêñàöèÿ ïðîäîëüíîé íàìàãíè÷åííîñ-
òè îáåñïå÷èâàåòñÿ äâèæåíèåì àòîìîâ 3He â ìèê-
ðîòðåùèíàõ íà ïîâåðõíîñòè, êàê è â ñëó÷àå äèà-
ìàãíèòíûõ êðèñòàëëîâ. Îäíàêî ýòî äâèæåíèå â
îãðàíè÷åííîé ãåîìåòðèè (âî «ôðàêòàëüíûõ êî-
ëîäöàõ») ïðîèñõîäèò â óñëîâèÿõ áîëüøîé ëî-
êàëüíîé íåîäíîðîäíîñòè ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ñîç-
äàâàåìîé äåôåêòíûìè ïàðàìàãíèòíûìè èîíàìè
òóëèÿ, íàõîäÿùèìèñÿ â ñòåíêàõ êîëîäöà. Ñ îäíîé
ñòîðîíû, íàëè÷èå ýòèõ íåîäíîðîäíîñòåé ïðèâîäèò
ê óñêîðåíèþ ïðîöåññîâ ðåëàêñàöèè ÿäåðíûõ ñïè-
íîâ 3He â ýòèõ êîëîäöàõ. (Â ðàáîòå [94] áûëà
ðàññìîòðåíà îò÷àñòè ïîõîæàÿ ñèòóàöèÿ — ïðî-
äîëüíàÿ ðåëàêñàöèÿ íàìàãíè÷åííîñòè ÷àñòèö,
äâèæóùèõñÿ â ñëó÷àéíîì ôëóêòóèðóþùåì ìàã-
íèòíîì ïîëå. Â ðåçóëüòàòå ýòîãî äâèæåíèÿ ñ óâå-
ëè÷åíèåì ïîëÿ è ïîíèæåíèåì òåìïåðàòóðû ñêî-
ðîñòü ðåëàêñàöèè âîçðàñòàëà. Ïîäîáíàÿ òåíäåíöèÿ
íàáëþäàåòñÿ è â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ. Îäíàêî
íåïîñðåäñòâåííîå èñïîëüçîâàíèå ýòîé ìîäåëè
çäåñü íåâîçìîæíî, òàê êàê, âî-ïåðâûõ, ïîëÿ äå-
ôåêòíûõ ïàðàìàãíèòíûõ èîíîâ ñèëüíî àíèçîòðîï-
íû, à âî-âòîðûõ, æèäêèé 3He èìååò ðÿä îñîáûõ
ñâîéñòâ, îòìå÷åííûõ âûøå.) Ñ äðóãîé ñòîðîíû,
ÿäåðíûå ñïèíû ýòèõ àòîìîâ 3He, íàõîäÿùèõñÿ â
òàêèõ íåîäíîðîäíîñòÿõ ìàãíèòíûõ ïîëåé, èìåþò
ðàçëè÷íûå çååìàíîâñêèå ÷àñòîòû, ÷òî çàòðóäíÿåò
îáìåí íàìàãíè÷åííîñòüþ ìåæäó òàêèìè àòîìàìè.
Òàêèì îáðàçîì, ýôôåêòèâíîñòü äàííîãî ìåõàíèç-
ìà áóäåò îïðåäåëÿòüñÿ êîíêóðåíöèåé äâóõ ïðî-
öåññîâ: óñêîðåíèå ðåëàêñàöèè â íåîäíîðîäíûõ
ìàãíèòíûõ ïîëÿõ è îáìåí íàìàãíè÷åííîñòüþ
ìåæäó àòîìàìè 3He â ïðèïîâåðõíîñòíîì ñëîå.
 ðàìêàõ ïðåäëîæåííîãî ìåõàíèçìà ìîãóò
áûòü èíòåðïðåòèðîâàíû è äàííûå ïî ðåëàêñàöèè
ïðîäîëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè ÿäåð 3He â ðàñòâî-
ðàõ 3He–4He (ðèñ. 5). Äîáàâëåíèå 4He ïðèâîäèò
Ðèñ. 5. Çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè
ÿäåð æèäêîãî 3He îò êîíöåíòðàöèè 4He â çàçîðå
ìåæäó êðèñòàëëàìè LiYF4–LiTmF4; òåìïåðàòóðà
T = 1,5 Ê, ÷àñòîòà ßÌÐ 19,8 ÌÃö; H0 || c (❍ ), H0 ⊥ c
(■ ) [84].
Ðèñ. 6. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ïðîäîëü-
íîé ðåëàêñàöèè ÿäåð 169Tm â ìîíîêðèñòàëëå LiTmF4
ïðè îðèåíòàöèè H0 || c. Ñïëîøíàÿ êðèâàÿ — ðàñ÷åò ïî
ôîðìóëå: T 1
−1 = 3,4T1,5 + 4⋅107 exp (− 47,5/T), ãäå ïåð-
âîå ñëàãàåìîå îáóñëîâëåíî ðåëàêñàöèåé ÿäåð òóëèÿ
÷åðåç ïàðàìàãíèòíûå ïðèìåñè, à âòîðîå — ôëóêòóà-
öèÿìè ñâåðõòîíêîãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ, ñîçäàâàåìîãî 4f-
îáîëî÷êîé èîíà Tm3+; ïîêàçàòåëü ýêñïîíåíòû õîðîøî
ñîãëàñóåòñÿ ñ âåëè÷èíîé ýíåðãèè ïåðâîãî âîçáóæäåí-
íîãî äóáëåòà â êðèñòàëëå LiTmF4 [84].
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
440 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
ê òîìó, ÷òî â ìèêðîòðåùèíàõ ïðåèìóùåñòâåííî
áóäóò íàõîäèòüñÿ àòîìû 4He âñëåäñòâèå ðàçíûõ
âåëè÷èí âàí-äåð-âààëüñîâñêèõ âçàèìîäåéñòâèé ñ
àòîìàìè ñòåíîê ñóáñòðàòà. Ïîýòîìó ïðîíèêíîâå-
íèå àòîìîâ 3He â ìèêðîòðåùèíû âñå áîëåå çàòðóä-
íÿåòñÿ ñ ðîñòîì êîíöåíòðàöèè 4He, è ñêîðîñòü
ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè 3He óìåíüøàåòñÿ. Îòìå-
òèì, ÷òî êîíöåíòðàöèîííàÿ çàâèñèìîñòü T1
−1
(ðèñ. 5) î÷åíü íàïîìèíàåò êðèâóþ àäñîðáöèè
4He â ðàñòâîðàõ 3He–4He [49]. Ïðè ïåðåõîäå â
ñâåðõòåêó÷åå ñîñòîÿíèå êîýôôèöèåíò äèôôóçèè
àòîìîâ 3He óâåëè÷èâàåòñÿ, òàê ÷òî ïðîèñõîäèò
âåñüìà ñèëüíîå óñêîðåíèå ïåðåäà÷è íàìàãíè÷åí-
íîñòè îò îáúåìíûõ àòîìîâ 3He ê ïðèïîâåðõíîñò-
íûì, è ñêîðîñòü ðåëàêñàöèè 3He óâåëè÷èâàåòñÿ
ïðàêòè÷åñêè äî çíà÷åíèé, èçìåðåííûõ â ÷èñòîì
3He.
2.3. Ðåëàêñàöèÿ ÿäåð 3He íà ïîâåðõíîñòè
êðèñòàëëîâ è ìàãíèòíî-îðèåíòèðîâàííûõ
ïîðîøêîâ
Êàê â îáñóæäàåìûõ èññëåäîâàíèÿõ, òàê è â
ýêñïåðèìåíòàõ ñ ìåëêîäèñïåðñíûìè ïîðîøêà-
ìè [7] áûëî îáíàðóæåíî, ÷òî ðåëàêñàöèÿ ïðî-
äîëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè 3He, íàõîäÿùåãîñÿ â
êîíòàêòå ñ ïîâåðõíîñòüþ âàí-ôëåêîâñêîãî ïàðà-
ìàãíåòèêà LiTmF4 , ïðîòåêàåò áûñòðåå, ÷åì â
òàêèõ æå îïûòàõ ñ äèàìàãíåòèêîì LiYF4 . Ýòî
óáåäèòåëüíî ñâèäåòåëüñòâóåò î ñóùåñòâîâàíèè
ìàãíèòíîé ñâÿçè 3He ñ ïîäëîæêîé, òàê ÷òî äëÿ
îáîáùåíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ èìååò
ñìûñë ðåçþìèðîâàòü íàèáîëåå âàæíûå îñîáåííîñ-
òè ðåëàêñàöèè 3He â ìàãíèòíî-îðèåíòèðîâàííûõ
ïîðîøêàõ LiTmF4 ïðè T = 1,5 Ê, îòðàæåííûå â
ñëåäóþùèõ ñîîòíîøåíèÿõ (÷èñëà â ñêîáêàõ îáî-
çíà÷àþò ðàçìåð ÷àñòèö ïîðîøêà, èíäåêñàìè || è
⊥ îòìå÷åíî íàïðàâëåíèå âíåøíåãî ïîëÿ îòíîñè-
òåëüíî îñè c′ — îñè ïðåèìóùåñòâåííîé îðèåíòà-
öèè ÷àñòèö ïîðîøêà):
T1 || << T1⊥ , (2.4)
T1 || (< 20 ìêì) ≈ T1 || (< 1 ìêì) << T1 || (2−4 ìêì) ,
(2.5)
T2 || (< 1 ìêì) = 12 ìêñ << T2⊥ (< 1 ìêì) . (2.6)
Êàê âèäíî, âðåìÿ T1 ñóùåñòâåííî óìåíüøàåòñÿ
òîëüêî ïðè H0 || c′ è òîëüêî â òåõ îáðàçöàõ, êîòî-
ðûå ñîäåðæàò áîëüøîå ÷èñëî ÷àñòèö ñóáìèêðîí-
íûõ ðàçìåðîâ è, ñëåäîâàòåëüíî, èìåþò õîðîøî
ðàçâèòóþ ïîâåðõíîñòü. Ïðè ýòîì ìàëûì îêàçûâà-
åòñÿ è âðåìÿ ðåëàêñàöèè T2 .  îáðàçöå ñ ÷àñòèöà-
ìè ìåëü÷å 1 ìêì âðåìÿ T2 || îêàçûâàåòñÿ äàæå
ìåíüøå, ÷åì äëÿ ÿäåð 19F â CaF2 [93]. Ïîñêîëüêó
ìàãíèòíûå ìîìåíòû ÿäåð 3He ìåíüøå, ÷åì ÿäåð
ôòîðà, à ðàññòîÿíèÿ ìåæäó íèìè íå ìîãóò áûòü
ìåíüøå ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ñïèíàìè 19F â CaF2 ,
ïðèõîäèòñÿ äîïóñòèòü, ÷òî ðåëàêñàöèÿ ïîïåðå÷-
íîé íàìàãíè÷åííîñòè 3He â îáðàçöå ñ ñóáìèêðîí-
íûìè ÷àñòèöàìè LiTmF4 ïðîèñõîäèò íå òîëüêî
èç-çà äèïîëü-äèïîëüíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ ÿäåð-
íûõ ñïèíîâ 3He äðóã ñ äðóãîì, íî è áëàãîäàðÿ
âîçäåéñòâèþ ôëóêòóèðóþùèõ ìàãíèòíûõ ïîëåé
ñî ñòîðîíû ïîâåðõíîñòè ïàðàìàãíåòèêà. Áîëåå
òîãî, ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå ÷ðåçâû÷àéíî ñèëü-
íîå âîçäåéñòâèå íà ðåëàêñàöèþ ÿäåð 3He
(T2 || (< 1 ìêì) = 12 ìêñ), ïðèõîäèòñÿ äîïóñòèòü,
÷òî èñòî÷íèêîì ýòèõ ôëóêòóèðóþùèõ ïîëåé ÿâëÿ-
þòñÿ ïàðàìàãíèòíûå öåíòðû, ðàñïîëàãàþùèåñÿ â
íåïîñðåäñòâåííîé áëèçîñòè îò ïîâåðõíîñòè êðèñ-
òàëëè÷åñêèõ ÷àñòèö ïîðîøêà. Íàøè ýêñïåðèìåí-
òû ïîêàçûâàþò, ÷òî åñòåñòâåííûå ïðèìåñè òèïà
Nd3+, Gd3+ è äðóãèõ ðåäêîçåìåëüíûõ èîíîâ íå
ñïîñîáíû ïðèâåñòè ê íàáëþäàåìûì ýôôåêòàì,
ïîýòîìó íàèáîëåå âåðîÿòíûìè ïðåòåíäåíòàìè íà
ðîëü àêöåïòîðîâ íàì ïðåäñòàâëÿþòñÿ èîíû Tm3+,
êîòîðûå ðàñïîëàãàþòñÿ âáëèçè ïîâåðõíîñòè â
óçëàõ ñ ñèëüíî èñêàæåííîé ñèììåòðèåé è èìåþò
áîëüøèå ìàãíèòíûå ìîìåíòû.
Òàêèì îáðàçîì, ðåøàþùóþ ðîëü â ïðîöåññå
ïåðåíîñà íàìàãíè÷åííîñòè èãðàþò ïîâåðõíîñòíûå
àòîìû 3He, õîðîøî ñâÿçàííûå ñ ïðèïîâåðõíîñò-
íîé ñèñòåìîé ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ êðèñòàëëà.
Åñòåñòâåííî, òàêîé êàíàë ÿäåðíîé ðåëàêñàöèè
îáúåìíîãî 3He ìîæåò ðàáîòàòü òîëüêî ïðè óñëî-
âèè äîñòàòî÷íî áûñòðîãî îáìåíà ýíåðãèåé ìåæäó
îáúåìíûì è ïðèïîâåðõíîñòíûì 3He, ò.å. ïðè íà-
ëè÷èè ñïèíîâîé äèôôóçèè.  ïîëå H0 ⊥ c′ âàí-
ôëåêîâñêàÿ íàìàãíè÷åííîñòü LiTmF4 âåñüìà âå-
ëèêà, ïîýòîìó â ïðîñòðàíñòâå ìåæäó ÷àñòèöàìè
ïîðîøêà ÿäåðíûå ñïèíû æèäêîãî 3He èñïûòûâà-
þò äåéñòâèå ñèëüíî íåîäíîðîäíîãî ïîëÿ (ãðàäè-
åíòû äîñòèãàþò 100 Ý íà ðàçìåð ïîðû). Ñëåäñò-
âèåì ýòîãî äîëæåí áûòü ðàçáðîñ ëàðìîðîâñêèõ
÷àñòîò ÿäåðíûõ ñïèíîâ 3He è ðàçðûâ ñâÿçè ìåæäó
ÿäðàìè 3He â îáúåìå è â íåïîñðåäñòâåííîé áëè-
çîñòè îò ïîâåðõíîñòè. Ïî-âèäèìîìó, èìåííî ýòî
îáñòîÿòåëüñòâî è íàõîäèò îòðàæåíèå â íàáëþäàå-
ìûõ ñâîéñòâàõ (ñì. (2.4) è (2.6)). Îòìåòèì, ÷òî â
íåäàâíåé ðàáîòå [97] îñîáåííîñòè ìàãíèòíîé ðå-
ëàêñàöèè æèäêîãî 3He òàêæå îáúÿñíÿëèñü ñ ó÷å-
òîì äèôôóçèîííîãî äâèæåíèÿ àòîìîâ 3He âáëèçè
ïîâåðõíîñòè.
Î÷åâèäíî, ÷òî â ýêñïåðèìåíòàõ ñ ïîðîøêàìè
íåîáõîäèì ó÷åò ðîëè òâåðäîòåëüíîé àäñîðáèðî-
âàííîé ïëåíêè 3He íà ðàçâèòîé ïîâåðõíîñòè îá-
ðàçöîâ. Ïîýòîìó âîçíèêàåò âîïðîñ î ñîîòíîøåíèè
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5 441
âêëàäîâ â ñêîðîñòü ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè ÿäåð
3He çà ñ÷åò êâàíòîâîãî îáìåíà íà ïîâåðõíîñòè
ñóáñòðàòà è âñëåäñòâèå ðåëàêñàöèè â ìèêðîòðåùè-
íàõ. Ê ñîæàëåíèþ, èìåâøèõñÿ äî íà÷àëà äàííîãî
èññëåäîâàíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïî ïî-
ðîøêàì áûëî íåäîñòàòî÷íî äëÿ îêîí÷àòåëüíûõ
âûâîäîâ î ðîëè òâåðäîòåëüíîé ïëåíêè. Íàïðè-
ìåð, â ýêñïåðèìåíòàõ ñ ñàìûì êðóïíûì ïî-
ðîøêîì (< 57 ìêì) äîáàâëåíèå èçîòîïà 3He íå
ïðèâîäèëî ê óâåëè÷åíèþ T1 , ÷òî ãîâîðèò î íåýô-
ôåêòèâíîñòè â äàííîì ñëó÷àå ðåëàêñàöèè çà ñ÷åò
îáìåíà. Ñ äðóãîé ñòîðîíû, â ýêñïåðèìåíòàõ [57]
íàäåæíî óñòàíîâëåíî, ÷òî òâåðäîòåëüíàÿ ïëåíêà
4He (1–2 ìîíîñëîÿ) ñóùåñòâåííî çàìåäëÿåò ïðî-
öåññ âîññòàíîâëåíèÿ ïðîäîëüíîé íàìàãíè÷åííîñ-
òè. Ïî-âèäèìîìó, ïðè÷èíà íåñîîòâåòñòâèÿ ýòèõ
ðåçóëüòàòîâ êðîåòñÿ â òîì, ÷òî ïîâåðõíîñòü îáðàç-
öà ñ ñàìûìè êðóïíûìè ÷àñòèöàìè íåäîñòàòî÷íî
áîëüøàÿ.
2.4. ßäåðíàÿ ìàãíèòíàÿ ðåëàêñàöèÿ æèäêîãî
3He â ïîðàõ ìåëêîäèñïåðñíîãî ïîðîøêà LiYF4 ,
çàïîëíåííûõ âîäîé
Ñ öåëüþ äàëüíåéøåãî èçó÷åíèÿ ñòåïåíè âëèÿ-
íèÿ äåôåêòíûõ ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ íà êðèñ-
òàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè íà ìàãíèòíóþ ðåëàê-
ñàöèþ ÿäåð æèäêîãî 3He áûëè ïðîâåäåíû
ýêñïåðèìåíòû ïî èçìåðåíèþ òåìïåðàòóðíîé çàâè-
ñèìîñòè âðåìåíè ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè T1 ÿäåð
3He ïðè ðàçëè÷íîé ñòåïåíè çàïîëíåíèÿ ìèêðîòðå-
ùèí íà êðèñòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè ìîëåêóëà-
ìè äèñòèëëèðîâàííîé âîäû [83]. Ìåëêîäèñïåðñ-
íûé ïîðîøîê LiYF4 ïîìåùàëè â ñòåêëÿííóþ
àìïóëó (Pyrex) ñ êîýôôèöèåíòîì çàïîëíåíèÿ 0,5,
çàòåì îòêà÷èâàëè â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ ñóòîê è íà
íåêîòîðîå âðåìÿ ïðèâîäèëè â êîíòàêò ñ íàñûùåí-
íûì âîäÿíûì ïàðîì ïðè êîìíàòíîé òåìïåðàòóðå.
Ïîñëå îòñîåäèíåíèÿ îò îáúåìà ñ íàñûùåííûì âî-
äÿíûì ïàðîì îáðàçåö äîñòèãàë ðàâíîâåñíîãî ñî-
ñòîÿíèÿ çà íåñêîëüêî ÷àñîâ. Ñòåïåíü çàïîëíåíèÿ
ìèêðîòðåùèí âîäîé êîíòðîëèðîâàëè ìåòîäîì
ßÌÐ êðèîïîðîìåòðèè, îïèñàííûì â [83]. Âåëè-
÷èíà ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè ÿäåðíûõ
ñïèíîâ æèäêîãî 3He ïðè êàæäîé òåìïåðàòóðå îï-
ðåäåëÿëè ïî 50-òè çíà÷åíèÿì àìïëèòóäû ñèãíàëà
ñïàäà ñâîáîäíîé èíäóêöèè ïðè ðàçëè÷íûõ âðåìå-
íàõ çàäåðæêè τ ìåæäó çîíäèðóþùèìè ðàäèî÷àñ-
òîòíûìè èìïóëüñàìè (π/2–τ–π/2).
Íà ðèñ. 7 ïðåäñòàâëåíà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñè-
ìîñòü ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè ÿäåð æèä-
êîãî 3He â êîíòàêòå ñ «ñóõèì» ïîðîøêîì
LiYF4 [98]. Õîòÿ ïîëó÷åííàÿ òåìïåðàòóðíàÿ çàâè-
ñèìîñòü è ÿâëÿåòñÿ ñëàáîé, íî çíàê ïðîèçâîäíîé
ÿâíî ïðîòèâîïîëîæåí òîìó, ÷òî íàáëþäàëîñü â
áîëåå ðàííèõ èññëåäîâàíèÿõ ìàãíèòíîé ñâÿçè è
íàìè â ýêñïåðèìåíòàõ ïî ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè
æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ ìîíîêðèñòàëëàìè
LiYF4–LiTmF4 (ðèñ. 3), ãäå ñêîðîñòü ïðîäîëüíîé
ðåëàêñàöèè áûëà ïðîïîðöèîíàëüíà íàìàãíè÷åí-
íîñòè òâåðäîòåëüíûõ ìàãíèòíûõ ìîìåíòîâ, à ñëå-
äîâàòåëüíî, óìåíüøàëàñü ñ ïîâûøåíèåì òåìïåðà-
òóðû. Äëÿ òîãî ÷òîáû ïîíÿòü ïðè÷èíó ñòîëü
êàðäèíàëüíîãî èçìåíåíèÿ òåìïåðàòóðíîé çàâèñè-
ìîñòè, çàïèøåì âûðàæåíèå äëÿ òåïëîâîãî êîíòàê-
òà ÿäåðíîé ñïèíîâîé ñèñòåìû æèäêîãî 3He è òâåð-
äîòåëüíîãî ñóáñòðàòà â ðàìêàõ ïðåäëîæåííîé
íàìè âûøå ìîäåëè ðåëàêñàöèè:
CHeT1,meas
−1 = CHe,bulkT1,diff
−1 + CHe,restrT1,restr
−1 ,
(2.7)
ãäå
CHe = CHe,bulk + CHe,restr (2.8)
åñòü îáùàÿ ìàãíèòíàÿ òåïëîåìêîñòü ÿäåðíûõ ñïè-
íîâ æèäêîãî 3He, ñîñòîÿùàÿ èç äâóõ ñëàãàåìûõ,
îòíîñÿùèõñÿ ñîîòâåòñòâåííî ê àòîìàì îáúåìíîãî
(bulk) 3He è ê àòîìàì, íàõîäÿùèìñÿ â ìèêðîòðå-
ùèíàõ íà êðèñòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè (restr);
T1,meas — èçìåðÿåìîå âðåìÿ ðåëàêñàöèè; T1,diff
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé õàðàêòåðèñòè÷åñêîå âðåìÿ
ïåðåíîñà ïðîäîëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè ÿäåðíûõ
ñïèíîâ æèäêîãî 3He îò àòîìîâ îáúåìíîé æèäêîñ-
òè ê àòîìàì, íàõîäÿùèìñÿ â îãðàíè÷åííîé ãåîìåò-
Ðèñ. 7. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ïðîäîëü-
íîé ðåëàêñàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî 3He â ïîðàõ
«ñóõîãî» (0% H2O) ìèêðîííîãî ïîðîøêà LiYF4 (❍ ) è
â ïîðàõ ïîðîøêà, çàïîëíåííûõ äèñòèëëèðîâàííîé
âîäîé è òÿæåëîé âîäîé, ïðè ðàçëè÷íîì çàïîëíåíèè
ïóñòîò ìîëåêóëàìè âîäû (â ïðîöåíòàõ îò îáùåãî îáúå-
ìà ïóñòîò îáðàçöà). Íà âñòàâêå — ñðàâíåíèå ñêîðîñ-
òåé ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He ïðè 1% çàïîëíåíèè ïóñ-
òîò îáðàçöà âîäîé H2O è êèñëîðîäîì O2 [98].
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
442 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
ðèè â ìèêðîòðåùèíàõ íà êðèñòàëëè÷åñêîé ïî-
âåðõíîñòè, à T1,restr åñòü íå ÷òî èíîå êàê âðåìÿ
ðåëàêñàöèè ÿäåðíîé íàìàãíè÷åííîñòè àòîìîâ
æèäêîãî 3He, íàõîäÿùèõñÿ â ýòèõ ìèêðîòðåùè-
íàõ. Ýòî âðåìÿ ìîæåò îïðåäåëÿòüñÿ íåñêîëüêèìè
ìåõàíèçìàìè:
1) ïðÿìîé ïåðåíîñ íàìàãíè÷åííîñòè ê ìàãíèò-
íûì ìîìåíòàì òâåðäîòåëüíîãî ñóáñòðàòà ñ áëèçêè-
ìè ïî âåëè÷èíå ëàðìîðîâñêèìè ÷àñòîòàìè (ñì.,
íàïðèìåð, [56]); ýòîò ìåõàíèçì íàèáîëåå ýôôåê-
òèâåí ïðè èõ ïîëíîì ñîâïàäåíèè (ñì., íàïðè-
ìåð, [6,72]);
2) ðåëàêñàöèÿ ïðîäîëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè â
ñèëüíî ôëóêòóèðóþùèõ ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ
ïîëÿõ, ñîçäàâàåìûõ äåôåêòíûìè ïàðàìàãíèòíû-
ìè öåíòðàìè íà ïîâåðõíîñòè ìèêðîòðåùèí;
3) ðåëàêñàöèÿ çà ñ÷åò ôëóêòóàöèé ëîêàëüíûõ
ïîëåé ïðè êâàíòîâîì îáìåíå àòîìîâ 3He íà ïî-
âåðõíîñòè òâåðäîãî òåëà [82]; î÷åâèäíî, ÷òî ïðè
òåìïåðàòóðàõ âûøå 1 K ýòîò ìåõàíèçì ìàëîýô-
ôåêòèâåí â ñèëó ìàëîñòè ÷èñëà àäñîðáèðîâàííûõ
àòîìîâ 3He;
4) ðåëàêñàöèÿ â îãðàíè÷åííîé ãåîìåòðèè èç-çà
ñóùåñòâåííûõ èçìåíåíèé ñïåêòðàëüíûõ õàðàê-
òåðèñòèê äèôôóçèîííîãî äâèæåíèÿ; ñîãëàñíî
íàøèì ðàñ÷åòàì [84], ýòîò ìåõàíèçì äîëæåí äà-
âàòü òåìïåðàòóðíî-íåçàâèñèìûé âêëàä (â ïðå-
íåáðåæåíèè òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòüþ êîýô-
ôèöèåíòà äèôôóçèè) â èçìåðÿåìóþ ñêîðîñòü
ðåëàêñàöèè.
Èç óðàâíåíèÿ (2.7) ñëåäóåò, ÷òî â ýêñïåðèìåí-
òàõ ñ ìîíîêðèñòàëëàìè, ðàññìîòðåííûõ âûøå,
óçêèì ìåñòîì ïðîöåññà ÿâëÿåòñÿ ðåëàêñàöèÿ íà-
ìàãíè÷åííîñòè ó ïîâåðõíîñòè èç-çà ìàëîé îòíîñè-
òåëüíîé äîëè àòîìîâ 3He â ìèêðîòðåùèíàõ. Ïî
õàðàêòåðó òåìïåðàòóðíîé è ïîëåâîé çàâèñèìîñòåé
(ðèñ. 3 è 4) ìîæíî ñäåëàòü âûâîä î òîì, ÷òî
äîìèíèðóþùèì ìåõàíèçìîì ðåëàêñàöèè ÿâëÿåòñÿ
âòîðîé ìåõàíèçì èç óïîìÿíóòûõ âûøå. Äåéñòâè-
òåëüíî, âîçðàñòàíèå íàìàãíè÷åííîñòè äåôåêòíûõ
ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ çà ñ÷åò òåìïåðàòóðû èëè
ìàãíèòíîãî ïîëÿ ïðèâîäèò ê óñèëåíèþ àìïëèòóäû
ôëóêòóèðóþùèõ ìàãíèòíûõ ïîëåé, ÷òî è óñêîðÿ-
åò ïðîöåññ ðåëàêñàöèè.
 ýêñïåðèìåíòàõ ñ ìåëêîäèñïåðñíûìè ïîðîø-
êàìè, ðåçóëüòàòû êîòîðûõ ïðåäñòàâëåíû â äàí-
íîì ðàçäåëå, îòíîñèòåëüíàÿ äîëÿ àòîìîâ 3He â
ìèêðîòðåùèíàõ âåëèêà èç-çà õîðîøî ðàçâèòîé
êðèñòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè ìèêðîííûõ ÷àñòèö
ïîðîøêà. Íî áëàãîäàðÿ áîëüøèì ëîêàëüíûì ìàã-
íèòíûì ïîëÿì â ìèêðîòðåùèíàõ ëàðìîðîâñêèå
÷àñòîòû ÿäåðíûõ ñïèíîâ àòîìîâ æèäêîãî 3He â
ìèêðîòðåùèíàõ äîâîëüíî ñóùåñòâåííî îòëè÷àþò-
ñÿ îò ëàðìîðîâñêîé ÷àñòîòû ÿäåðíûõ ñïèíîâ îáú-
åìíîãî æèäêîãî 3He. Ïðè ýòîì î÷åâèäíî, ÷òî â
òàêîé ñèòóàöèè óçêèì êàíàëîì â ðåëàêñàöèè
áóäåò ïåðåäà÷à íàìàãíè÷åííîñòè îò îáúåìíîé
æèäêîñòè ê ÿäåðíûì ñïèíàì 3He â ìèêðîòðåùè-
íàõ. Ïîýòîìó âîçðàñòàíèå íàìàãíè÷åííîñòè äå-
ôåêòíûõ ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ çà ñ÷åò ïîíèæå-
íèÿ òåìïåðàòóðû áóäåò åùå áîëåå óâåëè÷èâàòü
ðàññîãëàñîâàíèå ëàðìîðîâñêèõ ÷àñòîò è, êàê ñëåä-
ñòâèå ýòîãî, çàìåäëÿòü ïðîöåññ ðåëàêñàöèè ïðî-
äîëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè. Ïðè ýòîì äîñòàòî÷íî
áîëüøîé òåìïåðàòóðíî-íåçàâèñÿùèé âêëàä â ñêî-
ðîñòü ðåëàêñàöèè îïðåäåëÿåòñÿ ìåõàíèçìîì ðå-
ëàêñàöèè â îãðàíè÷åííîé ãåîìåòðèè.
Ðåçþìèðóÿ ñêàçàííîå âûøå, ìîæíî îòìåòèòü,
÷òî äàííûå ýòèõ ýêñïåðèìåíòîâ ïîäòâåðäèëè
íàøå ïðåäïîëîæåíèå î òîì, ÷òî ýôôåêòèâíîñòü
ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ
òâåðäîòåëüíûì ñóáñòðàòîì îïðåäåëÿåòñÿ êîíêó-
ðåíöèåé äâóõ ïðîöåññîâ: óñêîðåíèå ðåëàêñàöèè â
íåîäíîðîäíûõ ìàãíèòíûõ ïîëÿõ è îáìåí íàìàãíè-
÷åííîñòüþ ìåæäó àòîìàìè æèäêîãî 3He.
Âî âñåõ ýêñïåðèìåíòàõ ïî èçó÷åíèþ ìàãíèòíîé
ðåëàêñàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî 3He â ïîðàõ
ìåëêîäèñïåðñíîãî ïîðîøêà LiYF4 , çàïîëíåííûõ
âîäîé, ýâîëþöèÿ ïðîäîëüíîé íàìàãíè÷åííîñòè
õîðîøî îïèñûâàëàñü îäíîé ýêñïîíåíòîé. Ýòè
påçóëüòàòû ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 7 «îòêðûòûìè»
ñèìâîëàìè. Ñðàâíåíèå ïîëó÷åííûõ çàâèñèìîñòåé
ñ äàííûìè èçìåðåíèé ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè ÿäåð
æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ «ñóõèì» ïîðîøêîì
LiYF4 ïîêàçûâàåò, ÷òî åñëè â ñëó÷àå «ñóõîãî»
ïîðîøêà òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü äîâîëüíî
ñëàáàÿ, òî äàæå íåáîëüøîå çàïîëíåíèå ìèêðîòðå-
ùèí ìîëåêóëàìè H2O ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ
ñêîðîñòè ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He è ê
ñèëüíîé ëèíåéíîé òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè
òèïà Êþðè–Âåéññà ñ õàðàêòåðèñòè÷åñêîé òåìïå-
ðàòóðîé TC = 0,7 Ê. Ïîäîáíîå ïîâåäåíèå T1
−1(T)
óêàçûâàåò íà ñóùåñòâåííóþ ðîëü ìîëåêóë âîäû
êàê â âûòåñíåíèè àòîìîâ æèäêîãî 3He èç ìèêðî-
òðåùèí, òàê è â ìàãíåòèçìå ïîâåðõíîñòè. Âåñüìà
íåáîëüøîå çàïîëíåíèå ìèêðîòðåùèí âîäîé ïðåæ-
äå âñåãî ñêàçûâàåòñÿ íà óìåíüøåíèè ðàññîãëàñî-
âàíèÿ ëàðìîðîâñêèõ ÷àñòîò, òàê êàê áûñòðîðå-
ëàêñèðóùèå àòîìû æèäêîãî 3He âûòåñíÿþòñÿ
ìîëåêóëàìè âîäû èç îáëàñòåé ñ íàèáîëüøèìè íå-
îäíîðîäíîñòÿìè ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé.
Äàëüíåéøåå æå óâåëè÷åíèå êîíöåíòðàöèè ìîëå-
êóë âîäû ïðèâîäèò ê ñóùåñòâåííîìó óìåíüøåíèþ
ìàãíèòíîé òåïëîåìêîñòè áûñòðîðåëàêñèðóþùèõ
àòîìîâ æèäêîãî 3He (ñì. óðàâíåíèå (2.7)). Âîç-
ðàñòàíèå óãëà íàêëîíà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñ-
òè ñêîðîñòè ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè æèäêîãî 3He
ïðè óâåëè÷åíèè êîíöåíòðàöèè ìîëåêóë âîäû îò
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5 443
0,25 äî 1% óêàçûâàåò íà òî, ÷òî óïîìÿíóòîå âûøå
ðàññîãëàñîâàíèå ëàðìîðîâñêèõ ÷àñòîò óìåíüøàåò-
ñÿ, ò.å. óìåíüøàþòñÿ ïðîñòðàíñòâåííûå ôëóê-
òóàöèè ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé â ìèêðîòðå-
ùèíàõ íà ïîâåðõíîñòè. Ýòîò ôàêò ìîæåò áûòü
îáúÿñíåí ïîÿâëåíèåì íåêîòîðûõ êîððåëÿöèé
ìåæäó ìàãíèòíûìè ìîìåíòàìè äåôåêòíûõ öåíò-
ðîâ. Ïîýòîìó ðàçóìíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî äå-
ôåêòíûå ïàðàìàãíèòíûå öåíòðû [90,91], ñêîí-
öåíòðèðîâàííûå íà ïîâåðõíîñòè, îáðàçóþò
îáìåííî-ñâÿçàííûå ìàãíèòíûå ïàðû èëè êëàñ-
òåðû, â êîòîðûõ îáìåííîå âçàèìîäåéñòâèå îñó-
ùåñòâëÿåòñÿ çà ñ÷åò ïåðåíîñà ñïèíîâîé ïëîòíîñòè
÷åðåç ìîëåêóëÿðíûå îðáèòàëè êèñëîðîäà â ìîëå-
êóëàõ âîäû. Íà ýòî óêàçûâàåò òîò ôàêò, ÷òî ïðè
çàìåíå îáû÷íîé âîäû íà äåéòåðèðîâàííóþ êàðòè-
íà òåìïåðàòóðíîé çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè ðåëàêñà-
öèè íå èçìåíÿåòñÿ (ðèñ. 7, «çàêðûòûå» ñèìâîëû).
Óâåëè÷åíèå òåìïåðàòóðû ïðèâîäèò ê óìåíüøåíèþ
íàìàãíè÷åííîñòè òàêèõ îáìåííî-ñâÿçàííûõ ïàð è,
êàê ñëåäñòâèå, ê óâåëè÷åíèþ ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè
ÿäåðíîé íàìàãíè÷åííîñòè æèäêîãî 3He. Äîïîëíè-
òåëüíûì àðãóìåíòîì â ïîëüçó íàøèõ ïðåäñòàâëå-
íèé î êàðòèíå ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè æèäêîãî
3He â êîíòàêòå ñ êðèñòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòüþ
ìîæåò ñëóæèòü ïîëåâàÿ çàâèñèìîñòü òàíãåíñà
óãëà íàêëîíà T1
−1(T) ïðè T = 1,5 Ê è 0,5% çàïîë-
íåíèè ìèêðîòðåùèí ìîëåêóëàìè âîäû, ïðåäñòàâ-
ëåííàÿ íà ðèñ. 8. Óâåëè÷åíèå ìàãíèòíîãî ïîëÿ è,
ñîîòâåòñòâåííî, ïîäàâëåíèå êîððåëÿöèé ìåæäó
äåôåêòíûìè ïàðàìàãíèòíûìè öåíòðàìè ïðèâîäèò
ê ðîñòó ïðîñòðàíñòâåííûõ íåîäíîðîäíîñòåé ëî-
êàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé â ìèêðîòðåùèíàõ è ê
óìåíüøåíèþ ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè. Ïðîâåäåíèå
êîëè÷åñòâåííûõ îöåíîê õàðàêòåðèñòè÷åñêîé òåì-
ïåðàòóðû äëÿ ïîäîáíûõ ìàãíèòíî-ñâÿçàííûõ ïàð
è óñòàíîâëåíèå ñòðóêòóðû êëàñòåðîâ íà äàííîì
ýòàïå èññëåäîâàíèé íå ïðåäñòàâëÿåòñÿ âîçìîæ-
íûì ââèäó îòñóòñòâèÿ äåòàëüíîé èíôîðìàöèè î
âîëíîâûõ ôóíêöèÿõ äåôåêòíûõ ïàðàìàãíèòíûõ
öåíòðîâ. Îäíàêî ïîëó÷åííîå ýêñïåðèìåíòàëüíîå
çíà÷åíèå TC = 0,7 Ê ëåæèò â ðàçóìíûõ ïðåäåëàõ
ñ ó÷åòîì äâóìåðíîãî õàðàêòåðà ðàñïîëîæåíèÿ äå-
ôåêòíûõ öåíòðîâ è èõ êîíöåíòðàöèè íà ïîâåðõ-
íîñòè [91]. Ñîãëàñíî íàøèì ðàñ÷åòàì [84], ìåõà-
íèçì ðåëàêñàöèè â îãðàíè÷åííîé ãåîìåòðèè
íàèáîëåå ýôôåêòèâåí ïðè ðàçìåðàõ ïîð ìåíåå
50 A° . Ïîýòîìó íåóäèâèòåëüíî, ÷òî â ýêñïåðèìåí-
òàõ ñ çàïîëíåíèåì ïîð âîäîé òåìïåðàòóðíî-íåçà-
âèñèìûé âêëàä â ñêîðîñòü ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè
îòñóòñòâóåò è ýêñòðàïîëÿöèÿ âñåõ òåìïåðàòóðíûõ
çàâèñèìîñòåé íà ðèñ. 7 äàåò îäíó è òó æå õàðàêòå-
ðèñòè÷åñêóþ òåìïåðàòóðó.
Åñëè îïèñàííûé ìåõàíèçì ìàãíèòíîé ðåëàêñà-
öèè çà ñ÷åò îáðàçîâàíèÿ îáìåííî-ñâÿçàííûõ ïàð
èëè êëàñòåðîâ ÿâëÿåòñÿ âåðíûì, òî çàìåíà äèà-
ìàãíèòíûõ ìîëåêóë âîäû íà ïàðàìàãíèòíûå ìî-
ëåêóëû êèñëîðîäà (÷òî ôàêòè÷åñêè îçíà÷àåò
ïîêðûòèå âñåé ïîâåðõíîñòè ìèêðîòðåùèí òâåðäî-
òåëüíîé ïëåíêîé êèñëîðîäà, êîòîðàÿ, âîçìîæíî,
íàõîäèòñÿ â ìàãíèòíî-óïîðÿäî÷åííîì ñîñòîÿíèè)
äîëæíà ñãëàäèòü ïðîñòðàíñòâåííûå ôëóêòóàöèè
ëîêàëüíûõ ìàãíèòíûõ ïîëåé è óâåëè÷èòü ñêî-
ðîñòü ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè. Äåéñòâèòåëüíî,
òàêîå óñêîðåíèå áîëåå ÷åì â äâà ðàçà è íàáëþäà-
åòñÿ â ýêñïåðèìåíòå (âñòàâêà íà ðèñ. 7).
Âñþ ñîâîêóïíîñòü ýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ
— òåìïåðàòóðíóþ, ïîëåâóþ è êîíöåíòðàöèîííóþ
çàâèñèìîñòè ñêîðîñòè ðåëàêñàöèè ïðîäîëüíîé íà-
ìàãíè÷åííîñòè ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî 3He —
óäàåòñÿ îïèñàòü ôîðìóëîé
T1
−1 = A +
T − TC
CH0
, (2.9)
ãäå H0 — íàïðÿæåííîñòü ìàãíèòíîãî ïîëÿ, C —
êîýôôèöèåíò, ñîäåðæàùèé èíôîðìàöèþ êàê î
ìàãíèòíûõ ñâîéñòâàõ ïîâåðõíîñòíûõ ïàðàìàãíèò-
íûõ öåíòðîâ, òàê è î ìàãíèòíûõ âçàèìîäåéñòâèÿõ
ñ íèìè ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî 3He. Ïîñòîÿííîå
ñëàãàåìîå A îïèñûâàåò âêëàä ìåõàíèçìà ðåëàêñà-
öèè â îãðàíè÷åííîé ãåîìåòðèè.
2.5. ßäåðíàÿ ìàãíèòíàÿ ðåëàêñàöèÿ æèäêîãî
3He â êâàíòîâûõ ðàñòâîðàõ 3He–4He,
çàïîëíÿþùèõ ïîðû ìåëêîäèñïåðñíîãî ïîðîøêà
LiYF4
 ïðåäûäóùåì ïàðàãðàôå áûëè îáñóæäåíû ðå-
çóëüòàòû èññëåäîâàíèé ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè
æèäêîãî 3He â ïîðàõ ìåëêîäèñïåðñíîãî ïîðîøêà
LiYF4 ñ ÷àñòè÷íûì çàïîëíåíèåì íàíîòðåùèí
âîäîé, êîòîðàÿ â óñëîâèÿõ ýêñïåðèìåíòà íàõîäè-
ëàñü â òâåðäîì ñîñòîÿíèè. Ïðåäñòàâëÿåò íåñî-
Ðèñ. 8. Ïîëåâàÿ çàâèñèìîñòü òàíãåíñà óãëà íàêëîíà
T1
−1(T) ïðè T = 1,5 K è 0,5% çàïîëíåíèè ïóñòîò îáðàç-
öà ìîëåêóëàìè H2O [98].
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
444 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
ìíåííûé èíòåðåñ çàìåíà êëàññè÷åñêîé æèäêîñòè
íà êâàíòîâóþ. Ðàçëè÷èå â ýíåðãèÿõ àäñîðáöèè
èçîòîïîâ ãåëèÿ (3He è 4He) ïîçâîëÿåò êîíòðîëè-
ðóåìûì îáðàçîì çàïîëíÿòü íàíîòðåùèíû àòîìàìè
4He. Íà ðèñ. 9 ïðèâåäåíû òåìïåðàòóðíûå çàâèñè-
ìîñòè âðåìåíè ïðîäîëüíîé ðåëàêñàöèè æèäêîãî
3He äëÿ ðàçëè÷íûõ êâàíòîâûõ ðàñòâîðîâ 3He–
4He [83]. Óâåëè÷åíèå êîíöåíòðàöèè äèàìàãíèòíî-
ãî æèäêîãî 4He ìîíîòîííî ïîíèæàåò ñêîðîñòü
ðåëàêñàöèè çà ñ÷åò óìåíüøåíèÿ ïîñòîÿííîé À â
ôîðìóëå (2.9) è îñëàáëÿåò òåìïåðàòóðíóþ çàâè-
ñèìîñòü. Òàêîå ïîâåäåíèå ñòàíîâèòñÿ ïîíÿòíûì,
åñëè ó÷åñòü, ÷òî âûòåñíåíèå àòîìàìè 4He àòîìîâ
3He èç íàíîòðåùèí óìåíüøàåò äîëþ áûñòðîðåëàê-
ñèðóþùèõ ÿäåðíûõ ñïèíîâ 3He. Ïîäîáíîå ïîâå-
äåíèå îòìå÷àëîñü â íàøèõ ýêñïåðèìåíòàõ ñ ìî-
íîêðèñòàëëàìè LiYF4 . Äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå
êîíöåíòðàöèè 4He ïðèâîäèò ê ïîâûøåíèþ òåìïå-
ðàòóðû ïåðåõîäà â ñâåðõòåêó÷åå ñîñòîÿíèå êâàí-
òîâîãî ðàñòâîðà è, íàïðèìåð, ïðè êîíöåíòðàöèÿõ
80 è 90% Tλ = 1,86 è 2,1 K ñîîòâåòñòâåííî, ÷òî
íàõîäèòñÿ â ïðåäåëàõ èññëåäîâàííîãî äèàïàçîíà
òåìïåðàòóð 1,5–3 Ê. Íèæå êðèòè÷åñêîé òåìïåðà-
òóðû ïåðåõîäà êîýôôèöèåíò äèôôóçèè è, ñîîò-
âåòñòâåííî, âåðîÿòíîñòü ïðîíèêíîâåíèÿ àòîìîâ
3He â íàíîòðåùèíû óâåëè÷èâàþòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò
ê óñêîðåíèþ ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè.
2.6. Î âîçìîæíîñòè èñïîëüçîâàíèÿ
äèýëåêòðè÷åñêèõ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ
äëÿ äèíàìè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè æèäêîãî 3He
Âî ââåäåíèè îòìå÷àëîñü, ÷òî â íàñòîÿùåå âðå-
ìÿ ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé æèäêèé 3He ïîëó÷àþò
äâóìÿ îñíîâíûìè ìåòîäàìè:
– ïîëÿðèçàöèÿ òâåðäîãî 3He ìåòîäîì «ãðóáîé
ñèëû» è äàëüíåéøåå áûñòðîå ïëàâëåíèå [35–37];
– îïòè÷åñêàÿ íàêà÷êà ãàçîîáðàçíîãî 3He
[33,34] è äàëüíåéøåå áûñòðîå îæèæåíèå [34].
Ïåðâûé èç ýòèõ ìåòîäîâ òðåáóåò î÷åíü íèçêèõ
òåìïåðàòóð (T < 10−2 K) è ñèëüíûõ ìàãíèòíûõ
ïîëåé ââèäó ìàëîñòè âåëè÷èíû ÿäåðíîãî ìàãíèò-
íîãî ìîìåíòà. Õîòÿ òâåðäûé 3He â òàêèõ óñëîâè-
ÿõ è ìîæåò áûòü äîñòàòî÷íî ñèëüíî ïîëÿðèçîâàí,
íî äàæå î÷åíü ìàëûé ïðèòîê òåïëà ìîæåò íàãðåòü
îáðàçåö è âåñüìà ñèëüíî äåïîëÿðèçîâàòü åãî.
Äàëüíåéøåå áûñòðîå ïëàâëåíèå ïîçâîëÿåò ïîëó-
÷èòü æèäêèé ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûé 3He, îäíàêî
ñïèíîâàÿ ïîëÿðèçàöèÿ â æèäêîñòè ðåëàêñèðóåò
ê ðàâíîâåñíîìó çíà÷åíèþ â òå÷åíèå íåñêîëüêèõ
ìèíóò. Âòîðîé ìåòîä ñâÿçàí ñ ïðèìåíåíèåì äîñòà-
òî÷íî ìîùíûõ èñòî÷íèêîâ ýëåêòðîìàãíèòíîãî èç-
ëó÷åíèÿ è òîæå ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü âûñîêóþ ñïè-
íîâóþ ïîëÿðèçàöèþ, íî äëÿ ãàçîîáðàçíîãî 3He ñ
äîâîëüíî íèçêîé ïëîòíîñòüþ, òàê ÷òî â ðåçóëü-
òàòå äàëüíåéøåãî îæèæåíèÿ ïîëó÷àåòñÿ âåñüìà
ìàëîå êîëè÷åñòâî ïîëÿðèçîâàííîãî 3He. Ïîýòîìó
ïðåäñòàâëÿåò èíòåðåñ ðàññìîòðåòü ìåòîäû íåïî-
ñðåäñòâåííîé ïîëÿðèçàöèè æèäêîãî 3He.
Ñïèí-ïîëÿðèçîâàííûå êâàíòîâûå ðàñòâîðû
3He–4He (ñ ïîëÿðèçàöèåé æèäêîãî 3He äî 20%)
ìîãóò áûòü ïîëó÷åíû â öèðêóëÿöèîííîì ðåôðè-
æåðàòîðå ðàñòâîðåíèÿ [99,100].
Äèíàìè÷åñêèå ìåòîäû ïîëÿðèçàöèè òàêæå ìî-
ãóò áûòü ïðèìåíèìû äëÿ ïîëó÷åíèÿ âûñîêîãî
ñïèí-ïîëÿðèçîâàííîãî ñîñòîÿíèÿ æèäêîãî 3He.
 ðàçä. 1 ìû óæå óïîìèíàëè îá èñïîëüçîâàíèè
ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ âî ôòîðóãëåðîäàõ äëÿ
ïåðåíîñà ñïèíîâîé ïîëÿðèçàöèè ê æèäêîìó 3He
ïðè íàñûùåíèè ýëåêòðîííîãî ñïèíîâîãî ðåçîíàí-
ñà [62].  [101,102] áûëà òåîðåòè÷åñêè è ýêñïå-
ðèìåíòàëüíî ïðîäåìîíñòðèðîâàíà âîçìîæíîñòü
èñïîëüçîâàíèÿ òâåðäîòåëüíûõ äèýëåêòðè÷åñêèõ
ïîðîøêîâ (äðåâåñíûé óãîëü) äëÿ ýòîé öåëè.
 [103] áûëà ðàññìîòðåíà âîçìîæíîñòü ïðèìåíå-
íèÿ äëÿ äèíàìè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè æèäêîãî 3He
ñïèíîâîãî ðåçîíàíñà ýëåêòðîíîâ, èíæåêòèðîâàí-
íûõ â æèäêîñòü ñ ïîìîùüþ ñèëüíîãî ïîòåíöèàëà
ýëåêòðè÷åñêîãî ïîëÿ.
Íàøè èññëåäîâàíèÿ ñâîéñòâ äèýëåêòðè÷åñêèõ
âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ â ñèëüíûõ ìàã-
íèòíûõ ïîëÿõ è ìàãíèòíîé ñâÿçè ìåæäó íèìè è
æèäêèì 3He ïîçâîëèëè ïðåäëîæèòü ýòè âåùåñòâà
äëÿ äèíàìè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè ÿäåð æèäêîãî
3He [104]. Èç ðåçóëüòàòîâ òåîðåòè÷åñêèõ è ýêñïå-
ðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé, èçëîæåííûõ âûøå,
ñëåäóåò, ÷òî äëÿ äèíàìè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè ñ
ïîìîùüþ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ ìîãóò
Ðèñ. 9. Òåìïåðàòóðíàÿ çàâèñèìîñòü ñêîðîñòè ïðîäîëü-
íîé ðåëàêñàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî 3He â ïîðàõ
ìèêðîííîãî ïîðîøêà LiYF4 äëÿ ðàçëè÷íûõ êîíöåíòðà-
öèé ðàñòâîðîâ 3He–4He [83]. Âåðòèêàëüíûìè ïóíê-
òèðíûìè ëèíèÿìè ïîêàçàíû ïîëîæåíèÿ λ-òî÷åê äëÿ
ñâåðõòåêó÷èõ ðàñòâîðîâ.
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5 445
áûòü èñïîëüçîâàíû äâà òèïà ìàãíèòíûõ ìîìåí-
òîâ:
1) ýëåêòðîííî-ÿäåðíûå ìàãíèòíûå ìîìåíòû
âàí-ôëåêîâñêèõ èîíîâ, íàõîäÿùèõñÿ â îáúåìå
êðèñòàëëà èëè êðèñòàëëè÷åñêèõ ÷àñòèö ïîðîøêà;
2) äåôåêòíûå ïàðàìàãíèòíûå öåíòðû, îáðà-
çóþùèåñÿ íà êðèñòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè äèý-
ëåêòðè÷åñêèõ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ.
Ïåðâûå èç ïåðå÷èñëåííûõ ìàãíèòíûõ ìîìåí-
òîâ îáëàäàþò ÿðêî âûðàæåííîé àíèçîòðîïèåé ãè-
ðîìàãíèòíîãî îòíîøåíèÿ, ÷òî ïîçâîëÿåò ýôôåê-
òèâíî èçìåíÿòü èõ ëàðìîðîâñêóþ ÷àñòîòó ïóòåì
èçìåíåíèÿ îðèåíòàöèè âíåøíåãî ìàãíèòíîãî ïîëÿ.
 ñèëüíîì ìàãíèòíîì ïîëå âàí-ôëåêîâñêèå èîíû
â îáúåìå êðèñòàëëà äîñòàòî÷íî ñèëüíî ïîëÿðèçî-
âàíû, è, êðîìå òîãî, îíè ðåãóëÿðíî ðàñïîëîæåíû
â óçëàõ êðèñòàëëè÷åñêîé ðåøåòêè. Ýêñïåðèìåí-
òàëüíîå íàáëþäåíèå âûñîêî÷àñòîòíîãî ÝÏÐ çà
ñ÷åò ïåðåõîäîâ ìåæäó îñíîâíûì è âîçáóæäåííû-
ìè óðîâíÿìè ýòèõ èîíîâ [10,105] ïîçâîëÿåò íàäå-
ÿòüñÿ íà âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ íàñûùåíèÿ
ýòèõ ïåðåõîäîâ äëÿ ïîëÿðèçàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ
æèäêîãî 3He, íàõîäÿùåãîñÿ â êîíòàêòå ñ äèýëåêò-
ðè÷åñêèìè âàí-ôëåêîâñêèìè ïàðàìàãíåòèêàìè.
Îäíèì èç âîçìîæíûõ êàíàëîâ äëÿ ïåðåäà÷è íà-
ìàãíè÷åííîñòè ìîæåò áûòü äèíàìè÷åñêàÿ ïîëÿðè-
çàöèÿ ÿäåðíûõ ñïèíîâ ëèãàíäîâ çà ñ÷åò íàñû-
ùåíèÿ âûñîêî÷àñòîòíîãî ÝÏÐ è äàëüíåéøèé
ïåðåíîñ íàìàãíè÷åííîñòè â óñëîâèÿõ ðåçîíàíñíîé
ìàãíèòíîé ñâÿçè. Îäíàêî íà ïîäîáíûé ïåðåíîñ
ñóùåñòâåííîå âëèÿíèå îêàçûâàþò äåôåêòíûå
ïàðàìàãíèòíûå öåíòðû, íàõîäÿùèåñÿ íà êðèñòàë-
ëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè. Ñ ýòîé òî÷êè çðåíèÿ äëÿ
îñóùåñòâëåíèÿ ýôôåêòèâíîé ïîëÿðèçàöèè æèäêî-
ãî 3He ñ èñïîëüçîâàíèåì äèýëåêòðè÷åñêèõ âàí-
ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ íåîáõîäèì ýêñïåðè-
ìåíòàëüíûé ïîèñê ìåòîäèê ïîëó÷åíèÿ êðèñòàëëîâ
è ïîðîøêîâ ñ àòîìíî-ãëàäêîé ïîâåðõíîñòüþ âî
èçáåæàíèå îáðàçîâàíèÿ äåôåêòíûõ öåíòðîâ.
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, ïîâåðõíîñòíûå äåôåêòíûå
ïàðàìàãíèòíûå öåíòðû íàõîäÿòñÿ â íåïîñðåäñò-
âåííîé áëèçîñòè ê àòîìàì æèäêîãî 3He, òàê
÷òî ïðåäñòàâëÿåòñÿ âåñüìà çàìàí÷èâûì èñïîëü-
çîâàíèå íàñûùåíèÿ ÝÏÐ ýòèõ öåíòðîâ äëÿ ïî-
ëÿðèçàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ 3He. Òåì áîëåå ÷òî
êîíòðîëèðóåìîå èçìåíåíèå ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ïî-
âåðõíîñòíûõ öåíòðîâ îêàçûâàåò âåñüìà ñóùåñò-
âåííîå âëèÿíèå íà êèíåòè÷åñêèå ïàðàìåòðû ñïè-
íîâîé ñèñòåìû æèäêîãî 3He [83,98]. Ïîýòîìó
âåñüìà ïåðñïåêòèâíûì ïðåäñòàâëÿåòñÿ äàëüíåé-
øåå äåòàëüíîå èçó÷åíèå ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ïî-
âåðõíîñòíûõ äåôåêòíûõ ïàðàìàãíèòíûõ öåíòðîâ.
Çàêëþ÷åíèå
Ðåçþìèðóåì îñíîâíûå ðåçóëüòàòû òåîðåòè÷åñ-
êèõ è ýêñïåðèìåíòàëüíûõ èññëåäîâàíèé ìàãíèò-
íîé ðåëàêñàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî 3He â
êîíòàêòå ñ ìîíîêðèñòàëëàìè è ìåëêîäèñïåðñíûìè
ïîðîøêàìè äèýëåêòðè÷åñêîãî âàí-ôëåêîâñêîãî
ïàðàìàãíåòèêà LiTmF4 è åãî äèàìàãíèòíîãî àíà-
ëîãà LiYF4 .
Ïðåæäå âñåãî áûëî ïîêàçàíî, ÷òî ñâÿçü îáúåì-
íîãî 3He ñ ìàãíèòíîé ïîäëîæêîé îñóùåñòâëÿåòñÿ
÷åðåç àòîìû 3He íà ïîâåðõíîñòè è âáëèçè ïîâåðõ-
íîñòè êðèñòàëëà (â ìèêðîòðåùèíàõ íà ïîâåðõíîñ-
òè ÷àñòèö ïîðîøêà è ìîíîêðèñòàëëîâ). Ïðåä-
ëîæåííàÿ â [84] òåîðåòè÷åñêàÿ ìîäåëü îïèñàíèÿ
âëèÿíèÿ îãðàíè÷åííîé ãåîìåòðèè ìèêðîòðåùèí íà
êðèñòàëëè÷åñêîé ïîâåðõíîñòè íà ìàãíèòíóþ ðå-
ëàêñàöèþ æèäêîãî 3He ïîçâîëèëà ïîíÿòü îñ-
íîâíûå ýêñïåðèìåíòàëüíûå çàêîíîìåðíîñòè è âû-
ÿâèòü ðàçëè÷íûå êàíàëû ìàãíèòíîé ðåëàêñàöèè
ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêîãî 3He â êîíòàêòå ñ äèý-
ëåêòðè÷åñêèìè ïîðîøêàìè LiYF4 . Íà îñíîâå òà-
êîãî àíàëèçà ýêñïåðèìåíòàëüíî ïðîäåìîíñòðèðî-
âàíî, ÷òî ñ ïîìîùüþ êîíòðîëèðóåìîãî èçìåíåíèÿ
ìàãíèòíûõ ñâîéñòâ ïîâåðõíîñòè òâåðäîòåëüíîãî
ñóáñòðàòà ìîæíî óïðàâëÿòü ïàðàìåòðàìè ðåëàêñà-
öèè æèäêîãî 3He. Áûëî òàêæå óñòàíîâëåíî, ÷òî
êâàíòîâàÿ æèäêîñòü (3He) ìîæåò áûòü èñïîëüçî-
âàíà â êà÷åñòâå çîíäà äëÿ èññëåäîâàíèÿ ìàãíèò-
íûõ ñâîéñòâ òâåðäîòåëüíîé ïîâåðõíîñòè ïðè íèç-
êèõ è ñâåðõíèçêèõ òåìïåðàòóðàõ. È, íàêîíåö,
ïðåäñêàçàíà âîçìîæíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ äèýëåêò-
ðè÷åñêèõ âàí-ôëåêîâñêèõ ïàðàìàãíåòèêîâ äëÿ äè-
íàìè÷åñêîé ïîëÿðèçàöèè ÿäåðíûõ ñïèíîâ æèäêî-
ãî 3He.
Äàííàÿ ðàáîòà âûïîëíåíà ïðè ïîääåðæêå Ne-
derlandse Organisatie voor Wetenschappelijk On-
derzoek (NWO) è íàó÷íî-îáðàçîâàòåëüíîãî öåíò-
ðà ÊÃÓ (REC-007). Îäèí èç àâòîðîâ (Ä.À.Ò.)
ïðèçíàòåëåí çà ïîääåðæêó Íåìåöêîìó íàó÷íîìó
ôîíäó (DFG, ãðàíò Es 43/11-1).
1. W. R. Abel, A. C. Anderson, W. C. Black, and
J. C. Wheatley, Phys. Rev. Lett. 15, 875 (1965).
2. W. R. Abel, A. C. Anderson, W. C. Black, and
J. C. Wheatley, Phys. Rev. Lett. 16, 273 (1966).
3. D. D. Osheroff, W. J. Gully, R. C. Richardson, and
D. M. Lee, Phys. Rev. Lett. 29, 920 (1979).
4. G. E. Volovik, Exotic Properties of Superfluid He-
lium 3, World Scientific (1992).
5. G. E. Volovik, Proceedings of the National Aca-
demy of Sciences of the United States of America
(PNAS) 96, 6042 (1999).
6. À. Â. Åãîðîâ, Ô. Ë. Àóõàäååâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ,
Ì. À. Òåïëîâ, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 39, 480 (1984).
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
446 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
7. À. Â. Åãîðîâ, Î. Í. Áàõàðåâ, À. Ã. Âîëîäèí,
Ñ. Ë. Êîðàáëåâà, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ì. À. Òåïëîâ,
ÆÝÒÔ 97, 1175 (1990).
8. Ë. Ê. Àìèíîâ, Ì. À. Òåïëîâ, ÓÔÍ 147, 49
(1985).
9. F. W. Van Keuls, T. J. Gramila, L. J. Friedman,
and R. C. Richardson, Physica B165–166, 717
(1990).
10. Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé, ÔÍÒ 28, (2002).
11. C. Lhuillier and F. Laloe, J. Phys. (Paris) 40, 239
(1979).
12. B. Castaing and P. Nozieres, J. Phys. (Paris) 40,
257 (1979).
13. P. Nozieres, Physica B126, 212 (1984).
14. H. R. Glyde and S. I. Hernadi, Phys. Rev. B29,
3873 (1984).
15. È. À. Ôîìèí, ÆÝÒÔ 81, 347 (1997).
16. A. E. Meyerovich and A. Stepaniants, J. Low Temp.
Phys. 106, 653 (1997).
17. È. À. Ôîìèí, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 65, 722 (1997).
18. O. Buu, A. C. Forbes, A. S. van Steenbergen, S. A.
J. Wiegers, G. Remenyi, L. Puech, and P. E. Wolf,
J. Low Temp. Phys. 110, 311 (1998).
19. O. Buu, A. C. Forbes, L. Puech, and P. E. Wolf,
J. Low Temp. Phys. 110, 381 (1998).
20. B. Cowan, W. J. Mullin, and S. Tehrani-Nasab,
Physica B284–288, 176 (2000).
21. B. Villard, P. J. Nacher, and G. Tastevin, Physica
B284–288, 178 (2000).
22. B. Villard and P. J. Nacher, Physica B284–288, 180
(2000).
23. O. Buu, L. Puech, and P. E. Wolf, Physica B284–
288, 182 (2000).
24. O. Buu, L. Puech, and P. E. Wolf, Physica B284–
288, 184 (2000).
25. P. E. Wolf, O. Buu, and L. Puech, Physica B284–
288, 186 (2000).
26. H. Middleton, R. D. Black, B. Saam, G. D. Cates,
G. P. Cofer, R. Guenther, W. Happer, L. W.
Hedlund, G. A. Johnson, K. Juvan, and J. C.
Swartz, Magn. Res. Med. 33, 271 (1995).
27. R. D. Black, H. L. Middleton, G. D. Cates, G. P.
Cofer, B. Driehuys, W. Happer, W. L. Hedlund,
G. A. Johnson, and M. D. Shattuck, Radiology
199, 867 (1996).
28. P. Bachert, L. R. Schad, M. Bock, M. V. Knopp,
M. Ebert, T. Grossmann, W. Heil, G. Hofmann,
R. Surkau, and E. W. Otten, Magn. Res. Med. 36,
192 (1996).
29. H. E. Moller, X. J. Chen, M. S. Chawla, B. Drie-
huys, L. W. Hedlund, and G. A. Johnson, J. Magn.
Res. 135, 133 (1998).
30. F. Kober, B. Koenigsberg, V. Belle, M. Viallon,
J. L. Leviel, A. Delon, A. Ziegler, and M. Decorps,
J. Magn. Res. 138, 308 (1999).
31. G. Tastevin, Physica Scripta 86, 46 (2000).
32. P. J. Nacher and G. Tastevin, Physica B284–288,
2053 (2000).
33. E. Stolz, M. Meyerhoff, N. Bigelow, M. Leduc,
P. J. Nacher, and G. Tastevin, Applied Physics
B63, 629 (1996).
34. M. Leduc, P. J. Nacher, G. Tastevin, and E. Cour-
tade, Hyperfine Interactions 127, 443 (2000).
35. M. Chapellier, G. Frossati, and F. B. Rasmussen,
Phys. Rev. Lett. 42, 904 (1979).
36. S. A. J. Wiegers, P. E. Wolf, and L. Puech, Phys.
Rev. Lett. 66, 2895 (1991).
37. G. Frossati, J. Low Temp. Phys. 111, 521 (1998).
38. R. H. Romer, Phys. Rev. 115, 1415 (1959).
39. R. H. Romer, Phys. Rev. 117, 1183 (1960).
40. È. Ë. Áåêàðåâè÷, È. Ì. Õàëàòíèêîâ, ÆÝÒÔ 39,
1699 (1960).
41. J. Gavoret, Phys. Rev. A157, 721 (1965).
42. È. À. Ôîìèí, ÆÝÒÔ 54, 1881 (1968).
43. J. C. Wheatley, Phys. Rev. 165, 304 (1968).
44. C. À. Àëüòøóëåð, Á. Ì. Êîçûðåâ, Ýëåêòðîííûé
ïàðàìàãíèòíûé ðåçîíàíñ ñîåäèíåíèé ýëåìåíòîâ
ïðîìåæóòî÷íûõ ãðóïï, Íàóêà, Ìîñêâà (1972).
45. A. J. Leggett and M. Vuorio, J. Low Temp. Phys.
3, 359 (1970).
46. J. H. Bishop, D. W. Cutter, A. C. Mota, and J. C.
Wheatley, J. Low Temp. Phys. 10, 379 (1973).
47. W. C. Black, A. C. Mota, J. C. Wheatley, J. H.
Bishop, and P. M. Brewster, J. Low Temp. Phys. 4,
391 (1971).
48. M. Jutzler and A. C. Mota, Physica B107, 553
(1981).
49. K. Thompson, J. Low Temp. Phys. 32, 361 (1981).
50. S. Saito, Physica B107, 555 (1981).
51. O. Avenel, M. P. Berglund, R. G. Gylling, N. E.
Phillips, A. Vetleseter, and M. Vuorio, Phys. Rev.
Lett. 31, 76 (1973).
52. T. Perry, K. DeConde, J. A. Sauls, and D. L. Stein,
Phys. Rev. Lett. 48, 1831 (1982).
53. S. Saito, T. Nakayama, and H. Ebisawa, Phys. Rev.
B31, 7475 (1985).
54. Y. Hu, G. J. Stecher, T. J. Gramila, and R. C.
Richardson, Phys. Rev. B54, 9639 (1996).
55. R. Konig, Th. Herrmannsdorfer, and I. Batko, Phys.
Rev. Lett. 80, 4787 (1987).
56. L. J. Friedman, P. J. Millet, and R. C. Richardson,
Phys. Rev. Lett. 47, 1078 (1981).
57. L. J. Friedman, T. J. Gramila, and R. C. Richard-
son, J. Low Temp. Phys. 55, 83 (1984).
58. P. C. Hammel, M. L. Roukes, Y. Hu, T. J. Gra-
mila, T. Mamiya, and R. C. Richardson, Phys. Rev.
Lett. 51, 2124 (1983).
59. R. C. Richardson, Physica B126, 298 (1984).
60. M. Chapellier, L. Sniadower, G. Dreyfus, H. Al-
loul, and J. Cowen, J. Phys. (Paris) 45, 1033
(1984).
61. A. Schuhl, F. B. Rasmussen, and M. Chapellier,
J. Low Temp. Phys. 57, 483 (1984).
62. A. Schuhl, S. Maegawa, M. W. Meisel, and
M. Chapellier, Phys. Rev. Lett. 54, 1952 (1985).
Ìàãíèòíàÿ ñâÿçü æèäêîãî 3He ñ òâåðäîòåëüíûìè äèýëåêòðèêàìè
Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5 447
63. S. Maegawa, A. Schuhl, M. W. Meisel, and
M. Chapellier, Europhys. Lett. 1, 83 (1986).
64. S. Maegawa, A. Schuhl, M. W. Meisel, and
M. Chapellier, Jpn. J. Appl. Phys. (suppl) 26–3,
323 (1987).
65. A. Schuhl, S. Maegawa, M. W. Meisel, and
M. Chapellier, Jpn. J. Appl. Phys. (suppl) 26–3,
333 (1987).
66. A. Schuhl, S. Maegawa, M. W. Meisel, and
M. Chapellier, Jpn. J. Appl. Phys. (suppl) 26–3,
325 (1987).
67. Q. Geng, M. Olsen, and F. B. Rasmussen, J. Low
Temp. Phys. 74, 369 (1989).
68. D. R. Swanson, D. Candela, and D. O. Edwards,
Jpn. J. Appl. Phys. (suppl) 26–3, 313 (1987).
69. È. Ñ. Ñîëîäîâíèêîâ, Í. Â. Çàâàðèöêèé, Ïèñüìà â
ÆÝÒÔ 56, 165 (1992).
70. È. Ñ. Ñîëîäîâíèêîâ, Í. Â. Çàâàðèöêèé, ÆÝÒÔ
106, 489 (1994).
71. R. W. Singerman, F. W. Van Keuls, and R. C.
Richardson, Phys. Rev. Lett. 72, 2789 (1994).
72. F. W. Van Keuls, R. W. Singerman, and R. C.
Richardson, J. Low Temp. Phys. 96, 103 (1994).
73. D. A. Tayurskii and M. S. Tagirov, Appl. Magn.
Res. 6, 587 (1994).
74. N. Mizutani, H. Suzuki, and M. Ono, Physica
B165–166, 523 (1990).
75. Ä. À. Òàþðñêèé, Äåï. â ÂÈÍÈÒÈ 04.05.94,
¹ 1084–Â94 (1994).
76. H. Godfrin and R. E. Rapp, Adv. Phys. 44, 113
(1995).
77. B. Brami, F. Joly, and C. Lhuillier, J. Low Temp.
Phys. 94, 63 (1994).
78. M. G. Richards, J. Phys. (Paris) 39, C6-1342
(1978).
79. H. Godfrin, Can. J. Phys. 65, 1430 (1987).
80. A. Fukushima, S. Ogawa, and Y. Okuda, J. Low
Temp. Phys. 88, 483 (1992).
81. R. E. Rapp and H. Godfrin, Phys. Rev. B47, 12004
(1993).
82. P. C. Hammel and R. C. Richardson, Phys. Rev.
Lett. 52, 1441 (1984).
83. A. V. Klochkov, V. V. Naletov, M. S. Tagirov,
D. A. Tayurskii, A. N. Yudin, M. R. Zhdanov,
R. Sh. Zhdanov, A. A. Bukharaev, and N. I. Nur-
gazizov, Appl. Magn. Res. 19, 199 (2000).
84. Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé,
Ì. À. Òåïëîâ, ÆÝÒÔ 108, 577 (1995).
85. Ð. Þ. Àáäóëñàáèðîâ, Ñ. Ë. Êîðàáëåâà, Â. À.
Ñàõàðîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ïîâåðõíîñòü: Ôèçèêà,
õèìèÿ, ìåõàíèêà 10–11, 125 (1994).
86. À. Ô. Àíäðååâ, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 28, 603 (1978).
87. À. Ì. Äþãàåâ, ÆÝÒÔ 87, 1232 (1984).
88. À. Ì. Äþãàåâ, ÆÝÒÔ 89, 1220 (1985).
89. A. M. Dyugaev, J. Low Temp. Phys.78, 79 (1990).
90. À. Â. Êëî÷êîâ, Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ,
Ä. À. Òàþðñêèé, Ì. À. Òåïëîâ, Â. Í. Åôèìîâ,
Ã. Â. Ìàìèí, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 62, 567 (1995).
91. A. V. Klochkov, S. P. Kurzin, I. R. Mukhamed-
shin, D. R. Nabiullin, V. V. Naletov, H. Suzuki, I.
Kh. Salikhov, M. S. Tagirov, D. A. Tayurskii, and
R. Sh. Zhdanov, Appl. Magn. Res. 14, 525 (1998).
92. Ý. Ëóèñ, Ô. Ãèíåà, Ô. Ôëîðåñ, Ôðàêòàëû â
ôèçèêå, Ìèð, Ìîñêâà (1988).
93. À. Àáðàãàì, Ì. Ãîëüäìàí, ßäåðíûé ìàãíåòèçì:
ïîðÿäîê è áåñïîðÿäîê, Ìèð, Ìîñêâà (1984).
94. Í. Ô. Ôàòêóëëèí, ÆÝÒÔ 101, 1561 (1992).
95. À. Àáðàãàì, ßäåðíûé ìàãíåòèçì, Èçä-âî èíîñòð.
ëèò., Ìîñêâà (1963).
96. D. Vollhardt and P. Wolfle, Phys. Rev. Lett. 47,
190 (1981).
97. A. S. van Steenbergen, S. A. J. Wiegers, P. E.
Wolf, J. A. Perenboom, and J. C. Maan, Phys.
Rev. B58, 925 (1998).
98. À. Â. Êëî÷êîâ, Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ,
Ä. À. Òàþðñêèé, Ïèñüìà â ÆÝÒÔ 69, 503 (1999).
99. A. Rodrigues and G. Vermeulen, J. Low Temp.
Phys. 108, 103 (1997).
100. A. Roni and G. Vermeulen, J. Low Temp. Phys.
121, 761 (2000).
101. S. A. Langer, K. D. DeConde, and D. L. Stein,
J. Low Temp. Phys. 57, 249 (1984).
102. L. W. Engel and K. D. DeConde, Phys. Rev. B33,
2035 (1986).
103. À. Äþãàåâ, È. Âàãíåð, Þ. Îâ÷èííèêîâ, Ïèñüìà
â ÆÝÒÔ 59, 610 (1994).
104. Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé, Ïèñüìà â
ÆÝÒÔ 61, 652 (1995).
105. H. P. Moll, J. van Toll, P. Wyder, M. S. Tagirov,
and D. A. Tayurskii, Phys. Rev. Lett. 77, 3459
(1996).
Magnetic coupling between liquid 3He
and solid dielectrics
(Review Article)
V. V. Naletov, M. S. Tagirov, and D. A. Tayurskii
Theoretical and experimental data on mag-
netic coupling between normal liquid 3He and
single crystal and fine powders of dielectric
Van Vleck paramagnets and their diamagnetic
analogs are reviewed.
Â. Â. Íàëåòîâ, Ì. Ñ. Òàãèðîâ, Ä. À. Òàþðñêèé
448 Ôèçèêà íèçêèõ òåìïåðàòóð, 2002, ò. 28, ¹ 5
|