Cтраница 3
Соотношение между приложенным электрическим полем и возникающим движением носителя принято называть нелокальным, если электрическое поле заметно меняется на длине свободного пробега L. В фохтовской конфигурации возникают дополнительные эффекты, когда глубина скин-слоя мала по сравнению с радиусом циклотронной орбиты; в этих условиях электрическое поле может взаимодействовать с носителем лишь на части длины его орбиты. При этом может иметь место поглощение на гармониках шс [400] как для Е J. [31]
Во-вторых, высокочастотное поле проникает в образец лишь на глубину скин-слоя б1); это приводит к тому, что наблюдение резонанса становится затруднительным, хотя и возможным. [32]
При этом можно выбрать условия стабилизации, позволяющие пренебречь движением электронов вдоль оси z ( vz vTe) - Для воздействия на дрейфовые неустойчивости можно использовать магнитное поле переменного тока, текущего по плазме вдоль оси z, или магнитное поле токонесущих проводов, уложенных вдоль плазменного шнура. Второй способ предпочтительнее, так как пропустить через плазму большой ток для создания нужного магнитного поля трудно из-за малой по сравнению с металлом концентрации электронов. В любом из этих случаев магнитное поле проникает в плазму только на глубину скин-слоя. [33]
Теперь вы видите, почему при изучении полостей ( и волноводов) нам нужно беспокоиться только о полях внутри полости, а не о волнах в металле или вне полости. Кроме того, мы видим, почему серебрение или золочение полости уменьшает потери в ней. Ведь потери происходят благодаря токам, которые ощутимы только в тонком слое, равном глубине скин-слоя. [34]
Условия ( 17 - 16), (17.17) имеют ясный физический смысл. Действительно, движущийся пучок индуцирует в плазме электромагнитное поле, которое экранируется на расстоянии порядка глубины скин-слоя Яв. Поэтому при выполнении условия (17.16) или (17.17) вся реакция плазмы ( а следовательно, и обратный ток) сосредоточена в области самого пучка. Это и приводит к почти полной магнитной нейтрализации тока пучка. Слабое магнитное поле остаточного тока, текущего в слое - Я8 у поверхности пучка, в я / Я8 2 § 1 раз меньше собственного магнитного поля. С увеличением параметра kja обратный ток течет в большом объеме плазмы, магнитная нейтрализация тока пучка ослабевает и при kja 1 почти полностью пропадает. [35]
Ширина резонансных линий, наблюдаемых у электронов проводимости, весьма сильно изменяется от вещества к веществу, а также зависит от частоты и температуры. Эта ширина обусловлена различными причинами. Вследствие движения электронов существует диффузионное уширение [16] 1), которое становится, однако, очень малым, если размеры образцов малы по сравнению с глубиной скин-слоя. Остается еще ширина, которая быстро увеличивается с повышением температуры [1,2,4] и потому, вероятно, связана со спин-решеточной релаксацией. Ширина линии, наблюдаемая при парамагнитном резонансе в солях и обусловленная тем, что в различных состояниях электроны имеют разные значения g и потому по-разному чувствуют магнитные поля других электронов и ядер, в этом случае несущественна в силу движения электронов. Так как время тс очень мало ( 10 - 12 сек. [36]
Интерпретация экспериментов по измерению сопротивления1) очень затруднительна по двум причинам. Первая из них связана с тем, что в сверхпроводящем состоянии проводимость обусловлена только нормальными электронами, вследствие чего для вычисления о необходимо использовать двухжидкостную модель. Вторым источником трудностей является сложность теории проводимости даже для нормального состояния, что объясняется очень большой длиной свободного пробега электронов в нормальном состоянии по сравнению с глубиной скин-слоя. Таким образом, для объяснения рассмотренных экспериментов необходимо применить двухжидкостиую модель к усложненной теории проводимости. [37]
Интерпретация экспериментов по измерению сопротивления1) очень затруднительна по двум причинам. Первая из них связана с тем, что в сверхпроводящем состоянии проводимость обусловлена только нормальными электронами, вследствие чего для вычисления о необходимо использовать двухжидкостиую модель. Вторым источником трудностей является сложность теории проводимости даже для нормального состояния, что объясняется очень большой длиной свободного пробега электронов в нормальном состоянии по сравнению с глубиной скин-слоя. Таким образом, для объяснения рассмотренных экспериментов необходимо применить двухжидкоетпую модель к усложненной теории проводимости. [38]
Для эффективной работы катушек Гельмгольца необходимо, чтобы модулирующее магнитное поле проникало через стенки объемного резонатора. Волновод 3-сантиметрового диапазона имеет толщину стенки порядка 0 13 см, что примерно равно глубине скин-слоя б в меди на частоте около 3 кгц. Следовательно, при таком волноводе не целесообразно использовать для модуляции частоты выше - 1 кгц. На частоте 100 кгц глубина скин-слоя в меди составляет около 0 02 еж, а на сверхвысокой частоте порядка 9 000 Мгц 6 7 - 10 - 5 см. Модуляция с / т 100 кгц может быть использована, например, когда цилиндрический объемный резонатор выполнен из стекла с внутренним медным покрытием толщиной около 0 002 см. Необходимо, чтобы толщина металлической стенки была много больше скин-слоя для микроволновой частоты и значительно меньше глубины скин-слоя для частоты модуляции. Первое условие значительно важнее. [39]
Второй способ называют индукционным зондированием. Чем ниже частота, тем глубже проникает в среду электромагнитное поле. Поэтому на высоких частотах изучаем приповерхностные части разреза, а на низких - глубинные горизонты. Глубину проникновения электромагнитного поля характеризуют глубиной скин-слоя, определяемой по формуле т Я / 2л - / Ш7рТ / 2л, (3.46) где т - глубина на которой электромагнитное поле убывает в е раз. [40]
Явление скин-эффекта связано с неравномерным распределением переменного тока по сечению проводника: у поверхности металла концентрация электронов максимальна, резко уменьшается по глубине. В главе 2 нами были определены глубины скин-слоя б ( расстояние, на котором поле убывает в е раз) и получены основные физические параметры по толщине металла, исходя из решения уравнения Максвелла с учетом закона Ома. В соответствии с законом Ома предполагалось, что плотность тока в любой точке металла определяется величиной напряженности электрического поля в этой же точке. Однако это предположение в общем случае не соответствует действительности. В самом деле, в пределах глубины скин-слоя поле Е резко меняется. [41]
АЯМР были изучены механизмы спин-фононных взаимодействий в разл. Разработан способ оценки дефектности кристаллов на основе изучения спин-фононных взаимодействий и сравнения ширины линий АЯМР и ЯМР. Высокая чувствительность позволяет применять двойные резо-нансы к изучению АЯМР ядер с малой концентрацией или слабым спин-фононным взаимодействием. Методом АЯМР были исследованы монокристаллы металлов, сплавов и низкоомных полупроводников. Такие исследования с помощью ЯМР ограничиваются только глубиной скин-слоя, в то время как использование АЯМР позволяет изучать образцы больших объемов. Причем в ряде случаев для кристаллов с высокой проводимостью АЯМР является единств, методом исследования спиновых систем ( напр. Очень большое резонансное поглощение звука ( сср - - 1 - Ю2 см 1) обнаружено на спинах магнитоактив-ных ядер в антиферромагнетиках типа плоскость легкого намагничивания, что связано с сильным электронно-ядерным взаимодействием. Такие вещества являются модельными образцами для исследования различных нелинейных эффектов. Так, в условиях АЯМР был обнаружен солитопный характер распространения акустич. [42]
Одновременно средняя длина свободного пробега электрона возрастает, так что она может стать больше глубины скин-слоя. В таких условиях скин-эффект называется аномальным. За время одного свободного пробега электрон будет двигаться через области с разной напряженностью поля. Поэтому при расчете вклада свободного электрона в поляризованность металла действующее на него электрическое поле нельзя считать однородным. В результате оказывается, что при низких температурах макроскопическая теория применима в области достаточно низких частот, когда глубина скин-слоя значительно больше длины свободного пробега, и в области высоких частот, когда столкновения электронов становятся несущественными и глубина скин-слоя должна превосходить не длину свободного пробега, а среднее расстояние, проходимое электроном в течение одного периода колебаний поля. При промежуточных частотах ни одно из этих условий не выполняется и нужно учитывать пространственную зависимость напряженности электрического поля, действующего на свободные электроны. Задача теоретического описания оптических свойств металла в таких условиях становится чрезвычайно сложной. Она может быть решена методами физической кинетики. [43]
Явление магнитного резонанса плазмы [11] накладывает верхний предел на концентрации носителей тока, при которых возможно наблюдать циклотронный резонанс. Следует надеяться, что этот эффект будет исследован дальше, чтобы установить, действительно ли имеют место предсказанные ограничения. Фон носителей, не участвующих в резонансе, может и не мешать, так что возможно, например, обнаружить циклотронный резонанс электронов с концентрацией ниже критической в присутствии дырок с большей концентрацией. Другая очевидная трудность, которая может встретиться при высоких концентрациях носителей тока, имеющихся в металлах, заключается в том, что диаметр циклотронной орбиты может оказаться больше глубины скин-слоя. К несчастью, соответствующая проблема еще не решена, так что неизвестно, в какой степени форма линии и ее интенсивность зависят от отношения диаметра орбиты к глубине скин-слоя. В сверхпроводниках возможен плазменный эффект, а также появляется трудность в получении проникающего статического магнитного поля. Даже если сверхпроводящая пленка достаточно тонка по сравнению с глубиной проникновения параллельных статических магнитных полей, поле, нормальное к поверхности, все же не может:) проникнуть в образец равномерно на всю необходимую глубину. Предпринятая Феором в пашей лаборатории предварительная попытка детектировать циклотронный резонанс в тонкой пленке сверхпроводника оказалась неудачной. С точки зрения высказанных соображений этот отрицательный результат неудивителен. [44]
Одновременно средняя длина свободного пробега электрона возрастает, так что она может стать больше глубины скин-слоя. В таких условиях скин-эффект называется аномальным. За время одного свободного пробега электрон будет двигаться через области с разной напряженностью поля. Поэтому при расчете вклада свободного электрона в поляризованность металла действующее на него электрическое поле нельзя считать однородным. В результате оказывается, что при низких температурах макроскопическая теория применима в области достаточно низких частот, когда глубина скин-слоя значительно больше длины свободного пробега, и в области высоких частот, когда столкновения электронов становятся несущественными и глубина скин-слоя должна превосходить не длину свободного пробега, а среднее расстояние, проходимое электроном в течение одного периода колебаний поля. При промежуточных частотах ни одно из этих условий не выполняется и нужно учитывать пространственную зависимость напряженности электрического поля, действующего на свободные электроны. Задача теоретического описания оптических свойств металла в таких условиях становится чрезвычайно сложной. Она может быть решена методами физической кинетики. [45]