Физическая энциклопедия

МАГНИТНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ

-метод измерениянизких температур,основанный на существовании сильной температурной зависимости магн. свойств ряда веществ. В более узком смысле термин "М. т." относится к методу измерения темп-р, в к-ром термометрич. параметром служитмагнитная восприимчивостьпара-магн. соли или ядерного парамагнетика. В этом методе за магн. темп-ру принимается величина , гдеС -константа вКюри законе(иногда вместо закона Кюри используютКюри-Вейса закон).В области темп-р, в к-рой выполняется закон Кюри, совпадает с абс. термодинамич. темп-ройТ.При понижении темп-ры значенияТи могут существенно различаться. Для установления связи междуТ*иТв этом случае проводят калибровку используемой парамагн. соли, исходя из второго начала термодинамики


где - теплоёмкость, измеренная с помощью магн. термометра,S -энтропия,Н -магн. поле. Величину находят экспериментально, адиабатически размагничивая соль от разл. начальных значений магн. поля и вычисляя зависимостьS (H)при высоких темп-pax, где парамагн.соль подчиняется закону Кюри. Одновременно измеряют получаемую при размагничивании от данного значения поля темп-ру . Т. о. находят зависимость и соответственно величину , Практически магн. темп-ру переводят в абсолютную, используя таблицы, составленные для ряда солей.

М. т. применяется для измерения как темп-ры магн. подсистемы парамагнетика, так и темп-ры др. подсистем, приведённых в тепловое равновесие с магн. подсистемой. Для измерения темп-р в диапазоне 1/0,01К обычно применяется церий-магниевый нитрат (ЦМН), магн. восприимчивость к-рого подчиняется закону Кюри - Вейса. Этой зависимостью удобно пользоваться до темп-р (Тс-темп-pa упорядочения, для ЦМН . При более низких темп-pax магн. восприимчивость ЦМН описывается более сложной зависимостью. Для измерения более низких темп-р (до ~1 мК) используют ЦМН, в к-ром Се частично замещён La. Восприимчивость парамагн. соли измеряют мостами перем. тока по сравнению взаимоиндуктивности двух одинаковых катушек, в одной из к-рых находится образец соли, а при малых количествах соли - сверхпроводящим квантовым интерферометром магн. потока - СКИМП (илиСквид)[разрешение по темп-ре =0,001 К-1удаётся получить с использованием только 1 мг соли].

Магн. термометр на основе парамагн. соли является вторичным. Его калибруют, определяя константы в законе Кюри или Кюри - Вейса др. методом (по другому термометру), обычно в области темп-р 2-0,5 К. Точность измерения магн. темп-ры в этом диапазоне не превосходит 0,1%.

Для измерения в миллиградусном и микроградусном диапазоне темп-р используют датчики на основе ядерного магнетизма веществ (Си, Al, Tl, Pt, Auln2), у к-рых ядерная магн. восприимчивость подчиняется закону Кюри. Т. к. ядерная восприимчивость на неск. порядков меньше электронной, особое внимание приходится уделять чистоте используемых веществ. Статич. методы измерения ядерной намагниченности с использованием СКИМПа (сквида) пригодны только для образцов, в к-рых магнетизм электронов не влияет на результаты при всех темп-pax, при к-рых проходят измерения. Насыщение намагниченности электронной составляющей достигается наложением достаточно больших внеш. магн. полей. К преимуществам статич. метода измерения ядерной намагниченности относится малая мощность, выделяемая в термометре, к-рая может быть уменьшена до очень малой величины ( Вт).

Резонансные методы измерения ядерной намагниченности имеют очевидное преимущество по сравнению со статическими, т. к. ларморовские частоты ядер и электронов аримесных атомов различаются на неск. порядков. Используются как непрерывные, так и импульсные методыядерного магнитного резонанса.В случае ЯМР, осуществляемого в непрерывном режиме, восприимчивость ядер измеряется по величине сигнала поглощения радиочастотного (РЧ-) поля, а в импульсном режиме - по величине сигнала индукции. Методы непрерывного ЯМР позволяют проводить измерения с большей точностью, чем импульсные методы, однако весьма серьёзным мешающим фактором является перегрев ядерной спиновой системы РЧ-полем. При импульсном ЯМР величина сигнала индукции пропорциональна величине намагниченности ядер до подачи РЧ-импульса. Поэтому, увеличивая значение задержки между импульсами, можно контролировать перегрев ядерной спиновой системы.

Наиб. распространён платиновый импульсный ЯМР-термометр. В платине время ядерной спин-решёточнойрелаксацииподчиняется закону Коринги с малой величиной постоянной Коринги что обеспечивает быстрое установление равновесия между темп-рой ядер и электронов проводимости. Кроме того, измерение часто используют для самокалибровки платинового ЯМР-термометра. К перспективным видам М. т. для миллиградусной области темп-р относится использование СКИМПа в методах ЯМР, что позволит существенно уменьшить погрешности измерений за счёт снижения мощности, выделяемой в ядерную спиновую систему.

Лит.:Гольдман М., Спиновая температура и ЯМР в твердых телах, пер. с англ., М., 1972; Лоунасмаа О. В., Принципы и методы получения температуры ниже 1 К, пер. с англ., М., 1977.Ю. М. Бунъков.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия.Главный редактор А. М. Прохоров.1988.


  1. магнитная термометрия—МАГНИТНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ метод измерения температур применяемый в основном ниже К. В М. т. термометрическим свойством служит магнитная восприимчивость х парамагнетика. Для М...Большая советская энциклопедия
  2. магнитная термометрия—метод измерения температур применяемый в основном ниже К. В М. т. термометрическим свойством служит магнитная восприимчивость парамагнетика. Для М. т. подбирают парамаг...Большая Советская энциклопедия II
  3. магнитная термометрия—определение температуры вблизи абсолютного нуля спомощью измерения магнитной восприимчивости парамагнетика обычнопарамагнитной соли основана на однозначной зависимости во...Большой энциклопедический словарь II
  4. магнитная термометрия—МАГНИТНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ определение температуры вблизи абсолютного нуля с помощью измерения магнитной восприимчивости парамагнетика обычно парамагнитной соли основана на од...Большой энциклопедический словарь III
  5. магнитная термометрия—МАГНИТНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ определение температуры вблизи абсолютного нуля с помощью измерения магнитной восприимчивости парамагнетика обычно парамагнитной соли основана на о...Большой Энциклопедический словарь V
  6. магнитная термометрия—определение темпры вблизи абс. нуля с помощью измерения магн. восприимчивости парамагнетика обычно парамагнитной соли осп. па однозначной зависимости восприимчивости от т...Естествознание. Энциклопедический словарь
  7. магнитная термометрия—magneticsusceptibility thermometry...Русско-английский политехнический словарь
  8. магнитная термометрия—magnetic thermometry...Русско-английский словарь по электронике
  9. магнитная термометрия—МАГНИТНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ определение температуры вблизи абсолютного нуля с помощью измерения магнитной восприимчивости парамагнетика обычно парамагнитной соли основана на од...Современный энциклопедический словарь
  10. магнитная термометрия—МАГНИТНАЯ ТЕРМОМЕТРИЯ определение температуры вблизи абсолютного нуля с помощью измерения магнитной восприимчивости парамагнетика обычно парамагнитной соли основана на о...Энциклопедический словарь естествознания