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微波铁氧体的工作原理–旋磁性

纤目磁性元器件

????????旋磁性——材料在稳恒磁场H₀和微波磁场h的共同作用下，，，，，，所显示出来的磁导率张量特性和铁磁共振等特性。。。。。。。旋磁性起源于电子自旋磁矩围绕H₀所作的本征频率ω₀=gH₀的右旋进动(拉摩进动)，，，，，，见图5。。。。。。。

单电子的自由运动

图5 单电子的自由运动

????????当只有稳恒磁场H₀作用时，，，，，，由于有阻尼，，，，，，M绕H₀的进动夹角β会随着能量的损耗而逐渐减�。。。。。。。�，，，，，很快转向H₀方向(图6)。。。。。。。当加以交变磁场h(垂直于H₀)后，，，，，，交变场会对进动着的M给予能量补充，，，，，，使M以外加交变场的频率ω继续进动下去。。。。。。。

有阻尼作用的磁化强度M的进动 [1]，，，，，，

图6 有阻尼作用的磁化强度M的进动 [1]，，，，，，

????????张量磁导率和张量磁化率将交变磁场h与磁感应强度B的交变分量b和磁化强度M的交变分量m联系了起来: b=×h, m=×h。。。。。。。

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（1）

（1）

????????张量磁导率的物理意义——当交变磁场的h_y=0，，，，，，只有x方向的h_x时，，，，，，由于M_s的进动(图5)，，，，，， h_x不仅能产生x方向上的交变磁化强度m_x和交变磁感应强度b_x还能产生y方向上的m_y和b_y。。。。。。。即，，，，，，由于磁化率的张量特性，，，，，，使得x方向的交变磁场h_x把x方向上的能量还耦和到y方向上去了，，，，，，这就是旋磁性。。。。。。。(1)式中的μ项可以认为是h直接对m和b的贡献，，，，，，非对角分量c_a 和k项，，，，，，具有耦合系数的意义。。。。。。。

????????铁磁共振——在一定的频率ω下，，，，，，调节稳恒磁场H₀，，，，，，当H₀=ω/g时，，，，，，频率ω就等于M绕H₀的进动的本征频率ω₀(gH₀)，，，，，，则发生能量的共振吸收，，，，，，测得的张量磁化率元c和c_a的虚部c?和c_a?达到极大值，，，，，，这种现象称为铁磁共振。。。。。。。这时的外加磁场称为铁磁共振场H_r。。。。。。。

????????铁磁共振的物理图像——当ω≠ω₀时进动张角很�。。。。。。。�，，，，，当ω=ω₀(=gH₀) 即交变场频率等于M绕H₀进动的本征频率时，，，，，，会发生能量的共振吸收。。。。。。。外加交变场补充的能量使得M的进动夹角能够维持在一个较大的角度β(图7)，，，，，，这就是铁磁共振。。。。。。。

发生铁磁共振时M的进动张角 [1]。。。。。。。

图7发生铁磁共振时M的进动张、角 [1]。。。。。。。

????????正负圆偏振场h_±下的标量磁导率μ_±——任何一个线极化波，，，，，，都可以分解成两个大小相等、方向相反的圆极化波。。。。。。。对圆极化波，，，，，，磁导率变成标量m_±=1+c_±=μ?_±–iμ?_±，，，，，，。。。。。。。如图8所示，，，，，，μ₊′和μ₊?呈现共振特性，，，，，，μ_－′与磁场无关，，，，，，μ_－?恒等于零。。。。。。。正负圆极化磁导率μ₊与μ_－的差异构成了旋磁器件的非互易效应的物理基础。。。。。。。这与电子自旋磁矩围绕稳恒磁场所作的进动是右旋的，，，，，，h₊也是右旋的有关。。。。。。。

旋磁特性

图8 观测到的 , (H>0一侧), 与稳恒磁场H的关系，，，，，，恒为零[7.3]。。。。。。。

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