2.稀土磁光材料 干式氮吹儀磁光效應是指磁場或磁矩作用下,物質的電磁特性,如磁導率介電常數、磁 化強度、磁疇結構、磁化方向等發生變化,通向該物質的光的傳輸特性,如偏振狀 態、光強、相位、頻率、傳輸方向等也隨之變化;當光通向磁場或磁矩作用下的物 質時,其傳輸特性的變化。磁光材料是指在紫外光到紅外波段上具有磁光效應 的光信息功能材料。利用這類材料的磁光特性及光電磁的相互作用和轉換,可 制成具有各種功能的光學器件。稀土磁光來源于其未填滿4f電子,產生未抵消 磁矩,具有強磁性;同時產生電子躍遷,引起光激發;結果導致強磁光效應。稀土 金屬本身不能制成光學材料,所以并不能呈現強磁光效應,只有將稀土元素摻入 光學玻璃,化合物晶體(EuX型晶體,X=硫屬元素、正鐵氧體晶體、石榴石晶 體),非晶合金薄膜才能呈現強磁光效應。其中后兩種材料是常用的,稀土玻璃 3+ 次之,其余很少用。In、Sc、Cr等金屬離子對Fe離子的可增加磁矩,而Al、Ga 等金屬離子的替換則減少磁矩,通過
元素替代最終可調節磁轉變溫度和磁矩。 稀土石榴石單晶的磁光性能表現為可見光透明,近紅外輻射幾乎透明;摻入三價 2+4+4+2+ 稀土元素或鉍離子,對光波影響不大;非三價離子如Pb、Fe、Si、Fe等發 生電荷補償,產生四價和二價的鐵離子,出現光吸收,因此應該嚴格控制非三價 雜質金屬離子的含量。 3.稀土超磁致伸縮材料 磁致伸縮是指鐵磁性和亞鐵磁性材料由于磁化狀態的改變,而引起長度和 450第十一章 現代化學應用講座 體積發生微小的變化,其中長度變化稱為線性磁致伸縮,體積變化稱為體積磁致 伸縮。磁致伸縮系數表示為:λ=Δl/l。鎳,鐵等金屬或合金的 λ小,功率密度 不高,僅限于聲納和超聲波發射材料上應用。稀土鐵系金屬間化合物具有大 的磁致伸縮值,其機械響應
快,功率密度高,適用于聲納系統,大功率超聲器件和 精密控制系統。稀土金屬低溫時磁致伸縮值雖大,但居里溫度T低,不具有實 c 用價值。適用的大磁致伸縮材料要求滿足下列條件:首要條件是含有大量的稀 土離子;稀土離子參與的交換作用遠大于熱運動,能保證高的居里溫度T;其次 c 材料應具有不止一個易磁化方向,技術磁化過程中疇壁移動過程可以對磁致伸 縮值有貢獻,并且材料要有小的磁晶各向異性,使達到飽和磁化所需的外場不很 高。中重稀土和3d過渡金屬鐵、鈷、鎳,以及稀土鈷217型化合物居里溫度 高,但室溫磁致伸縮值較低,其它稀土鈷稀土鎳居里溫度較低,室溫磁致伸縮值 很小。稀土鐵化合物隨稀土含量增加,居里溫度反而增大,REFe居里溫度最 2 高,達到500~700K,其中TbFe最大的磁致伸縮值為1763。磁晶各向異性對 2