кривой для Tad. Как было показано в работе [14], существует универсальнаякривая для изменения магнитной части энтропии, Smagn, в материалахс фазовым переходом второго рода. Была предложена феноменологическаяпроцедура ее построения, которая не требует знания уравнения состоянияматериала. В настоящей работе предлагается феноменологическая процедурапостроения универсальной кривой для Tad, использование которойзначительно сокращает время на проведение экспериментовпри технологических исследованиях.В качестве материала для проверки сделанных выше предположений былвыбран монокристаллический и поликристаллический гадолиний (Gd), так какон является одним из наиболее известных ферромагнетиков, испытывающихфазовый переход второго рода [15,16]. Наличие или отсутствиесоответствующих эффектов, исследованных на наиболее изученном материале,позволит в будущем распространить полученные результаты на более сложныемагнитные системы.Магнитокалорические свойства редкоземельных металлов тербия игольмия, в отличие от гадолиния, не находят применения на практике, однакоих изучение представляется весьма интересным с точки зрения пониманияфундаментальных основ физики магнитных явлений и физики магнитныхматериалов с косвенным обменным взаимодействием, так как эти металлы,наряду с диспрозием, обладают максимальными значениями атомныхмагнитных моментов среди элементов редкоземельного ряда [17]. Более того,тербий и его сплавы считаются основой для изготовления лучшихмагнитострикционных материалов; гольмий и его соединения широкоиспользуются в атомной технике и промышленности [18]. Как следуетиз анализа литературных данных, ранее магнитные и тепловые свойствамонокристаллов этих металлов изучались с использованием образцов разногокачества. В связи с этим достаточно трудно сравнивать результаты, полученныеразными авторами, в попытке составить ясную картину всего многообразиямагнитных фаз, наблюдаемых в тербии и гольмии, и построить на их основеполные фазовую диаграмму металлов. Анализ литературы показывает, чтоподробное изучение магнитотепловых свойств этих металлов с использованиемцелой серии различных экспериментальных методик в случае магнитных полей,приложенных вдоль различных кристаллографических направлений,на высокочистых монокристаллических образцах до сих пор не проводилось.Подобное изучение магнитных и тепловых свойств высокочистыхмонокристаллов тербия и гольмия имеет фундаментальное значение, так какна характер магнитной фазовой диаграммы существенным образом влияетконцентрация H, C, O, N и F, когда она превышает несколько сотен весовыхppm [19]. Важность использования высокочистых образцов тяжелых РЗМ приизучении магнитной структуры материалов также отмечалась в работе [20], гдебыла продемонстрирована высокая чувствительность аномалии тепловогорасширения тербия к состоянию структуры и чистоте образца. В работеJ. Jensen и A. Mackintosh [21] делается вывод о том, что в тяжелых4
редкоземельных металлах вполне возможно открытие новых магнитных фази структур, занимающих большое количество слоев магнитной подрешетки,при достаточной степени чистоты и совершенства кристаллов. В частности,авторы указывают на вероятность обнаружения в материалах с периодическимупорядочением магнитной фазы типа веер со структурой геликоида(в англоязычной литературе используется обозначение helifan – helix+fan),захватывающей много слоев. Схематическое изображение данной структурыпредставлено на рисунке 1.Кроме того, влияние внешнего магнитного поля на периодическиеструктуры может быть весьма необычным при наличии спиновых кластеров,в которых часть магнитных моментов параллельна направлению поля, а часть –антипараллельна (модулированные структуры). В данном случае в материалеможет произойти переход к структуре типа спин-слип (спиновогопроскальзывания). Появление таких структур связано с дополнительноймодуляцией периодической магнитной структуры в областях несоизмеримостикристаллической и магнитной подрешеток. Такие изменения магнитнойструктуры являются достаточно тонкими: их выявление возможно толькос помощью применения комплексных методов исследования на высокочистыхобразцах.Рисунок 1. Веер со структурой геликоидатипа 3/2, наблюдаемый в гольмии при 50 К.Магнитные моменты лежат в плоскостях,перпендикулярных оси гексагональнойсимметрии с, и их относительные положенияизображены стрелками. Магнитные моменты,параллельные и антипараллельные внешнемуполю, изображены с помощью черных и белыхстрелок, соответственно. Такая структураповторяется с периодичностью 3/2 структурысоответствующего «простого» геликоида [17].Магнитные фазовые диаграммы,построенные в настоящей работе по результатамэкспериментов, отличаются от фазовыхдиаграмм, опубликованных ранее [22,23,24,25].Для лучшего понимания природы и поведениямагнитных структур в тербии и гольмиив указанных интервалах температуры имагнитных полей требуется дальнейшиетеоретические исследования и экспериментыпо рассеянию тепловых нейтронов ирентгеновских лучей.В настоящей работе представленыэкспериментальные результаты измеренийнамагниченности (полевые и температурные5