МАГНИ́ТНАЯ ТЕРМОМЕТРИ́Я

МАГНИ́ТНАЯ ТЕРМОМЕТРИ́Я, ме­тод из­ме­ре­ния тем­пе­ра­тур, ос­но­ван­ный на силь­ной тем­пе­ра­тур­ной за­ви­си­мо­сти маг­нит­ных свойств маг­не­ти­ков. При­ме­ня­ется для из­ме­ре­ния как вы­со­ких, так и низ­ких тем­пе­ра­тур. При тем­пе­ра­ту­рах, близ­ких к аб­со­лют­но­му ну­лю (ни­же 1 К), дан­ный ме­тод ос­но­ван на ис­поль­зо­ва­нии в ка­че­ст­ве тер­мо­мет­рич. па­ра­мет­ра маг­нит­ной вос­при­им­чи­во­сти па­ра­маг­нит­но­го ве­ще­ст­ва – па­ра­маг­нит­ной со­ли или ядер­но­го па­ра­маг­не­ти­ка, для ко­то­рых ха­рак­тер­на силь­ная за­ви­си­мость маг­нит­ной вос­при­им­чи­во­сти от темп-ры $T$ в не­об­хо­ди­мой об­лас­ти тем­пе­ра­тур. Тем­пе­ра­тур­ная за­ви­си­мость маг­нит­ной вос­при­им­чи­во­сти $χ$ па­ра­маг­не­ти­ка опи­сы­ва­ет­ся Кю­ри за­ко­ном: $χ = C/T$, где $C$ – кон­стан­та Кю­ри, или Кю­ри – Вей­са за­ко­ном: $χ = C/(T-θ)$, где $θ$ – па­ра­маг­нит­ная темп-ра Кю­ри. При при­бли­же­нии к аб­со­лют­но­му ну­лю или к темп-ре $θ$ маг­нит­ная вос­при­им­чи­вость бы­ст­ро из­ме­ня­ет­ся, дос­ти­гая боль­ших ве­ли­чин; именно это свой­ст­во па­ра­маг­не­ти­ков ис­поль­зу­ет­ся в маг­нит­ной тер­мо­мет­рии.

За­ко­ны Кю­ри и Кю­ри – Вей­са мо­гут на­ру­шать­ся в об­лас­ти низ­ких тем­пе­ра­тур, что при­во­дит к по­греш­но­сти в оп­ре­де­ле­нии аб­со­лют­ной темп-ры. В об­щем слу­чае с по­мо­щью за­ко­нов Кю­ри и Кю­ри – Вей­са оп­ре­де­ля­ют т. н. маг­нит­ную темп-ру, ко­то­рая сов­па­да­ет с аб­со­лют­ной темп-рой толь­ко в об­лас­ти вы­пол­не­ния этих за­ко­нов. Для ус­та­нов­ле­ния свя­зи ме­ж­ду маг­нит­ной и аб­со­лют­ной темп-ра­ми про­во­дит­ся пред­ва­ри­тель­ная ка­либ­ров­ка ис­поль­зуе­мо­го ве­ще­ст­ва пу­тём из­ме­ре­ния и оп­ре­де­ле­ния тем­пе­ра­тур­ных за­ви­си­мо­стей его те­п­ло­ём­ко­сти и эн­тро­пии. Кон­стан­ты Кю­ри оп­ре­де­ля­ют в об­лас­ти тем­пе­ра­тур 0,5–2 К. На ос­но­ве этих из­ме­ре­ний со­став­ля­ют ка­либ­ро­воч­ные таб­ли­цы $χ(Т)$ для ис­поль­зуе­мых ве­ществ. В ка­че­ст­ве па­ра­маг­нит­ной со­ли ис­поль­зу­ют це­рий-маг­ние­вый нит­рат, для ко­то­ро­го $θ$ ≈ 1,9 К, а в об­лас­ти бо­лее низ­ких тем­пе­ра­тур – это же ве­ще­ст­во, но с за­ме­ще­ни­ем це­рия на лан­тан. Маг­нит­ную вос­при­им­чи­вость па­ра­маг­нит­ных со­лей в сла­бых по­лях из­ме­ря­ют ди­на­мич. ме­то­дом или с по­мо­щью СКВИД-маг­ни­то­мет­ра.

Темп-ры по­ряд­ка 10^–6 К мо­гут быть из­ме­ре­ны с по­мо­щью ядер­ных па­ра­маг­не­ти­ков (медь, алю­ми­ний, пла­ти­на), у ко­то­рых за­ко­ну Кю­ри под­чи­ня­ет­ся ядер­ная маг­нит­ная вос­при­им­чи­вость. В этом слу­чае вос­при­им­чи­вость из­ме­ря­ют СКВИД-маг­ни­то­мет­ром (ста­тич. ме­тод, ха­рак­те­ри­зуе­мый ма­лой мощ­но­стью, вы­де­ляе­мой в тер­мо­мет­ре) или с по­мо­щью ре­зо­нанс­ных ме­то­дов (см. Ядер­ный маг­нит­ный ре­зо­нанс). Из­ме­ре­ния темп-ры с по­мощью ядер­ных па­ра­маг­не­ти­ков предъ­яв­ля­ют по­вы­шен­ные тре­бо­ва­ния к чис­то­те об­раз­ца.

В тех­нич. це­лях для оп­ре­де­ле­ния темп-ры мо­жет быть ис­поль­зо­ван тот факт, что в точ­ках фа­зо­вых пе­ре­хо­дов маг­нит­ные ма­те­риа­лы име­ют су­ще­ст­вен­ную за­ви­си­мость маг­нит­ных па­ра­мет­ров от темп-ры (напр., тер­мо­маг­нит­ные ма­те­риа­лы име­ют силь­ную за­ви­си­мость на­маг­ни­чен­но­сти от темп-ры Кю­ри).