铁磁物质在一定的外加恒定磁场和一定频率的微波磁场中当满足共振条件时产生强烈吸收共振的现象。磁性材料中的电子自旋磁矩系统在互相垂直施加的直流磁场H0和角频率为ω的微波交变磁场h=h0e同时作用下，但`H_0\gt\gth_0`，当ω=γH0时，该磁矩系统将从交变磁场中强烈吸收能量的现象称为铁磁共振。这是英国物理学家格里菲斯于1946年最先在金属Fe、Co、Ni中观察到的现象，至今，已在许多磁性材料中观察到铁磁共振。

外文名

ferromagnetic resonance

提出时间

1911年

领域

物理学

简介

大量实验结果的总结已使铁磁共振成为研究磁性材料动态磁性和测量饱和磁化强度、磁晶各向异性常数的有力工具，同时利用铁磁共振现象可以做成许多微波器件。

原理

当铁磁物质受到互相垂直的恒定磁场H和高频磁场h作用时，磁化矢量Ms的宏观经典运动方程可用朗道-栗弗希茨方程来描述：

dMs/dt=-γMs×Heff+Td

式中，γ=1.1051×10g(m/A·s)，是旋磁比（g为g因子），Heff是作用于铁磁物质的总有效场，原则上，除了高频磁场外，还可来自五种磁场的贡献，即

Heff=H+Hex+Hk+Hσ+Hd

式中，H、Hex、Hk、Hσ、Hd分别是外加稳恒磁场，交换场，磁晶各向异性场，应力各向异性场和退磁场。代入运动方程式，可以获得相应的共振条件。例如考虑样品形状各向异性的影响，设想有一小旋转椭球体，三个主轴和直角坐标系的x、y、z轴重合，z轴和长轴一致，稳恒磁场平行于长轴，则磁矩一致进动的共振频率可用基特尔公式表示

ω0=γ{[H0+(Nx-Nz)Ms][H0+(Ny-Nz)Ms]}

式中，H0是稳恒场，Nx、Nz、Ny分别是椭球体沿x、y、z轴的退磁因子。

推论

如果描述磁矩在外场作用下运动规律的朗道-栗弗希茨方程式阻尼项Td不为零，则可证明，张量磁导率可表示成以下形式

$(bb{\mu}_{ij})=|[\mu,-jk,0],[jk,\mu,0],[0,0,1]|$

而且，式中的对角张量元和非对角张量元均为复数，即

μ=μ'-jμ"

k=k'-jk"

由此看出，张量磁导率是一个不对称张量，各个张量元均为复数，它们的虚部表明了材料的损耗。通常，材料的μ'、k'在共振场附近变化剧烈，会改变符号，呈现明显的频散现象；μ"、k"则在共振场附近出现极大值，它们随稳恒磁场的改变出现一共振峰，即反映了能量的共振吸收。在μ"-H图上，当μ"下降至最大值的一半时对应的磁场强度称为铁磁共振线宽，用ΔH表示。