A ferromágneses rezonancia

FMR egy ferromágneses anyag (általában elég nagy) M → {\displaystyle \scriptstyle {\vec {M}}} mágnesezettségének precessziós mozgásából keletkezik H → {\displaystyle \scriptstyle {\vec {H}}} külső mágneses térben. A mágneses tér nyomatékot gyakorol a minta mágnesezettségére, ami a minta mágneses momentumainak precesszióját okozza. A mágnesezettség precessziós frekvenciája függ az anyag orientációjától, a mágneses tér erősségétől, valamint a minta makroszkopikus mágnesezettségétől; a ferromágnes effektív precessziós frekvenciája jóval kisebb értékű, mint az EPR-ben a szabad elektronoknál megfigyelt precessziós frekvencia. Ezenkívül az abszorpciós csúcsok vonalszélességét nagymértékben befolyásolhatják mind a dipoláris-szűkítő, mind a csereszélesítő (kvantum) hatások. Továbbá nem minden FMR-ben megfigyelt abszorpciós csúcsot okoz a ferromágnesben lévő elektronok mágneses nyomatékainak precessziója. Ezért az FMR-spektrumok elméleti elemzése sokkal összetettebb, mint az EPR- vagy NMR-spektrumoké.

Az FMR-kísérlet alapfelépítése egy mikrohullámú rezonáns üreg egy elektromágnessel. A rezonáns üreg a szupernagyfrekvenciás sávban lévő frekvencián van rögzítve. Az üreg végén egy detektort helyeznek el a mikrohullámok érzékelésére. A mágneses mintát az elektromágnes pólusai közé helyezik, és a mágneses mezőt pásztázzák, miközben a mikrohullámok rezonáns abszorpciós intenzitását detektálják. Ha a mágnesezési precessziós frekvencia és a rezonáns üreg frekvenciája megegyezik, az abszorpció meredeken megnő, amit a detektoron mért intenzitás csökkenése jelez.

A mikrohullámú energia rezonáns abszorpciója továbbá a ferromágnes helyi felmelegedését okozza. A nanométeres skálán változó helyi mágneses paraméterekkel rendelkező mintákban ezt a hatást térfüggő spektroszkópiai vizsgálatokra használják ki.

A B {\displaystyle B} külső térrel párhuzamosan alkalmazott film rezonanciafrekvenciáját a Kittel-képlet adja meg:

f = γ 2 π B ( B + μ 0 M ) {\displaystyle f={\frac {\gamma }{2\pi }}{\sqrt {B(B+\mu _{0}M)}}}}(B(B+\mu _{0}M)}}}

ahol M {\displaystyle M} a ferromágnes mágnesezettsége és γ {\displaystyle \gamma } a gyromágneses arány.