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Submitted on 1 Jan 1959
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Mesures des susceptibilités magnétiques des gallates de terres rares
J. Cohen, J. Ducloz
To cite this version:
J. Cohen, J. Ducloz. Mesures des susceptibilités magnétiques des gallates de terres rares. J. Phys.
Radium, 1959, 20 (2-3), pp.402-403. �10.1051/jphysrad:01959002002-3040200�. �jpa-00236057�
402
MESURES DES SUSCEPTIBILITÉS MAGNÉTIQUES DES GALLATES DE TERRES RARES Par J. COHEN et J. DUCLOZ,
Université de Grenoble, France.
Résumé. 2014 On étudie le paramagnétisme des gallates de terres rares de formule 5Ga2O3.3X2O3
où X est une terre rare. Les ions magnétiques des terres rares sont placés dans un puits de poten-
tiel électrique cubique qui lève la dégénérescence d’ordre 2J + 1. Seuls les niveaux les plus bas
sont occupés à basse température. La susceptibilité paramagnétique n’obéit pas à une loi de Curie.
Les valeurs expérimentales et théoriques concordent à 3 % près.
Abstraet. 2014 We have measured the paramagnetic susceptibility of rare earths gallates of for-
mula 5Ga2O3.3X2O3 where X is the rare earth. The magnetic ions are under the influence of a cubic electric field which removes the degeneracy of order 2J + 1. At low temperatures only
the lowest levels are occupied. The paramagnetic susceptibility does not obey a Curie law. Expe-
rimental and theoretical values agree within 3 %.
LE JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM TOME 20, iÉV1tIE1t-MARS 1959,
Les gallates de terres rares ont pour formule
5Ga203.3X203 où X est une terre rare. Les ions magnétiques des terres rares sont placés dans un’
puits de potentiel électrique cubique qui lève la dégénérescence d’ordre 2J + 1.
Fic. 1.
Ayant a développé la théorie du phénomène. Il
a calculé la séparation et la multiplicité des diffé-
rents niveaux. A haute température, tous les
niveaux sont également occupés et le moment
effectif est égal au moment calculé par Van Vleck.
A basse température, seuls les plus bas niveaux
sont occupés. Il leur correspond un moment diffé-
rent de l’ensemble et on doit observer à basse
température un changement de pente dans la
représentation (1/, p BX T).
/
Les mesures ont porté sur des gallates de praséo-
dyme, néodyme, ytterbium, samarium, erbium.
Elles ont été effectuées à l’aide d’une balance de translation d’un type nouveau adapté aux basses températures. La balance est constituée d’une
longue tige verticale en constantan de 70 cm de
longueur. La stabilité nécessaire à l’ensemble est assurée par un entretoisement triangulaire soli-
FIC. 2.
daire de l’extrémité supérieure. L’échantillon est
placé au bas de la tige, à proximité d’un therrno- mètre à résistance de platine. L’ensemble de la balance est suspendu par cinq fils entretoisés.
On utilise une méthode de zéro. La force d’attrac- tion horizontale est compensée par un système électromagnétique. Le zéro est repéré à l’aide d’un condensateur variable dont une des armatures est solidaire du pendule. Le condensateur est intro- duit dans un pont de Sauty. Tout déplacement du pendule déséquilibre le pont. Enfin, une cloche
coiffe l’ensemble de la balance et permet d’opérer
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphysrad:01959002002-3040200
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en atmosphère contrôlée. Une double paroi à vide réglable isole la substance du liquide réfrigérant et permet une variation continue de la température.
La forme compacte de la balance permet un allègement extrême et l’augmentation de la sensi-
bilité. Nous avons pu atteindre, avec une balance allégée de 1,5 g une sensibilité de l’ordre de
5.10-11. .
La mesure de la variation de la susceptibilité
avec la température de l’alun de chrome permet
d’étalonner le thermomètre à résistance de platine.
Au-dessous de 20 OK, les températures sont mesu-
rées par la tension de vapeur de l’hydrogène ou
de l’hélium.
Dans le tableau ci-joint nous portons les valeurs des constantes de Curie atomiques expérimentales
TABLEAU
et celles calculées par Ayant. L’accord est d’autant
meilleur que les niveaux sont plus écartés. Il est par suite nécessaire que le nombre quantique J soit petit. On obtient un très bon accord dans le cas
de l’ytterbium et du praséodyme. Dans le cas du
FI G. iL
néodyme les niveaux sont plus rapprochés et
l’accord se révèle moins bon. Enfin, dans le cas
de l’erbium J = 15
et les niveaux sont très nom-
de Ferbium J =
2 et les niveaux sont très nom-
breux et très rapprochés. Conformément aux pré- visions, le changement de pente est très peu marqué
DISCUSSION
Mr. Wolf. - Have you considered the relative
importance of cubic terms of 6 th degree and those
of 4 th degree ? Is there any reason for supposing
that one is more important than the other ?
M. Ayant. - Dans le cas de Yb et de Pr le
fondamental est seul de sa représentation ; par
conséquent ses vecteurs propres sont déterminés
uniquement par la symétrie cubique et ne sont pas influencés par la nature exacte du couplage. Il est
très probable qu’alors l’effet du terme du 6e ordre est de changer un peu l’écartement des niveaux
(sans changer leur hiérarchie) ce qui n’a que peu d’effet.
Au contraire, dans le cas de Nd il"y a 2 niveaux, parmi lesquels le fondamental, à appartenir à la
même représentation. Dans ce cas, les vecteurs propres dépendent du pourcentage de terme du 6e
ordre et la pente, à basse température ne peut être prévue exactement par le seul terme du 4e ordre.
Effectivement, c’est le seul cas où l’accord de la théorie avec l’expérience soit moins bon. Il est
prévu de tenir compte du terme du 6e ordre.
M. Bertaut. -- Y-a-t-il une raison théorique
à ce que le « blocage des moments » n’ait pas été
observé par Cohen dans le cas du gallate d’erbium ?
M. Ayant. - Vu le grand nombre de niveaux, il
est impossible sans un calcul fastidieux, de prévoir
l’allure de la courbe de susceptibilité.
