Magnetic circular dichroism of x-ray absorption spectroscopy at rare-earth L2,3 edges in RE2Fe14B compounds (RE = La, Pr, Nd, Sm, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu)

Magnetic circular dichroism (MCD) in the x-ray absorption spectroscopy (XAS) at the L2,3 edges for almost entire series of rare-earth (RE) elements in RE2Fe14B, is studied experimentally and theoretically. By a quantitative comparison of the complicated MCD spectral shapes, we find that (i) the 4f-5d intra-atomic exchange interaction not only induces the spin and orbital polarization of the 5d states, which is vital for the MCD spectra of the electric dipole transition from the 2p core states to the empty 5d conduction band, but also it accompanies a contraction of the radial part of the 5d wave function depending on its spin and orbital state, which results in the enhancement of the 2p-5d dipole matrix element, (ii) there are cases where the spin polarization of the 5d states due to the hybridization with the spin polarized 3d states of surrounding irons plays important roles, and (iii) the electric quadrupole transition from the 2p core states to the magnetic vale! nce 4f states is appreciable at the pre-edge region of the dipole spectrum. Especially, our results evidence that it is important to include the enhancement effect of the dipole matrix element in the correct interpretation of the MCD spectra at the RE L2,3 edges.Comment: 9 pages, 5 figures, 1 table, REVTe

Rare earth contributions to the X-ray magnetic circular dichroism at the Co K edge in rare earth-cobalt compounds investigated by multiple-scattering calculations

The X-ray magnetic circular dichroism (XMCD) has been measured at the Co K edge in Co-hcp and R-Co compounds (R=La, Tb, Dy). The structure of the experimental XMCD spectra in the near-edge region has been observed to be highly sensitive to the magnetic environment of the absorbing site. Calculations of the XMCD have been carried out at the Co K edge in Co metal, LaCo$_5$ and TbCo$_5$ within the multiple-scattering framework including the spin-orbit coupling. In the three systems, the XMCD spectra in the near-edge region are well reproduced. The possibility to separate and quantitatively estimate the local effects from those due to the neighboring atoms in the XMCD cross section makes possible a more physical understanding of the spectra. The present results emphasize the major role played by the $d$ states of the Tb ions in the XMCD spectrum at the Co K edge in the TbCo$_5$ compound.Comment: 34 pages, revtex, 10 eps figures included with epsf, after referee revie

Magnetic Reversal on Vicinal Surfaces

We present a theoretical study of in-plane magnetization reversal for vicinal ultrathin films using a one-dimensional micromagnetic model with nearest-neighbor exchange, four-fold anisotropy at all sites, and two-fold anisotropy at step edges. A detailed "phase diagram" is presented that catalogs the possible shapes of hysteresis loops and reversal mechanisms as a function of step anisotropy strength and vicinal terrace length. The steps generically nucleate magnetization reversal and pin the motion of domain walls. No sharp transition separates the cases of reversal by coherent rotation and reversal by depinning of a ninety degree domain wall from the steps. Comparison to experiment is made when appropriate.Comment: 12 pages, 8 figure

Structure and Magnetism of well-defined cobalt nanoparticles embedded in a niobium matrix

Our recent studies on Co-clusters embedded in various matrices reveal that the co-deposition technique (simultaneous deposition of two beams : one for the pre-formed clusters and one for the matrix atoms) is a powerful tool to prepare magnetic nanostructures with any couple of materials even though they are miscible. We study, both sharply related, structure and magnetism of the Co/Nb system. Because such a heterogeneous system needs to be described at different scales, we used microscopic and macroscopic techniques but also local selective absorption ones. We conclude that our clusters are 3 nm diameter f.c.c truncated octahedrons with a pure cobalt core and a solid solution between Co and Nb located at the interface which could be responsible for the magnetically inactive monolayers we found. The use of a very diluted Co/Nb film, further lithographed, would allow us to achieve a pattern of microsquid devices in view to study the magnetic dynamics of a single-Co cluster.Comment: 7 TeX pages, 9 Postscript figures, detailed heading adde

Tumor Blood Flow Differs between Mouse Strains: Consequences for Vasoresponse to Photodynamic Therapy

Fluctuations in tumor blood flow are common and attributed to factors such as vasomotion or local vascular structure, yet, because vessel structure and physiology are host-derived, animal strain of tumor propagation may further determine blood flow characteristics. In the present report, baseline and stress-altered tumor hemodynamics as a function of murine strain were studied using radiation-induced fibrosacomas (RIF) grown in C3H or nude mice. Fluctuations in tumor blood flow during one hour of baseline monitoring or during vascular stress induced by photodynamic therapy (PDT) were measured by diffuse correlation spectroscopy. Baseline monitoring revealed fluctuating tumor blood flow highly correlated with heart rate and with similar median periods (i.e., ∼9 and 14 min in C3H and nudes, respectively). However, tumor blood flow in C3H animals was more sensitive to physiologic or stress-induced perturbations. Specifically, PDT-induced vascular insults produced greater decreases in blood flow in the tumors of C3H versus nude mice; similarly, during baseline monitoring, fluctuations in blood flow were more regular and more prevalent within the tumors of C3H mice versus nude mice; finally, the vasoconstrictor L-NNA reduced tumor blood flow in C3H mice but did not affect tumor blood flow in nudes. Underlying differences in vascular structure, such as smaller tumor blood vessels in C3H versus nude animals, may contribute to strain-dependent variation in vascular function. These data thus identify clear effects of mouse strain on tumor hemodynamics with consequences to PDT and potentially other vascular-mediated therapies

Rheological and metallurgical discussion of superplastic behaviour

The analysis of the deformation of superplastic materials shows that the structure tends to evolve towards an equiaxed state and to undergo grain growth. This behaviour influences the constitutive equations : apparent strain-hardening, sigmoidal variation of the Log stress- Log strain rate curve, low apparent activation energy values at intermediate strain rates. This deformation behaviour can be explained when the structural change is taken into account. The analysis described leads to a constitutive equation which presents a metallurgical basis since it takes into account the structural changes. By contrast, the generally proposed relationship is rheological and can be used only within a strictly mechanical approach. An hydrodynamic analogy of superplastic flow is then presented. It shows that superplasticity occurs, on the one hand when the hardest phase is not continuous, and on the other hand when the most ductile phase has a mean free path no greater than a few microns. The analogy also demonstrates that the textural evolution is different for the two phases and accounts for the observed interface sliding. Furthermore, this study suggests that superplastic behaviour with elevated values of the coefficient m can be observed, although large elongations cannot be obtained in cases where the material undergoes cavitation resulting from difficulties in interface sliding.Une analyse de l'évolution de la structure des matériaux superplastiques au cours de la déformation montre que celle-ci tend à devenir équiaxe et à présenter du grossissement. Cette évolution a une influence sur la loi de comportement : taux d'écrouissage apparent, allure sigmoidale de la courbe Log σ — Log ε, valeur faible de l'énergie d'activation apparente dans le domaine des vitesses intermédiaires. Il est montré qu'en tenant compte de cette évolution, il est possible d'interpréter le comportement observé. L'analyse présentée permet de mettre en évidence une loi de comportement à caractère métallurgique puisqu'elle tient compte de la structure en évolution. Par opposition, la loi généralement proposée est rhéologique et ne peut être utilisée que dans une approche strictement mécanique. Une analogie hydrodynamique à l'écoulement superplastique est ensuite présentée : elle montre que ce comportement apparaît d'une part lorsque la phase la plus dure n'est pas continue, et d'autre part lorsque la phase la plus ductile a un libre parcours moyen limité à quelques microns ; elle explique les évolutions de texture différentes pour les deux phases et rend compte du glissement observé au niveau des interfaces. De plus, cette étude permet de suggérer qu'un comportement superplastique à valeur élevée du coefficient m peut être observé, bien que des allongements importants ne puissent pas apparaître dans le cas où le matériau présente de l'endommagement résultant d'un glissement difficile au niveau des interfaces

Direct extrusion of rate-sensitive materials through conical dies

A theoretical analysis to estimate the force required to extrude a rate-sensitive material is presented. The material is considered to behave according to the constitutive equation : σe = σ 0 sin h-1(εe/ε0) and die friction is assumed to be of the Coulomb type. Extrusion experiments performed on superplastic Pb-Sn eutectic alloys agree well with the theoretical predictions over a wide range of extrusion ratios and ram speeds. The present theoretical method which accounts for rate sensitivity is compared with other methods available in the literature. It is concluded that consideration of rate sensitivity of the extruded material represents an important factor in predicting the extrusion pressure correctly.Il est présenté une analyse théorique pour estimer la force requise au filage d'un matériau sensible à la vitesse de déformation. Il est admis que le matériau suit la loi de comportement : σe = σ 0 sin h-1(εe/ε0) et que les frottements sont du type Coulomb. Les expériences de filage menées sur l'alliage superplastique PbSn à la composition eutectique, sont en accord avec les prédictions théoriques dans un large domaine de rapports de filage et de vitesses du piston. La méthode théorique suivie qui tient compte de la sensibilité à la vitesse de déformation est comparée aux autres méthodes proposées dans la littérature. En conclusion, il est montré qu'il est important de ne pas négliger la sensibilité à la vitesse pour prédire correctement les pressions de filage

Analyse théorique et expérimentale de l'effort et du couple dans le laminage des matériaux superplastiques

L'effort et le moment du couple appliqués aux cylindres lors du laminage d'un matériau sensible à la vitesse de déformation sont calculés en tenant compte de l'influence des variations de la vitesse de déformation entre les cylindres sur la contrainte d'écoulement. Les efforts sur les cylindres ont été mesurés au cours du laminage à la température ambiante de l'alliage superplastique eutectique Pb-Sn avec des cylindres rectifiés et bien lubrifiés et pour différentes vitesses. Les charges mesurées sont en bon accord avec les valeurs théoriques estimées. Une analyse théorique démontre qu'une réduction de la force appliquée aux cylindres peut être obtenue en laminant des alliages dans des conditions où un comportement superplastique peut se manifester. Ceci semble être d'un intérêt industriel pour laminer des alliages particulièrement résistants au laminage et ceux qui présentent un comportement superplastique temporaire sous de grandes vitesses de sollicitation

Configurations de dislocations dans un cristal d'aluminium en fonction de la température

X-ray topography shows the appearance of rows of dislocation loops in aluminium crystals, initially dislocation free, cooled from 345°C to different temperatures. Thèse loops seem to be emitted from Bardeen-Herring sources. They grow by the elimination of the vacancies retained under supersaturation during the cooling ; then they develop into a random dislocation configuration.La topographie aux rayons X montre l'apparition d'alignements de boucles de dislocations dans les cristaux d'aluminium, initialement sans dislocation, refroidis depuis 345°C à différentes températures. Il semble que ces boucles sont émises par des sources de Bardeen-Herring. Elles croissent par élimination des lacunes retenues en sursaturation au cours du refroidissement ; elles évoluent ensuite vers une configuration de dislocations réparties au hasard

Application de la topographie par diffraction des rayons X à l'étude des métaux

On rappelle le principe des différentes méthodes de topographie par diffraction des rayons X : méthode de Berg-Barrett par réflexion ; méthode de Lang et méthode de Borrmann par transmission. Dans le cas des métaux, ces techniques ont permis d'étudier la microstructure des monocristaux, les configurations des dislocations, les déplacements des dislocations, les fautes d'empilement, les macles et les parois des domaines ferromagnétiques. Elles présentent certains avantages par rapport aux autres méthodes d'observation des dislocations : elles sont non destructives, elles explorent des volumes importants du cristal, elles utilisent des échantillons épais et les effets des surfaces sont éliminés ; elles se trouvent cependant limitées en résolution et elles ne s'appliquent qu'à des échantillons à faible densité de dislocations ( N ≤ 105 disl. cm-2). Les principaux résultats obtenus jusqu'à ce jour sont regroupés par métaux. On indique les améliorations à apporter dans le cadre de l'appareillage : tubes à rayons X plus puissants, intensificateurs d'image, porte-échantillon à haute et à basse température, dispositifs de déformation sur la chambre. On pourra utiliser ces techniques pour différentes études : mécanismes d'interaction entre dislocations, vitesse de déplacement des dislocations en fonction de la température et de la contrainte, origine et multiplication des dislocations, rôles respectifs des dislocations fraîches et des dislocations originelles, microdéformation plastique, transformation de phases, diffusion, précipitation... ; ces études supposent que l'on dispose d'échantillons ayant une densité de dislocations assez faible et une épaisseur convenable