THE MAGNETIC FIELD NEAR THE SURFACE IN METALLIC IRON

Nous avons exposé, dans quelques publications récentes [1,2], une méthode de mesure de spectres Mössbauer en fonction de l'épaisseur. Les électrons de conversion rétrodiffusés sont sélectionnés en énergie dans un spectromètre à électrons et les spectres M.E. sont relevés pour différentes valeurs en énergie du spectromètre. Les spectres Mössbauer ainsi mesurés correspondent à des électrons présentant différentes distributions en profondeur. Lors de l'analyse des résultats, les données expérimentales sont soit combinées de façon à fournir des informations sur certaines couches de l'absorbant, soit analysées simultanément à l'aide de fonctions analytiques décrivant la variation des paramètres physiques selon la profondeur. Dans le présent travail nous décrivons les résultats d'une expérience utilisant cette technique de mesure en fonction de l'épaisseur par spectroscopie Mössbauer. Nous avons étudié le champ magnétique dans la couche superficielle (environ 1 000 Å) d'une feuille de fer métallique. L'absorbant est une feuille de fer enrichi en 57Fe 11 cm2. Les mesures ont été faites dans un vide relativement médiocre et nous avons supposé la présence d'une couche d'oxyde en surface. Cependant, nous n'avons relevé aucun spectre d'oxyde et avons donc admis que l'épaisseur de cette couche était inférieure à 20 Å. Plusieurs mesures ont été faites pour cinq valeurs en énergie du spectromètre à électrons (ainsi que certaines mesures à très faibles énergies correspondant au spectre de la masse de l'échantillon). Les résultats sont décrits dans le tableau I. Les valeurs de champ magnétique indiquées ont été déterminées à partir du lissage par moindres carrés des spectres sous forme d'une somme de lorentziennes. On peut constater une diminution sensible de l'éclatement magnétique dans les spectres caractéristiques de la surface. On déduit de ces résultats expérimentaux que le champ magnétique décroît au voisinage de la surface de plus de 2 ‰ par rapport au champ en profondeur. Analysant le spectre d'après les méthodes décrites dans les articles cités en référence, on trouve que la diminution du champ a lieu essentiellement dans la couche de 100 Å la plus externe de l'absorbant ; admettant une diminution régulière, on trouve que le champ magnétique au voisinage immédiat de la surface est inférieur d'au moins 5 ‰ au champ en profondeur. Des expériences analytiques simples de la variation du champ près de la surface ne peuvent rendre compte des résultats expérimentaux. Nous n'avons jusqu'à présent pu trouver une explication satisfaisante du phénomène observé.In some recent papers [1, 2] we have described a method to perform depth selective ME-spectroscopy measurements. Scattered conversion electrons are energy selected in an electron spectrometer, and the ME-spectra are recorded at different energy settings of the spectrometer. The ME-spectra are thus formed from electrons having different depth distributions. In the analysis of the results the measured spectra are either combined to give information on certain depth layers in the scatterer, or simultaneously fitted to assumed analytical depth variations of the physical parameters. Here we report the results from an experiment where this depth selective ME-spectroscopy technique has been employed. The hf-field in a surface layer (about 1 000 Å) of metallic iron was investigated. As the absorber a 1 X 1 cm2 foil of enriched iron-57 was used. The measurements were carried out at a rather poor vacuum, and an oxide film was supposed to be present at the surface. There were no trace of oxide spectra found in the measurements, and so the thickness of this film was supposed to be less than about 20 Å. Several series of measurements were performed at five different energy settings of the electron spectrometer (and also some measurements at very low energy settings corresponding to "bulk" spectra). The results are shown in table I. The values of the hf-fields given in the table are found from conventional least-square fittings of the measured spectra to sums of Lorentzians. As seen there is an significant decrease of the magnetic splitting in those spectra that weight the surface most. From these experimental results it is found that the magnetic field decreases in the vicinity of the surface with more than 2 ‰ as compared to bulk. If the spectra are analysed using the techniques described in the references it is found that the decrease mainly takes place in the outermost 100 Å of the scatterer, and that, provided the decrease is monotonous, the magnetic field very close to the surface is at least 5 ‰ smaller than the bulk value. Simple analytical expressions for the variation of the field near the surface can not reproduce the experimental results. We have not yet found any adequate explanation to the phenomena observed