Kurzfassung
Diese Arbeit widmet sich der Methode der nichtresonanten magnetischen
Beugung hochenergetischer Synchrotronstrahlung mit Energien größer
80 keV.
Die Form des magnetischen Streuquerschnitts wird experimentell
überprüft. Die Methode wird auf verschiedene antiferromagnetische
Modellsubstanzen angewandt. Dabei wird gezeigt, daß hochenergetische
Röntgenbeugung eine komplementäre Sonde zu der traditionellen
Neutronenbeugung ist.
Magnetische Röntgenbeugung ist
ein relativistischer Effekt, und der Wirkungsquerschnitt ist sehr klein.
Die gebeugten magnetischen Intensitäten
sind deshalb,
trotz der hohen Primärintensität, sehr gering.
Der magnetische Streuquerschnitt ist bisher nur für Photonenenergien
unterhalb 80 keV in einer quasirelativistischen Näherung
berechnet worden.
Um das Verhalten des
magnetischen Streuquerschnitts im Energiebereich oberhalb 80 keV zu
untersuchen,
wurden an der Modellsubstanz MnF2 Absolutmessungen
des magnetischen Formfaktors in Abhängigkeit von der
Photonenenergie bis zu Energien von
500 keV durchgeführt.
Dabei konnte gezeigt werden, daß für hohe Photonenenergien
keine Änderung
des magnetischen Streuquerschnitts
festzustellen ist. Durch Normierung auf den einfallenden
Photonenfluß
konnten die magnetischen Formfaktoren absolut bestimmt werden.
Die
hohe Impulsraumauflösung des verwendeten Drei-Kristall-Diffraktometers
für hochenergetische Synchrotronstrahlung erlaubte eine sehr genaue
Vermessung des magnetischen Phasenübergangs
von MnF2 bei TN 67 K und eine präzise Bestimmung des
kritischen
Exponenten.
Am itineranten Antiferromagneten Chrom wurden die magnetischen
Satelliten in der geordneten Phase sowohl mit
hochenergetischer Synchrotronstrahlung als
auch mit Neutronenbeugung untersucht.
Es wird gezeigt, daß durch die Kombination der beiden
Methoden eine Trennung von Spin und Bahndrehimpuls durchführbar ist.
Mit polarisierten Neutronen wurde das induzierte magnetische
Moment untersucht und eine Bestimmung der Magnetisierungsdichte
mit Hilfe der Maximum Entropie Methode durchgeführt.
Mit hochenergetischer Synchrotronstrahlung konnten die magnetischen
Satelliten sowohl in der transversal als auch in der longitudinal
polarisierten Phase der Spindichtewelle gemessen werden.
Am Beispiel von Seltenen-Erd Verbindungen wird gezeigt,
daß eine hinreichend große Zahl von
magnetischen Bragg Reflexen gemessen und damit die
Bestimmung der magnetischen Struktur
mit sehr harter Röntgenstrahlung durchgeführt werden kann.
: This work deals with the method of non resonant magnetic diffraction with high energy synchrotron radiation at energies larger than 80 keV. The form of the magnetic scattering cross section is determined experimentally. The method is applied to different antiferromagnetic model systems. It is shown that high energy x-ray diffraction and traditional neutron diffraction are complementary probes. Magnetic x-ray diffraction is a relativistic effect and the cross section is very small. The diffracted magnetic intensities are very weak in this case in spite of the high primary flux. Until now, the magnetic scattering cross section was calculated only for photon energies below 80 keV in a quasi relativistic approximation. Absolute measurements of the magnetic form factor as a function of photon energy up to 500 keV have been undertaken on the model system MnF2 to investigate the behaviour of the magnetic scattering cross section in the energy range above 80 keV. It could be shown that there is no variation of the magnetic scattering cross section for high photon energies. By normalisation to the primary photon flux, absolute form factor measurements have been taken. Due to the high q-space resolution of the three-crystal-diffractometer for high energy synchrotron radiation, the magnetic phase transition of MnF2 at TN67 K was measured very accurately, and the critical exponent was determined precicely. On the itinerant antiferromagnet chromium, magnetic satellites have been investigated in the ordered phase by using high energy synchrotron radiation as well as neutron diffraction. It is shown that a combination of both methods allows a separation of spin and orbital angular momentum. The induced magnetic moment has been investigated with polarised neutrons, and a determination of the magnetisation density has been performed by using the maximum entropy method. The magnetic satellites were measured with high energy synchrotron radiation both in the transversal and in the longitudinal polarised phase of the spin density wave. Measurements on rare earth compounds show that a sufficiently large number of magnetic Bragg reflections can be measured, and that a determination of the magnetic structure with very hard x-rays is possible.