Fluctuations in a tokamak plasma

An experimental investigation of low frequency floating potential fluctuations (f ≤ 200 kHz) in a research tokamak plasma using two spatially separated electrostatic probes has been performed. The spectra, correlation length, and the phase velocity of the fluctuations in both the radial and azimuthal direction have been determined. The propagation velocity in the toroidal direction was also measured and was found to be in the direction of electron current flow. The waves traveled azimuthally in the ion diamagnetic drift direction, even after the usual E x B rotation was taken into account. The electron density fluctuations associated with these oscillations were large, δn/n ≃ 0.35 - 0.50.

The spectra were found to have regularly spaced peaks which seemed to be related to specific azimuthal modes (m =1,2,3,...,etc. ) A parametric study was made to determine what effect plasma parameters had on these peaks. During periods of high electron density in the first 2 msec of the plasma lifetime, strong sawtooth type oscillations were observed. These oscillations typically had frequencies of approximately 10 kHz and were also present when large amounts of neutral gas were added during the discharge by a process called "gas puffing."

The results are compared with experimental observations made on other plasma devices with electric and magnetic probes and with microwave and CO₂ laser scattering techniques. (The scattering measurements are complimentary to the probe measurements since, in the former case, the wavelength is fixed by the scattering angle, but the oscillations could not be spatially localized.) The oscillations in the Caltech torus were probably related to a drift-tearing type instability which is thought to play a major role in the anomalous particle and energy flux observed in tokamaks. Comparisons are made between current theory and the experimental results. However, the theory for the observed oscillations is still in a rudimentary stage of development, and it is hoped that the present investigation will stimulate future analytical work.

O acesso aos exames de alta complexidade nos planos de saúde privados na perspectiva dos usuários

A dissertação trata do acesso aos serviços de alta complexidade, particularmente os exames diagnósticos e complementares, estudado entre usuários de planos de saúde privados que buscam atendimento e diagnóstico especializado. Desde a década de 80 o usuário do sistema público de saúde vem procurando a saúde suplementar. Contudo, afirmar que o acesso é garantido no domínio privado, através da contratação dos planos de saúde, é uma incerteza que rodeia a inspiração para esta pesquisa, que se justifica pela relevância de ações que possibilitem a melhora da qualidade regulatória dos planos de saúde, a partir do controle social de seus usuários. O objetivo geral é analisar as percepções do acesso aos exames de alta complexidade nos serviços de saúde privados entre usuários de planos de saúde. Os objetivos específicos são descrever as percepções dos usuários de planos de saúde acerca do acesso aos exames de alta complexidade; analisar as motivações dos usuários de planos de saúde privados para a realização de exames de alta complexidade através da rede privada de assistência; e analisar o nível de satisfação dos usuários de planos de saúde quanto ao acesso aos exames de alta complexidade. A metodologia é qualitativa-descritiva, onde a amostra foi de trinta usuários de planos de saúde, acima de 18 anos, selecionados no campo de estudo no ano de 2010. O cenário de estudo foi um laboratório privado de medicina diagnóstica no Rio de Janeiro. As técnicas de coleta de dados utilizadas foram formulário e entrevista individual estruturada. A análise do formulário foi realizada através de estatística descritiva, e as entrevistas através da análise de conteúdo temática-categorial. Os usuários de plano de saúde declararam que o acesso é garantido com facilidade para os exames de alta complexidade. Suas principais motivações para a realização desses exames na rede privada de assistência foram caracterizadas pela rapidez de atendimento, flexibilidade e facilidade de marcação pela internet, telefone ou pessoalmente no laboratório estudado, pronta entrega dos resultados, dificuldade e morosidade do atendimento do SUS, localização do prestador credenciado próxima de bairros residenciais ou do trabalho, resolutividade diagnóstica de imagem de excelência, possibilidade de escolha pelo usuário entre as modalidades aberta e fechada de ressonância magnética e tomografia computadorizada, além da densitometria óssea que foram facilmente acessíveis a todos os sujeitos da pesquisa. O nível de satisfação foi correspondido com a rapidez na realização dos exames em caráter eletivo e de urgência quase equiparados na escala de tempo de acordo com os usuários. Contudo, embora as notas de avaliação dos usuários quanto aos seus planos de saúde tenham sido altas, foram abordadas algumas dificuldades, tais como: prazos de validade dos pedidos médicos com datação prévia; solicitações de senhas de autorização pela operadora; burocracia nos procedimentos de agendamento; dificuldades de acesso para tratamentos como implantes, fisioterapia, RPG, pilates, home care, consultas de check up; negação de reembolsos; restrição de materiais cirúrgicos, em especial as próteses e órteses; e restrições específicas de grau para cirurgias de miopia. Conclui-se que o atendimento rápido dos exames de imagem de alto custo na amostra foi descrito como satisfatório, embora a percepção de rapidez possa variar em função do tipo de produto do plano de saúde privado contratado, com necessidade de melhoria regulatória em alguns aspectos pontuais da saúde suplementar.

Models of the Oxygen-Evolving Complex of Photosystem II

In the five chapters that follow, I delineate my efforts over the last five years to synthesize structurally and chemically relevant models of the Oxygen Evolving Complex (OEC) of Photosystem II. The OEC is nature’s only water oxidation catalyst, in that it forms the dioxygen in our atmosphere necessary for oxygenic life. Therefore understanding its structure and function is of deep fundamental interest and could provide design elements for artificial photosynthesis and manmade water oxidation catalysts. Synthetic endeavors towards OEC mimics have been an active area of research since the mid 1970s and have mutually evolved alongside biochemical and spectroscopic studies, affording ever-refined proposals for the structure of the OEC and the mechanism of water oxidation. This research has culminated in the most recent proposal: a low symmetry Mn₄CaO₅ cluster with a distorted Mn₃CaO₄ cubane bridged to a fourth, dangling Mn. To give context for how my graduate work fits into this rich history of OEC research, Chapter 1 provides a historical timeline of proposals for OEC structure, emphasizing the role that synthetic Mn and MnCa clusters have played, and ending with our Mn₃CaO₄ heterometallic cubane complexes.

In Chapter 2, the triarylbenzene ligand framework used throughout my work is introduced, and trinuclear clusters of Mn, Co, and Ni are discussed. The ligand scaffold consistently coordinates three metals in close proximity while leaving coordination sites open for further modification through ancillary ligand binding. The ligands coordinated could be varied, with a range of carboxylates and some less coordinating anions studied. These complexes’ structures, magnetic behavior, and redox properties are discussed.

Chapter 3 explores the redox chemistry of the trimanganese system more thoroughly in the presence of a fourth Mn equivalent, finding a range of oxidation states and oxide incorporation dependent on oxidant, solvent, and Mn salt. Oxidation states from Mn^II₄ to Mn^IIIMn^IV₃ were observed, with 1-4 O^2– ligands incorporated, modeling the photoactivation of the OEC. These complexes were studied by X-ray diffraction, EPR, XAS, magnetometry, and CV.

As Ca²⁺ is a necessary component of the OEC, Chapter 4 discusses synthetic strategies for making highly structurally accurate models of the OEC containing both Mn and Ca in the Mn₃CaO₄ cubane + dangling Mn geometry. Structural and electrochemical characterization of the first Mn₃CaO₄ heterometallic cubane complex— and comparison to an all-Mn Mn₄O₄ analog—suggests a role for Ca²⁺ in the OEC. Modification of the Mn₃CaO₄ system by ligand substitution affords low symmetry Mn₃CaO₄ complexes that are the most accurate models of the OEC to date.

Finally, in Chapter 5 the reactivity of the Mn₃CaO₄ cubane complexes toward O- atom transfer is discussed. The metal M strongly affects the reactivity. The mechanisms of O-atom transfer and water incorporation from and into Mn₄O₄ and Mn₄O₃ clusters, respectively, are studied through computation and ¹⁸O-labeling studies. The μ3-oxos of the Mn₄O₄ system prove fluxional, lending support for proposals of O^2– fluxionality within the OEC.

Ferromagnetic Resonance Force Microscopy

A new approach to magnetic resonance was introduced in 1992 based upon detection of spin-induced forces by J. Sidles [1]. This technique, now called magnetic resonance force microscopy (MRFM), was first demonstrated that same year via electron paramagnetic resonance (EPR) by D. Rugar et al. [2]. This new method combines principles of magnetic resonance with those of scanned probe technology to detect spin resonance through mechanical, rather than inductive, means. In this thesis the development and use of ferromagnetic resonance force microscopy (FMRFM) is described. This variant of MRFM, which allows investigation of ferromagnetic samples, was first demonstrated in 1996 by Z. Zhang et al. [3]. FMRFM enables characterization of (a) the dynamic magnetic properties of microscale magnetic devices, and (b) the spatial dependence of ferromagnetic resonance within a sample. Both are impossible with conventional ferromagnetic resonance techniques.

Ferromagnetically coupled systems, however, pose unique challenges for force detection. In this thesis the attainable spatial resolution - and the underlying physical mechanisms that determine it - are established. We analyze the dependence of the magnetostatic modes upon sample dimensions using a series of microscale yttrium iron garnet (YIG) samples. Mapping of mode amplitudes within these sample is attained with an unprecedented spatial resolution of 15μm. The modes, never before analyzed on this scale, fit simple models developed in this thesis for samples of micron dimensions. The application of stronger gradient fields induces localized perturbation of the ferromagnetic resonance modes. The first demonstrations of this effect are presented in this study, and a simple theoretical model is developed to explain our observations. The results indicate that the characteristics of the locally-detected ferromagnetic modes are still largely determined by the external fields and dimensions of the entire sample, rather than by the localized interaction volume (i.e., the locale most strongly affected by the local gradient field). Establishing this is a crucial first step toward understanding FMRFM in the high gradient field limit where the dispersion relations become locally determined. In this high gradient field regime, FMRFM imaging becomes analogous with that of EPR MRFM.

FMRFM has also been employed to characterize magnetic multilayers, similar to those utilized in giant magnetoresistance (GMR) devices, on a lateral scale 40 x 40μm. This is orders of magnitude smaller than possible via conventional methods. Anisotropy energies, thickness, and interface qualities of individual layers have been resolved.

This initial work clearly demonstrates the immense and unique potential that FMRFM offers for characterizing advanced magnetic nanostructures and magnetic devices.

A radio frequency field guide using field induced adiabatic potential

We study the behaviour of atoms in a field with both static magnetic field and radio frequency (rf) magnetic field. We calculate the adiabatic potential of atoms numerically beyond the usually rotating wave approximation, and it is pointed that there is a great difference between using these two methods. We find the preconditions when RWA is valid. In the extreme of static field almost parallel to rf field, we reach an analytic formula. Finally, we apply this method to Rb-87 and propose a guide based on an rf field on atom chip.

Análise de guias de ondas pelos métodos vetorial magnético e dos elementos-finitos

Neste trabalho, é apresentada uma formulação apropriada à análise de guias de ondas eletromagnéticos, cobrindo do espectro de microondas até o da óptica. Nas regiões a partir do ultravioleta, os comprimentos de onda são equivalentes às dimensões atômicas e a formulação necessita de uma abordagem quântica, que não é considerada neste estudo. A formulação é fundamentada nos métodos vetorial magnético e dos elementos finitos (MEF), em meios não homogêneos, anisotrópicos e não dissipativos, embora a dissipação possa ser facilmente introduzida na análise. Deu-se preferência à formulação com o campo magnético em vez do elétrico, pelo fato do campo magnético ignorar descontinuidades elétricas. Ele é contínuo em regiões de permeabilidade homogênea, propriedade dos meios dielétricos em geral ( = 0), independente da permissividade dos respectivos meios, conquanto os campos elétricos sejam descontínuos entre regiões de permissividades diferentes.

Caracterização geológica da ocorrência de óleo na Formação Rio Bonito associada a um modelo não convencional de geração

O trabalho teve como escopo a caracterização geológica, em termos estruturais e estratigráficos, do sistema petrolífero responsável pela ocorrência de óleos encontrados na Formação Rio Bonito, na região carbonífera de Santa Catarina. Atualmente, especula-se que a assinatura geoquímica destes óleos relaciona-se à Formação Irati associado a um modelo não convencional de geração, vinculando a maturação térmica à intrusão de diabásio, devido a um soterramento insuficiente da rocha geradora. Como a Formação Irati encontra-se posicionada estratigraficamente acima da Formação Rio Bonito, o sistema está associado a um forte controle estrutural para o modelo de migração. A preparação de um mapa geológico integrado para a área de estudo envolvendo dados geológicos de campo, dados aeromagnetométricos e informações de furos de sondagem permitiu um entendimento mais aprofundado do arcabouço tectônico-estratigráfico da região. Seções geológicas mostraram a presença de falhas de grandes rejeitos que promoveram um sistema de Horsts e Grabens relacionados às NE-SW e secundariamente a falhas E-W, que permitiram a colocação da Formação Irati em contato lateral ou em um posicionamento abaixo da Formação Rio Bonito. A partir das seções cronoestratigráficas elaboradas foi possível reconhecer prováveis selos, trapas estratigráficos e estruturais, associados ao sistema petrolífero Irati-Rio Bonito. A análise geoquímica (isótopos e biomarcadores) dos óleos coletados na Formação Rio Bonito apontaram que os mesmos estão associadas aos folhelhos do Membro Assistência da Formação Irati, por possuírem uma razão pristano/fitano menor que 1, gamacerano, e a presença de isoprenóides pentametileicosano (i-25) e esqualano (i-30). A partir de análises geoquímicas realizadas em extratos orgânicos extraídos de folhelhos da Formação Irati intrudidos por diabásio, obteve-se valores da relação entre biomarcadores correspondentes e valores de Ro que indicam que foi alcançado o pico de geração de óleo. Contudo, não há registro na área de estudo de um soterramento suficiente que favorecesse essa situação, levando-nos, assim, a acreditar em um modelo de geração não convencional, por meio da intrusão de diabásio nas rochas geradoras. O arcabouço estrutural e os óleos estudados na região sugerem um processo migratório de sudoeste para o nordeste, ao longo de um sistema de falhas NE-SW, encontradas na região, que foram geradas anteriormente ou concomitantemente ao derrame basáltico associado à Formação Serra Geral.

Light-induced evaporative cooling in a magneto-optical trap

This paper presents an experimental demonstration of light-induced evaporative cooling in a magneto-optical trap. An additional laser is used to interact with atoms at the edge of the atomic cloud in the trap. These atoms get an additional force and evaporated away from the trap by both the magnetic field and laser fields. There remaining atoms have lower kinetic energy and thus are cooled. It reports the measurements on the temperature and atomic number after the evaporative cooling with different parameters including the distance between the laser and the centre of the atomic cloud, the detuning, the intensity. The results show that the light-induced evaporative cooling is a way to generate an ultra-cold atom source.

Preparação e caracterização de microesferas poliméricas à base de metacrilato de glicidila e divinilbenzeno com propriedades magnéticas

Nesta Dissertação, foram sintetizadas microesferas poliméricas com propriedades magnéticas à base de metacrilato de glicidila e divinilbenzeno pela técnica de polimerização em suspensão. O material utilizado para conferir as propriedades magnéticas ao copolímero foi magnetita sintetizada no laboratório. Foram estudados os efeitos da modificação da magnetita com ácido oleico, da velocidade de agitação, do teor de agente reticulante, do teor de material magnético adicionado e do teor de agente de suspensão sobre as características das partículas poliméricas obtidas. As microesferas foram caracterizadas quanto ao seu aspecto morfológico, à estabilidade térmica, à incorporação de material magnético e quanto às suas propriedades magnéticas. A quantidade de partículas de ferro incorporadas foi afetada pela velocidade de agitação durante a síntese, pelo teor de material magnético adicionado, pela fase de dispersão do material magnético e pelo teor de monômeros no copolímero. A estabilidade térmica dos copolímeros foi afetada, principalmente, pelo teor de material magnético incorporado e pelo teor de monômeros, levando em consideração resinas com a mesma quantidade de material magnético adicionado. A magnetização de saturação para as microesferas foi afetada pelo teor de material magnético incorporado. A modificação da superfície da magnetita com ácido oleico foi considerada importante para a incorporação do material magnético na matriz do copolímero.Partículas poliméricas magnéticas com comportamento superparamagnéticos foram obtidas com morfologia esférica e magnetização de saturação de 7,11 (emu/g), utilizando razão molar de monômeros de 50/50 %, 1 % de PVA, 20 % de magnetita modificada com ácido oleico adicionada à fase orgânica e velocidade de agitação mecânica de 500 rpm

采用紫外光提高双掺杂铌酸锂晶体中全息记录的灵敏度和光栅强度

提出了一种在双掺杂铌酸锂晶体中用调制的双紫外光进行非挥发全息记录的方法。与通常的用紫外光敏化的非挥发全息记录相比，这种方法可以大幅度地提高光栅强度和记录灵敏度。联立双中心物质方程和双光束耦合波方程，数值分析了光栅强度和衍射效率随时间的变化并讨论了掺杂浓度和记录光强对紫外光非挥发全息记录机制下光折变效应的影响。研究发现，紫外光记录得到的深浅中心的光栅具有相同的相位，总的光栅（深浅中心光栅的叠加）强度为两光栅强度之和，固定过程中深中心的光栅得到增强；增大深浅中心掺杂的浓度可以提高光栅强度，增大记录紫外光的光强

Photoproduction of charged pion pairs from hydrogen at energies up to 1500 MeV

Charged pion pair photoproduction has been investigated up to a gamma energy of 1500 MeV, using the Caltech 12-inch heavy liquid bubble chamber with a small diameter, high intensity photon beam passing through a central beam tube gaseous hydrogen target surrounded by the sensitive Freon. Scanning, analysis, and data reduction techniques have been developed to deal with the problems of two-vie stereo, hidden event origins, absence of magnetic field, and the range-energy and multiple scattering relationships that occur in the heavy materials. Roughly 5700 pictures have been scanned and analyzed, yielding 754 acceptable events. Cross section and parameter distributions are generally consistent with the results of previous experiments. A statistically insignificant “bump” was observed in the dipion mass spectrum in the region of 500 MeV, the disputed σ meson mass. This region was investigated as carefully as the limited statistics would allow; dipion angular distributions are consistent with isotropy, and there is indication that some of the events in this region might come from decay of an intermediate N*₁₁ (1425) into a proton and dipion.

Photographic materials on pp. 18, 20, 22, and 24 are essential and will not reproduce clearly on Xerox copies. Photographic copies should be ordered.

双中心全息记录的矢量分析与记录方向优化

对描述双掺杂晶体非挥发性全息记录动力学过程的Kukhtarev方程进行了矢量分析, 分析中考虑了体光生伏特效应和外加电场的作用。在小信号近似的基础上给出了双中心全息记录中记录与固定阶段空间电荷场的矢量解析解。在综合考虑空间电荷场的各向异性以及晶体有效电光系数的各向异性后, 给出了双中心全息记录的优化记录方向。结果表明, 对(Fe, Mn):LiNbO3晶体633 nm寻常光记录, 优化记录方向主要由有效电光系数决定, 光栅波矢与光轴夹角为22°, 方位角为30°;对(Fe, Mn):LiNbO3晶体633

Dynamics of non-Abelian Aharonov-Bohm systems

This thesis examines several examples of systems in which non-Abelian magnetic flux and non-Abelian forms of the Aharonov-Bohm effect play a role. We consider the dynamical consequences in these systems of some of the exotic phenomena associated with non-Abelian flux, such as Cheshire charge holonomy interactions and non-Abelian braid statistics. First, we use a mean-field approximation to study a model of U(2) non-Abelian anyons near its free-fermion limit. Some self-consistent states are constructed which show a small SU(2)-breaking charge density that vanishes in the fermionic limit. This is contrasted with the bosonic limit where the SU(2) asymmetry of the ground state can be maximal. Second, a global analogue of Chesire charge is described, raising the possibility of observing Cheshire charge in condensedmatter systems. A potential realization in superfluid He-3 is discussed. Finally, we describe in some detail a method for numerically simulating the evolution of a network of non-Abelian (S₃) cosmic strings, keeping careful track of all magnetic fluxes and taking full account of their non-commutative nature. I present some preliminary results from this simulation, which is still in progress. The early results are suggestive of a qualitatively new, non-scaling behavior.

Prospecção geoquímica: estaurolita, ilmenita e magnetita como minerais traçadores para depósitos do tipo VMS

A região de Itutinga foi alvo de estudos prospectivos por parte da empresa BP mineração na década de 80, onde foram encontradas mineralizações em lentes de sulfetos metálicos (Zn-Cu-Ag-Fe) associados a rochas komatiíticas peridotíticas e basaltos toleíticos (anfibolitos) do greenstone belts, nas proximidades da fazenda São Jerônimo, enquadrando-se em um depósito do tipo VMS. A partir destas informações encontradas na literatura propôs-se estudar a estaurolita, a magnetita e a ilmenita para, a partir da determinação do seu conteúdo em zinco, indicar a aplicabilidade destes três minerais como traçadores desses tipos de depósitos. Para isso foram coletadas amostras de sedimentos de corrente e concentrados de batéia na região próxima à ocorrência, no entorno da cidade de Itutinga, e também em uma região próxima a cidade de Itumirim, já que existem semelhanças litológicas entre as duas áreas. Os sedimentos de corrente, as frações magnéticas e as frações de 0,3A (separador eletromagnético Frantz) foram enviados para análises químicas por absorção atômica e ICP-OES. Os concentrados de batéia foram descritos, separando-se cristais de estaurolita de cada amostra coletada, e analisando-os em MEV-EDS para determinação da química mineral. Os resultados dos sedimentos de corrente apontaram que os pontos da fazenda São Jerônimo (ME-03, Itutinga 51,7 ppm de Zn) e o ponto do Ribeirão Santa Cruz, (ME-06, Itumirim 36,1 ppm de Zn) foram os que apresentaram melhores resultados, indicando anomalias em zinco nas duas áreas estudadas . As estaurolitas, retiradas dos concentrados de batéia de cada ponto estudado, foram divididas em três conjuntos, de acordo com os teores de ZnO encontrados: 1 - entre 2,96% e 3,25% de ZnO em peso; 2 - entre 2,03% e 2,76% de ZnO em peso; 3 - < 1,67% de ZnO em peso, sendo comparável com outras estaurolitas encontradas em diversos depósitos de Zn do mundo, como Dry River, Austrália e Palmeirópolis Goiás. Assim, as estaurolitas apresentam bons resultados como minerais indicadores na área estudada. Em relação as magnetitas e ilmenitas estudadas, o número de amostras coletadas no presente estudo foram muito pequenas para se ter informações conclusivas sobre o papel destes minerais como traçadores. Por outro lado, os resultados das análises químicas nos concentrados de ilmenita (até 856 ppm de Zn) e nos concentrados de magnetita (até 216 ppm de Zn), indicam a disponibilidade deste metal nas áreas estudadas. Assim, é possível se detectar a presença do zinco por dois meios: através de sedimentos de corrente, através de halos de dispersão química do elemento zinco, e através dos minerais resistatos (estaurolita zincífera, magnetita e ilmenita), a partir de uma dispersão clástica do grão.

Spin wave resonance in ferromagnetic films

The objective of this investigation has been a theoretical and experimental understanding of ferromagnetic resonance phenomena in ferromagnetic thin films, and a consequent understanding of several important physical properties of these films. Significant results have been obtained by ferromagnetic resonance, hysteresis, torque magnetometer, He ion backscattering, and X-ray fluorescence measurements for nickel-iron alloy films.

Taking into account all relevant magnetic fields, including the applied, demagnetizing, effective anisotropy and exchange fields, the spin wave resonance condition applicable to the thin film geometry is presented. On the basis of the simple exchange interaction model it is concluded that the normal resonance modes of an ideal film are expected to be unpinned. The possibility of nonideality near the surface of a real film was considered by means of surface anisotropy field, inhomogeneity in demagnetizing field and inhomogeneity of magnetization models. Numerical results obtained for reasonable parameters in all cases show that they negligibly perturb the resonance fields and the higher order mode shapes from those of the unpinned modes of ideal films for thicknesses greater than 1000 Å. On the other hand for films thinner than 1000 Å the resonance field deviations can be significant even though the modes are very nearly unpinned. A previously unnoticed but important feature of all three models is that the interpretation of the first resonance mode as the uniform mode of an ideal film allows an accurate measurement of the average effective demagnetizing field over the film volume. Furthermore, it is demonstrated that it is possible to choose parameters which give indistinguishable predictions for all three models, making it difficult to uniquely ascertain the source of spin pinning in real films from resonance measurements alone.

Spin wave resonance measurements of 81% Ni-19% Fe coevaporated films 30 to 9000 Å thick, at frequencies from 1 to 8 GHz, at room temperature, and with the static magnetic field parallel and perpendicular to the film plane have been performed. A self-consistent analysis of the results for films thicker than 1000 Å, in which multiple excitations can be observed, shows for the first time that a unique value of exchange constant A can only be obtained by the use of unpinned mode assignments. This evidence and the resonance behavior of films thinner than 1000 Å strongly imply that the magnetization at the surfaces of permalloy films is very weakly pinned. However, resonance measurements alone cannot determine whether this pinning is due to a surface anisotropy, an inhomogeneous demagnetizing field or an inhomogeneous magnetization. The above analysis yields a value of 4πM=10,100 Oe and A = (1.03 ± .05) x 10^-6 erg/cm for this alloy. The ability to obtain a unique value of A suggests that spin wave resonance can be used to accurately characterize the exchange interaction in a ferromagnet.

In an effort to resolve the ambiguity of the source of pinning of the magnetization, a correlation of the ratio of magnetic moment and X-ray film thickness with the value of effective demagnetizing field 4πNM as determined from resonance, for films 45 to 300 Å has been performed. The remarkable agreement of both quantities and a comparison with the predictions of five distinct models, strongly imply that the thickness dependence of both quantities is related to a thickness dependent average saturation magnetization, which is far below 10,100 Oe for very thin films. However, a series of complementary experiments shows that this large decrease of average saturation magnetization cannot be simply explained by either oxidation or interdiffusion processes. It can only be satisfactorily explained by an intrinsic decrease of the average saturation magnetization for very thin films, an effect which cannot be justified by any simple physical considerations.

Recognizing that this decrease of average saturation magnetization could be due to an oxidation process, a correlation of resonance measurements, He ion backscattering, X-ray fluorescence and torque magnetometer measurements, for films 40 to 3500 Å thick has been performed. On basis of these measurements it is unambiguously established that the oxide layer on the surface of purposefully oxidized 81% Ni-19% Fe evaporated films is predominantly Fe-oxide, and that in the oxidation process Fe atoms are removed from the bulk of the film to depths of thousands of angstroms. Extrapolation of results for pure Fe films indicates that the oxide is most likely α-Fe₂O₃. These conclusions are in agreement with results from old metallurgical studies of high temperature oxidation of bulk Fe and Ni-Fe alloys. However, X-ray fluorescence results for films oxidized at room temperature, show that although the preferential oxidation of Fe also takes place in these films, the extent of this process is by far too small to explain the large variation of their average saturation magnetization with film thickness.