J. Phys. France 51, 1479-1488 (1990)
DOI: 10.1051/jphys:0199000510130147900

Nuclear magnetic ordering in Ca(OH)2. III. Experimental determination of the critical temperature

C.M.B. van der Zon, G.D.F. van Velzen et W. Th. Wenckebach

Kamerlingh Onnes Laboratory, P.O. Box 9504, 2300 RA Leiden, The Netherlands

Abstract
An experimental study of the magnetic ordering of the proton spin system in Ca(OH)2 is presented. The ordered phase is reached via dynamic nuclear polarization followed by an adiabatic demagnetization in the rotating frame. The spin temperature is negative while the external magnetic field is parallel to the crystalline c-axis. Measurements of the magnetization parallel to the effective magnetic field are used to determine the magnetic phase of the nuclear spin system. From a measurement of the energy of the nuclear spin system as a function of the entropy, the nuclear spin temperature is derived. The phase transition is found to occur at - 0.9 μK, which is in good agreement with the theoretical prediction of the molecular field approximation.

Résumé
On présente une étude expérimentale de l'ordre magnétique des spins des protons dans (OH)2Ca. L'état ordonné est produit par polarisation dynamique nucléaire suivie par désaimantation adiabatique dans le référentiel tournant. La température de spin est négative, lorsque le champ magnétique extérieur est parallèle à l'axe c du cristal. On a déterminé l'état magnétique en utilisant les résultats expérimentaux sur l'aimantation parallèle au champ effectif. On a mesuré l'énergie et l'entropie du système de spins et déterminé la température de spin à partir de ces résultats. On trouve que la transition de phase se produit à - 0.9 μK, en bon accord avec la prédiction théorique de l'approximation des champs moléculaires.

PACS
7530K - Magnetic phase boundaries (including magnetic transitions, metamagnetism, etc.).
7525 - Spin arrangements in magnetically ordered materials (including neutron and spin-polarized electron studies, synchrotron-source x-ray scattering, etc.).
7670F - Double nuclear magnetic resonance (DNMR), dynamical nuclear polarization.
7550D - Nonmetallic ferromagnetic materials.

Key words
antiferromagnetic properties of substances -- calcium compounds -- dynamic nuclear polarisation -- ferromagnetic properties of substances -- magnetic structure -- magnetic transition temperature -- magnetic transitions