Отзыв ведущей организации (Гигантский магнитоимпеданс и высокочастотные нелинейные эффекты в магнитомягких проводниках)

«УТВЕРЖДАЮ»*ОТЗЫВведущей организациина диссертационную работу Бузникова Никиты Александровича«Гигантский магнитоимпеданс и высокочастотные нелинейныеэффекты в магнитомягких проводниках», представленную на соисканиеученой степени доктора физико-математических наук по специальности01.04.11 - Физика магнитных явленийДиссертационная работа Н.А.

Бузникова посвящена теоретическому исследованиюэффекта гигантского магнитоимпеданса (ГМИ) и связанных с ним высокочастотныхнелинейных явлений в магнитомягких материалах. Пристальное внимание к ГМИ связанов первую очередь с перспективами использования этого эффекта для создания новогопоколения датчиков магнитного поля с высокой чувствительностью. Во-вторых, этоявление может быть использовано для создания целого ряда управляемых магнитнымполем новьгх композитных материалов для высокочастотных приложений. В-третьих,исследование ГМИ имеет фундаментальное научное значение, связанное с рещениемобщей проблемы взаимодействия электромагнитных полей с магнитомягкимипроводящими материалами.

Следует отметить, что исследование аморфных инанокристаллических проводников с высокой чувствительностью импеданса кмагнитному полю является динамично развивающейся областью современной физикимагнитных явлений, дающей ключ к пониманию магнитных и высокочастотных свойствновых перспективных материалов.

Указанные прикладные и фундаментальные аспекты1исследования магнитоимпеданса определяют актуальность темы диссертационной работыН.А. Бузникова.Диссертация включает в себя введение, семь глав, заключение, список публикацийавтора по теме диссертационной работы и список литературы из 4 0 8 наименований.Работа изложена на 2 6 2 страницах и проиллюстрирована 84 рисунками.Во введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированыее цель и задачи, основные положения, выносимые на защиту, научная новизна ипрактическая значимость.В первой главе работы приведен обзор литературы по теоретическим иэкспериментальным исследованиям ГМИ и представлен анализ результатов исследованийсвойств магнитомягких проводников, в которых наблюдался этот эффект.Во второй главе проведено исследование магнитоимпеданса композитнойпроволоки, состоящей из немагнитной центральной области и внешнего слоямагнитомягкого материала.

В разделах 2.1 и 2.2 описана методика расчета распределенияэлектромагнитных полей в композитной проволоке, учитывающая неоднородностьпроводимости по сечению проволоки и тензорный вид магнитной проницаемостивнешнего слоя. Проанализировано влияние параметров композитной проволоки на ГМИ,недиагональный магнитоимпеданс и чувствительность компонент импеданса к внешнемумагнитному полю (раздел 2.3), установлены условия, при которых достигаетсямаксимальная чувствительность.

Раздел 2.4 посвящен исследованию поглощениямикроволнового излучения композитной проволокой. Показано, что существованиерегулярной доменной структуры в магнитной оболочке проволоки принципиальноизменяет зависимость поглощения от внешнего поля.

В разделе 2.5 проведенотеоретическое исследование магнитоимпеданса композитной проволоки с непроводящимслоем между немагнитной областью и магнитной оболочкой. Впервые установлено, чтоприсутствие изолирующего слоя приводит к существенному изменению распределенияполей в проволоке и, как следствие, к возрастанию недиагонального магнитоимпедансапри высоких частотах.Глава 3 посвящена исследованию асимметричного магнитоимпеданса вмагнитомягких лентах. Предложена модель для описания асимметричного ГМИ ваморфной ленте с поверхностными кристаллическими слоями, возникающими при отжигеленты во внешнем магнитном поле (раздел 3.1).

Для модели полосовой доменнойструктуры в аморфной части ленты учтены вклады вращения намагниченности идвижения доменных границ в поперечную магнитную проницаемость образца. В рамкахпредложенной модели показано, что асимметрия зависимости импеданса от внешнего2обусловлена магнитостатическим взаимодействием между кристаллическими слоямии аморфной частью ленты. Впервые представлена теоретическая интерпретация переходаот зависимости импеданса от поля с резким пиком вблизи нулевого поля при малыхчастотах к асимметричной зависимости с двумя максимумами импеданса при высокихчастотах. В разделе 3.2 рассмотрена модель, учитывающая влияние поверхностных слоевна асимметричный ГМИ в лентах, и показано, что учет конечной толщиныкристаллического слоя является существенным для описания асимметричного ГМИ привысоких частотах.

Раздел 3.3 посвящен исследованию недиагонального магнитоимпедансааморфных лент. Предложена модель, основанная на совместном решении уравненийМаксвелла и линеаризованного уравнения Ландау-Лифшица, учитывающая разницу втолщине поверхнострых слоев. Проведенный анализ позволил описать.экспериментальные данные по исследованию асимметричного недиагональногоимпеданса аморфных лент. В разделе 3.4 проведено исследование условий возникновениявторой гармоники в недиагональном магнитоимпедансе аморфной ленты.Продемонстрировано, что появление второй гармоники связано с особенностямиизменения намагниченности в ленте под действием поля переменного тока достаточнобольшой амплитуды.

В разделе 3.5 исследовано влияние постоянного тока нанедиагональный магнитоимпеданс аморфной ленты. Продемонстрировано, чточувствительность недиагонального магнитоимпеданса к полю может возрастать припропускании постоянного тока вследствие изменения эффективного поля сдвига в ленте.Предложена также модель для описания асимметричного ГМИ в аморфньгх проволоках,отожжённых в поле постоянного тока (раздел 3.6). Установлено, что возникновениеасимметрии в зависимости импеданса от внешнего поля обусловлено обменнымвзаимодействием между аморфной областью проволоки и поверхностнымкристаллическим слоем, возникающим при отжиге.

Показано, что предложенная модельпозволяет качественно описать основные особенности асимметричного ГМИ,наблюдавшиеся в эксперименте.В главе 4 исследуется нелинейный недиагональный магнитоимпеданс вмагнитомягких проволоках. В разделе 4.1 приведено описание этого эффекта в аморфнойпроволоке с циркулярной анизотропией в рамках квазистационарной модели СтонераВольфарта.

Установлено, что нелинейность в отклике напряжения в катушке, намотаннойна проволоку, проявляется, когда амплитуда возбуждающего тока достаточно велика,чтобы вызвать перемагничивание в поверхностной части проволоки. Проведенноесопоставление результатов моделирования с экспериментальными данными показало, чтопредложенная модель позволяет удовлетворительно описать основные особенностиПОЛЯ3частотного спектра нелинейного отклика напряжения. Также проанализировано влияниеотклонения анизотропии от азимутального направления и исследовано влияниеамплитуды переменного тока на чувствительность к внешнему полю второй гармоники вотклике напряжения (раздел 4.2). В разделе 4.3 проведен анализ частотного спектранелинейного недиагонального магнитоимпеданса композитной проволоки с учетомнеоднородного распределения проводимости по сечению проволоки ипродемонстрировано удовлетворительное согласие модельных расчетов с результатамиэкспериментов, проведенных для различных композитных проволок.

Раздел 4.4 посвященисследованию влияния «бамбуковой» доменной структуры аморфной проволоки нанелинейный недиагональный магнитоимпеданс. Теоретически предсказано, что движениедоменных границ может приводить к возникновению имеющей высокуючувствительность к внешнему полю второй гармоники в частотном спектре напряжения,снимаемого с аморфной проволоки.В главе 5 исследовано влияние скручивающих механических напряжений на ГМИи нелинейный магнитоимпеданс в аморфных проволоках.

В разделе 5.1 ввысокочастотном приближении исследовано изменение ГМИ аморфной проволоки сотрицательной магнитострикцией при приложении скручивающих напряжений. Показано,что изменение поверхностной магнитной структуры приводит к существенномувозрастанию импеданса. Получено аналитическое выражение для скручивающегонапряжения, при котором эффект ГМИ в проволоке имеет максимальное значение.Проведенное исследование позволяет качественно объяснить изменение зависимостивеличины ГМИ от скручивающих напряжений, наблюдавшееся в экспериментах.

В, разделе 5.2 исследовано влияние скручивающих напряжений на нелинейныймагнитоимпеданс аморфной проволоки и впервые показано, что скручивающиенапряжения приводят к усилению четных гармоник в частотном спектре откликанапряжения. Раздел 5.3 посвящен анализу усиления четных гармоник в нелинейноммагнитоимпедансе, связанном с пропусканием по проволоке постоянного тока. На основепроведенного анализа получено приближенное соотношение между амплитудой тока ивеличиной постоянного тока, при котором чувствительность второй гармоники квнешнему полю максимальна.Глава 6 посвящена исследованию нелинейного отклика напряжения, снимаемого смагнитомягкои проволоки, при воздействии на нее внешнего переменного магнитногополя.

Проведен анализ отклика напряжения в катушке, намотанной на аморфнуюпроволоку, и напряжения на концах проволоки (разделы 6.1 и 6.2). Показано, что привозбуждении аморфной проволоки внешним переменным магнитным полем и четные, и4нечетные гармоники в отклике напряжения имеют вьгсокую чувствительность кпостоянному внешнему полю.

В разделе 6.3 проведен анализ нелинейногомагнитоимпеданса аморфной проволоки при ее одновременном возбуждении переменнымтоком и продольным переменным магнитным полем. Теоретически предсказано, чтонаибольшую амплитуду имеет четвертая гармоника, и ее максимальная чувствительностьк полю достигается при амплитудах возбуждающих полей порядка поля анизотропиипроволоки. В разделе 6.4 проведено исследование частотного спектра нелинейногонедиагонального импеданса аморфной проволоки в присутствии слабого переменногомагнитного поля, имеющего частоту, отличную от частоты возбуждающего тока.Продемонстрировано, что слабое переменное магнитное поле существенно изменяетчастотный спектр напряжения и установлено, что в узком интервале амплитуд тока вчастотном спектре напряжения появляются комбинационные гармоники.

Показано, чтовозникновение комбинационных гармоник происходит, когда амплитуда тока близка кпороговому значению, при котором перемагничивается поверхностная часть проволоки, арезультатыпроведенногомоделированияудовлетворительноописываютэкспериментально наблюдавшееся поведение основной комбинационной гармоники дляразличных типов магнитомягких проводников.В главе 7 приведены результаты исследования нелинейного недиагональногомагнитоимпеданса в многослойных пленочньгх структурах. В разделе 7.1 проведен анализусловий возникновения полосовой доменной структуры в трехслойных пленках.Установлено, что поперечная полосовая доменная структура может возникать прибольших значениях анизотропии в образцах, имеющих не слишком большую ширину.