Отзыв оппонента Рудого (Гигантский магнитоимпеданс и высокочастотные нелинейные эффекты в магнитомягких проводниках)

ОТЗЫВофициального оппонентана диссертационную работу Бузникова Никиты Александровича«Гигантский магнитоимпеданс и высокочастотныенелинейные эффекты в магнитомягких проводниках»,представленную на соискание ученой степени доктора физико-математических наукпо специальности 01.04.11 – «Физика магнитных явлений»Актуальность темы диссертацииТеоретические и экспериментальные исследования свойств магнитомягкихпроводников с аморфной и нанокристаллической структурой являются одним из наиболееактуальных направлений современной физики магнитных материалов. Об этомсвидетельствует большое число научных публикаций по данной тематике, появляющихсяв ведущих физических журналах. Среди наиболее актуальных проблем стоит выделитьзадачи, связанные с высокочастотным поведением магнитомягких металлическихпроводников.

Интерес к этой проблеме особенно резко возрос после открытия эффектагигантского магнитоимпеданса (ГМИ) в аморфных материалах.Внимание к этому эффекту связано как с фундаментальным значением задачи овзаимодействии электромагнитного поля с ферромагнетиками, так и с широкимиперспективами применения ГМИ для создания магнитных датчиков, которые могут найтиприменение в различных областях техники. За два десятилетия исследований достигнутбольшой прогресс в понимании условий возникновения ГМИ и в разработке материалов, вкоторых возникает этот эффект. Тем не менее, до настоящего времени целый рядэкспериментально наблюдавшихся явлений не имел теоретической интерпретации.

Впредставленной диссертационной работе предложены новые подходы для описания ГМИв проводниках со сложной неоднородной структурой и развита теория высокочастотныхнелинейных эффектов в магнитомягких материалах. Полученные в диссертационнойработе результаты могут быть использованы для разработки магнитных датчиков свысокой чувствительностью, что определяет их непосредственную практическуюзначимость. На основании вышеизложенного, можно утверждать, что темадиссертационной работы Н.А. Бузникова является весьма актуальной.Новизна выполненных исследований и полученных результатовВ диссертационной работе представлены оригинальные теоретические модели,описывающие эффект магнитоимпеданса в магнитомягких материалах с различнойструктурой и геометрией.

При этом помимо традиционного ГМИ, теоретическиисследованы и нелинейные явления в магнитомягких проволоках и лентах привоздействии на них высокочастотных электромагнитных полей большой амплитуды,которые до настоящего времени практически не были изучены. К несомненнымдостоинствам работы следует отнести и то, что многие полученные результатысопоставляются с экспериментальными данными. Для конкретизации приведем наиболееважные, на наш взгляд, результаты, полученные в работе.1.Сформулированобщийсамосогласованныйподходдляописаниямагнитоимпеданса в композитных проволоках, полученных электроосаждениеммагнитомягкого слоя на высокопроводящий немагнитный материал.

Подход22.3.4.основан на определении распределения электромагнитных полей с учетомнеоднородной проводимости проволоки и тензорного характера магнитнойпроницаемости (стр. 52–59). Как указано в работе, использованный подход можетбыть использован для анализа высокочастотного поведения в другихмагнитомягких материалах с неоднородным распределением физических свойствпо сечению проводника (стр. 68).Проведено последовательное теоретическое исследование асимметричногомагнитоимпеданса двухфазных магнитомягких лент, состоящих из аморфной частии поверхностных слоев, кристаллизующихся в процессе отжига.

В рамкахпредложенных моделей представлено не только теоретическое описаниетрадиционного ГМИ в таких лентах, но и изучен так называемый недиагональныймагнитоимпеданс, измеряемый катушкой, намотанной вокруг ленты (стр. 92–96).Для рассмотренной в работе модели полосовой доменной структуры в аморфнойчасти ленты последовательно учтены вклады вращения намагниченности идвижения доменных границ в поперечную магнитную проницаемость образца(стр. 77–81). Это позволило самосогласованно объяснить переход от зависимостиимпеданса с резким максимумом вблизи нулевого поля при малых частотах касимметричной зависимости ГМИ от внешнего поля с двумя пиками при высокихчастотах.

Установлено, что учет конечной толщины поверхностныхкристаллических слоев является принципиальным для интерпретации эффектанедиагонального магнитоимпеданса. Предложенная теория позволила описатьасимметричные зависимости недиагонального импеданса от поля, а такжепредсказать изменение этого эффекта при стравливании поверхностных слоев,которое было подтверждено экспериментально (стр. 100–102).Предложена теория недиагонального магнитоимпеданса аморфных проволок внелинейном режиме, когда амплитуда возбуждающего тока достаточно велика.

Врамках квазистационарного приближения показано, что возникновение высшихгармоник в недиагональном импедансе связано с перемагничиваниемповерхностной области проволоки (стр. 126–131). Определено пороговое значениеамплитуды тока, при превышении которого поперечная компонентанамагниченности дважды меняет знак в течение периода изменения тока, чтоприводит к доминированию второй гармоники в частотном спектренедиагонального импеданса. Развитая теория позволяет описать зависимостичастотных спектров недиагонального импеданса от внешнего поля и амплитудытока для различных магнитомягких проволок.Развита теория, описывающая изменение магнитоимпеданса аморфных проволокпри воздействии на них скручивающих механических напряжений.

Установлено,что взаимодействие анизотропии проволоки и скручивающих напряжений могутприводить к изменению знака поперечной компоненты намагниченности наповерхности образца. Получено выражение для значения скручивающихнапряжений, при которых происходит изменение поверхностной доменнойструктуры проволоки, формула (5.4). Рассчитанные зависимости максимальногоизменения ГМИ от скручивающих напряжений с резким максимумом при этомпороговом значении находятся в согласии с экспериментальными данными.3Проведено исследование влияния слабого продольного переменного магнитногополя на частотный спектр напряжения, снимаемого с магнитомягкой проволоки,возбуждаемой переменным током большой амплитуды.

Установлено, что слабоепродольное магнитное поле существенно изменяет частотный спектр откликанапряжения, и в некотором интервале амплитуд тока в частотном спектревозникаюткомбинационныегармоники.Теоретическипоказано,чтокомбинационные гармоники возникают в узком диапазоне амплитуды тока, ипоявлениекомбинационныхгармониксвязаносперемагничиваниемповерхностногослояпроволоки.Теоретическиевыводыполностьюподтверждаются результатами экспериментального исследования, проведенного наразличных магнитомягких проводниках (стр.

195–202).Теоретические выводы работы, разработанные методы, а также полученныерезультаты исследования магнитоимпеданса в линейном и нелинейном режимах являютсясовершенно новыми и представляют собой комплексное рассмотрение высокочастотногоповедения магнитомягких аморфных и нанокристаллических проводников.5.Степень обоснованности и достоверности научных положений,выводов, рекомендаций и заключенийОбоснованность и достоверность научных положений, выводов, рекомендаций изаключений, сформулированных в диссертационной работе, подтверждаетсякорректностью поставленных задач исследования и строгостью использованныхтеоретических методов.

Кроме того, достоверность полученных результатовобеспечивается хорошим согласием с экспериментальными данными по исследованияммагнитоимпеданса, полученными разными авторами.Значимость результатов, полученных в диссертации для науки и практикиПредставленный в диссертационной работе самосогласованный подход описанияГМИ и недиагонального магнитоимпеданса в материалах с неоднороднымраспределением физических свойств по сечению проводника претендует на общность иможет служить основой для дальнейшего развития методов анализа высокочастотногоповедения магнитомягких материалов со сложной структурой.

Это обстоятельствонепосредственно свидетельствует о его научной значимости.Предложенные в работе методы позволяют учесть влияние реальной магнитнойструктуры магнитомягких проводников на величину и особенности ГМИ инедиагонального магнитоимпеданса, а также последовательно объясняют рядэкспериментально наблюдавшихся эффектов, интерпретация которых в рамкахсуществовавших ранее моделей была невозможна.Развитая теория нелинейных эффектов в магнитомягких проводниках привоздействии на них электромагнитных полей большой амплитуды не только позволяетобъяснить экспериментальные результаты, но и является основой для оптимизациипроводников для использования в различных приложениях.Следует отметить также, что полученные в работе теоретические результаты могутбыть полезны для всестороннего анализа влияния свойств материалов намагнитоимпеданс и могут быть использованы для определения путей повышениячувствительности магнитных датчиков на основе ГМИ и нелинейного магнитоимпеданса.4Комментарии и замечания по диссертационной работеВ качестве замечаний отметим следующее:1.

В разделе 3.1 при вычислении магнитной проницаемости в дополнение квращению намагниченности проведен также учет движения доменных стенок.Для большей связности изложения желательно было бы провести здесь прямоесопоставление выражений для магнитной проницаемости (3.12)–(3.15) сиспользованными ранее в разделе 2.1 в виде (2.1) – (2.4), (2.9).2. В разделах 3.4 – 3.5 при анализе частотного спектра отклика напряжения,снимаемого с аморфных лент, используется квазистационарная модель.Хотелось бы видеть более подробное обоснование такого выбора и указаниеследствий (по крайней мере, качественных) выхода за ее пределы.3. В разделе 4.1 при анализе нелинейного отклика напряжения аморфнойпроволоки не учитывается существование в ней центральной области спродольной намагниченностью.