Магнитные свойства микропроводов с аморфной, нанокристаллической и гранулярной структурой, страница 8

В отожженном образце при 823 К наблюдаемая Hc(f)зависимость лучше описывается, как Hc∼ f23.Частотная зависимость коэрцитивной силы была проанализирована в случаемагнитно-бистабильных образцов, когда перемагничивание осуществляется как депиннигсуществующих доменных границ и их последующее распространение.- 33 -10703000Tann=973KFe71,8Cu1Nb3,1Si15B9,128001060HC (A/m)ρ=0,28225002000исходныйTотж=673K1500Tотж=773K27002700Tотж=898K280029003000HC (А/м)HC (А/м)27503100Ho (A/m)1000105010401030500102000400800120016002000240002800100200H0 (А/м)(a)Fe71,8Cu1Nb3,1Si15B9,1; ρ=0,467HC (А/м)1000исходныйTотж=673K800Tотж=873K600Tотж=898KВ1000150020002500Fe71,8Cu1Nb3,1Si15B9,1процесссвязанныйстолькоперемагничивания,обратимыммагнитногоρ=0,871движениемтакогокритическогополяпроисходилоперемагничиваниеисходныйTотж=673KединственногоTотж=823KБаркгаузена.Tотж=923K400скачкомпредполагалсяВыше600некоторогогигантскимобратимый(б)800нижедоменных границ.H0 (А/м)HC (А/м)случаеБаркгаузена,0500этомединственным2000500критического магнитного поля, связанного сTотж=923K400400Рис.29.

Зависимость коэрцитивной силы, Hc, отчастоты магнитного поля, f, исходногомикропровода Fe79Hf7B12Si2.14001200300f (Гц)Вданнойобразца,путёмгигантскогоскачкаглавеполученную200показано,чтосовокупностьэкспериментальных данных по частотной005001000150020002500зависимости коэрцитивной силы можноH0 (А/м)объяснить(в)основаннойРис28. Зависимости коэрцитивной силы от амплитудымагнитного поля в микропроводах Fe71.8Cu1Nb3.1Si15B9.1 (а)d/D = 0.282; (б) d/D = 0.467; (в) d/D = 0.

871.врамкахнапростоймеханическоймодели,аналогиидвижения ДГ. В частности, показано, чтопри слабом пиннинге и малом временирелаксации Hc ∼f, тогда как Hc ∼ f23при сильной релаксации.В седьмойглаве рассматриваются применения магнитных микропроводов, которыеопределяются их магнитными и магнитотранспортными свойствами.- 34 -В данный момент промышленное применение магнитных микропроводов основано навысоком недиагональном ГМИ с линейной полевой зависимостью [11].Высокая скорость распространения доменных границ (выше 1 км/сек), обнаруженнаяв микропроводах может быть привлекательна для хранения и передачи информации, как этобыло предложено в проводах субмикронного диаметра [12].Былисозданынесколькопрототиповмагнитныхдатчиков,основанныхназависимости магнитных и магнитоупругих свойств, магнитной мягкости от температуры имагнитно-бистабильном поведении микропровода.Магнитно-бистабильное поведение характеризуется острыми пиками, наводимымипри быстром перемагничивании вприемной катушке помещённой вокруг образца.Аморфные микропровода в стеклянной оболочке демонстрируют магнитно-бистабильноеповедение в образцах длиной всего несколько миллиметров и для сплавов с околонулевоймагнитострикцией.

Кроме того, и так довольно широкий диапазон полей старта,наблюдаемый в микропроводе, может быть еще более расширен за счёт термообработок.Мы предложили метод магнитного кодирования, используя магнитные метки,содержащие несколько микропроводов с различной коэрцитивной силой, каждая из ниххарактеризуется прямоугольной петлей.

Расширенный диапазон полей старта, полученных вмикропроводах на основе Fe, дает возможность для использования большого количествакомбинаций для магнитного кодирования.Магнитоупругийдатчикуровняжидкостибылсконструирован,используязависимость коэрцитивной силы от механического напряжения в микропроводе CoMnSiB соколонулевой константой магнитострикции.

Принцип работы датчика основан на измененииэ.д.с. вторичной катушки, которая резко увеличивается, когда петля гистерезисамикропровода становится прямоугольной при уменьшении приложенного напряжения.Временная зависимость магнитного отклика от внешних переменных напряженийбыла использована для «магнитоупругой ручки» для идентификации подписи, содержащейферромагнитный аморфный провод с положительной магнитострикцией, миниатюрнуювторичную катушку и простую механическую систему внутри ручки, содержащую пружину,которая передаёт приложенные напряжения на ферромагнитный провод. Здесь использованото,чтоподписькаждогочеловекаможетбытьпредставленаспецифическойпоследовательностью напряжений, прикладываемых к бумаге.

Таким образом, временныеизменения напряжений в процессе подписи можно использовать для идентификации самойподписи. Результирующая временная зависимость напряжений, соответствующая подписи,воспроизводится при её повторении и является характерной для каждого индивидуума.- 35 -Главнымихарактеристикамиэтой зависимостиявляютсявремяподписи,знак ипоследовательность обнаруженных пиков.Зависимость ГМИ эффекта от приложенных напряжений, σ, была использована дляизмерения напряжений в магнитоупругом датчике, в частности, для измерения потокавоздуха.Температурная зависимость эффекта ГМИ и магнитной восприимчивости микропроводас низкой точкой Кюри была использована для измерения температуры: при достижениитемпературы Кюри происходили радикальные изменения эффекта ГМИ.Предложены также новые метаматериалы, чувствительные к напряжениям итемпературе, содержащие отрезки тонкого ферромагнитного микропровода с эффективнойдиэлектрической проницаемостью, на микроволновой частоте зависящей от магнитногополя, приложенного напряженияили температуры.

Важное преимущество такихметаматериалов в том, что отпадает необходимость пайки, за счётобнаружениясигналов.Длятогочтобыдостигнутьвысокойбеспроводногочувствительностиметаматериалов к внешним факторам, отрезки микропровода должны показать какзначительный эффект ГМИ, так и высокую чувствительность к приложенным напряжением,температуре и магнитному полю.В заключении сформулированы основные результаты работы:1. Разработаны лабораторные методики измерения кривых намагничивания магнитномягкого микропровода, профиля намагниченности, магнитострикции, скорости движениядоменных границ, локальных полей зарождения, магнитоимпеданса, ГМИ.2.

Магнитоупругая анизотропия оказывает определяющее влияние на магнитные свойства иГМИ аморфного микропровода, которые могут быть контролируемым образом измененыпутем выбора состава металлической жилы и стеклянного покрытия, соотношения диаметраметаллической жилы и толщины стекла, термообработки в присутствии механическихнапряжений и магнитного поля. При этом петли гистерезиса аморфного микропровода сположительной магнитострикцией (на основе Fe) проявляют магнитно-бистабильныйхарактер, с околонулевой магнитострикцией (при соотношении Co/Fe≈70/5) - высокиемагнитно-мягкиесвойства,тогдакакаморфныймикропроводсотрицательноймагнитострикцией (на основе Co) демонстрирует наклонную петлю гистерезиса.3.Экспериментальноустановленосуществованиекритическойдлинымагнитно-бистабильного состояния в микропроводе и её корреляция с глубиной проникновениякраевыхзамыкающихдоменов,механическиминапряжениями,намагниченностьюнасыщения и диаметром ферромагнитного провода.

При этом обнаружено, что критическая- 36 -длина магнитно-бистабильного состояния в микропроводе значительно ниже, чем втрадиционной аморфной проволоке.4. Экспериментально обнаружены флуктуации полей старта в ряде магнитно-бистабильныхмикропроводов и измерено распределение полей старта в микропроводах различного составапри разных температурах,частотах приложенного магнитного поля и под действиеммеханической нагрузки.

При этом установлено, что распределение полей старта висследованных микропроводах хорошо объясняется термоактивационной моделью с учётоммагнитоупругого вклада и вклада от стабилизации доменных границ за счёт взаимодействияс точечными дефектами.5. Определены температурные зависимости коэрцитивной силы в аморфных микропроводах,которые описаны с учётом магнитоупругого вклада и вклада от взаимодействия доменныхграниц с дефектами атомного масштаба. Амплитудно-частотная зависимость коэрцитивнойсилы в аморфных и нанокристаллических (Fe-Cu-Nb-Si-B и Fe79Hf7B12Si2) магнитныхмикропроводах определяется геометрией, структурным состоянием и типом петлигистерезиса изученных образцов6. Обнаружено, что перемагничивание магнитно-бистабильных аморфных микропроводовосуществляется сверхскоростным движением доменных границ со скоростью, превышающей1 км/сек, что на порядок превышает скорость доменных границ в нанопроводах при тех жеполях.

Флуктуации локального поля зарождения доменных границ вдоль длинымикропровода обусловлены внутренними дефектами иявляются причиной нелинейныхполевых зависимостей скорости движения доменных границ.7. В аморфных магнитно-мягких микропроводах обнаружен эффект ГМИ и исследовановлияние состава микропровода, геометрии и условий термообработки на полевуюзависимость ГМИ. Обнаружено, что приложение механических напряжений к магнитномягкимаморфныммикропроводамизменяеткоэрцитивнуюсилу,остаточнуюнамагниченность и импеданс.