Диссертация (1097536), страница 8
Текст из файла (страница 8)
Влияние скручивающих напряжений на ГМИ исследовалось в аморфных проволоках на основе железа [220224], в аморфных проволоках на основе кобальта [209,221,225234], а также в аморфных и нанокристаллических лентах [233].Приложение к аморфной проволоке растягивающих напряжений приводит к существенному изменению зависимости импеданса от внешнего магнитного поля. Значение внешнего поля, соответствующего максимуму импеданса,возрастает, и величина эффекта ГМИ уменьшается с увеличением растягивающих напряжений [56,207,209,214,215,225]. Было обнаружено также, что зависимость величины эффекта ГМИ от скручивающих напряжений в аморфныхпроволоках с отрицательной магнитострикцией имеет асимметричный характер[209,226228]. При этом отжиг проволок в поле постоянного тока приводит куменьшению асимметрии [227,228]. Кроме того, было показано, что приложение скручивающих напряжений вызывает изменение импеданса проволоки вотсутствие внешнего магнитного поля [209,225].
Необходимо отметить, что хотя влияние скручивающих напряжений на ГМИ в аморфных проволоках исследовано экспериментально достаточно подробно, адекватное теоретическое описание этого эффекта до настоящего времени отсутствовало.1.5. Недиагональный магнитоимпедансЗависящий от внешнего поля отклик напряжения может регистрироватьсятакже измерительной катушкой, намотанной на магнитомягкий образец [6].Возникновение отклика напряжения в катушке связано с тем, что прецессиянамагниченности под действием поля переменного тока приводит к изменениюмагнитной индукции как в поперечном, так и в продольном направлении. Таким образом, в тензоре поверхностного импеданса недиагональные компонен-37ты оказываются отличными от нуля [6,62].
Этот эффект получил название недиагонального магнитоимпеданса [6].Недиагональный магнитоимпеданс был подробно исследован в аморфныхпроволоках на основе кобальта [6,63,235238]. Было продемонстрировано, чтопри сравнительно высоких частотах возбуждающего тока в области малых полей отклик сигнала в измерительной катушке является чувствительным квнешнему полю. Проведённый анализ показал, что результаты расчётов, основанныхнасовместномрешенииуравненийМаксвеллаиуравненияЛандауЛифшица, хорошо описывают наблюдавшиеся в эксперименте зависимости недиагонального импеданса от внешнего поля [6,236].
При этом былопоказано, что недиагональный магнитоимпеданс имеет ряд преимуществ дляприложений по сравнению с ГМИ, так как отклик напряжения в катушке имеетболее высокую чувствительность к внешнему полю.Недиагональный магнитоимпеданс наблюдался и в микропроволоках встеклянной оболочке на основе кобальта [120,239244]. Высокочувствительныйк внешнему полю недиагональный магнитоимпеданс был обнаружен также ваморфных проволоках с положительной магнитострикцией [245,246], отожжённых в присутствии скручивающих напряжений, создававших геликоидальнуюанизотропию на поверхности образца; в аморфных лентах [247249], многослойныхплёночныхструктурах[250]ивкомпозитныхпроволокахмедьпермаллой [251].Следует отметить, что недиагональный магнитоимпеданс является весьмачувствительным к доменной структуре магнитомягких образцов.
При описаниимагнитной проницаемости в аморфной проволоке с «бамбуковой» доменнойструктурой необходимо учитывать взаимодействие колебаний намагниченности в соседних доменах [252]. Следовательно, намагниченность должна усредняться по доменной структуре. Для аморфной проволоки с циркулярной анизотропией домены с противоположным направлением циркулярной компонентынамагниченности дают противоположный вклад в сигнал в катушке. В результате недиагональный магнитоимпеданс, усреднённый по доменам, должен быть38равен нулю, что противоречит результатам исследований, проведённых в работах [6,235,236].
Таким образом, можно сделать вывод, что в исследованныхпроволоках «бамбуковой» доменной структуры не существовало. Если ось анизотропии отклоняется от азимутального направления (геликоидальная анизотропия), вклады в сигнал в катушке от соседних доменов не компенсируют другдруга полностью. Однако даже в этом случае недиагональный магнитоимпеданс должен быть существенно меньше, чем для однодоменной проволоки.
Вчастности, в экспериментах с аморфными микропроволоками CoFeSiB в стеклянной оболочке наблюдавшийся недиагональный магнитоимпеданс был оченьмал [239]. Для увеличения отклика напряжения в катушке в этом случае необходимо пропускать через проволоку дополнительный постоянный ток большойвеличины, чтобы создать однородное распределение намагниченности в поверхностном слое образца [63,239,253].Эффект недиагонального магнитоимпеданса был использован для исследования поверхностной магнитной структуры аморфных проволок [254,255].Принцип исследования доменной структуры основан на измерении амплитудыи фазы сигнала в измерительной катушке, которая движется вдоль образца.
Вобласти «бамбуковой» доменной структуры напряжение должно стремиться кнулю вследствие противоположного вклада доменов в измеряемый сигнал.Кроме того, когда движущаяся катушка пересекает одиночную границу междудоменами, разность фаз между напряжением и током должна изменяться. Используя этот метод, была исследована поверхностная доменная структурааморфных проволок на основе кобальта, изготовленных различными методами,[255].Эксперименты, проведённые для аморфных проволок и микропроволок встеклянной оболочке на основе кобальта, показали, что поверхностная структура исследованных образцов являлась однодоменной, что согласуется с теоретическими результатами, полученными для проволок на основе кобальта [92] имикропроволок с малой отрицательной магнитострикцией [256].
Вследствиеотсутствия магнитостатической энергии, для однородных проволок однодо-39менное состояние имеет меньшую энергию по сравнению с «бамбуковой» доменной структурой, которая может возникать, если поле анизотропии на поверхности образца существенно больше, чем во внутренней части проволоки.Однако даже если такой поверхностный слой с высокой анизотропией существует, его вклад в недиагональный магнитоимпеданс пренебрежимо мал. Какотмечалось в [92], в проволоках с малой отрицательной магнитострикцией может возникать метастабильная доменная структура с энергией близкой к однодоменному состоянию. Однако в этом случае доменная структура может бытьнерегулярной, и размер доменов будет изменяться по длине проволоки. Возникновение такой доменной структуры наблюдалось в аморфных проволокахCo68.25Fe4.5Si12.25B15 диаметром 30 мкм [257].Следует отметить, что «бамбуковая» доменная структура с размером доменов порядка диаметра образца наблюдалась магнитооптическими методами ваморфных проволоках и микропроволоках с отрицательной магнитострикцией[107,258262].
По-видимому, возникновение стабильной «бамбуковой» доменной структуры в аморфных микропроволоках зависит от многих факторов, таких как состав образца, константа магнитострикции, диаметр проволоки и толщина стеклянной оболочки. Кроме того, магнитооптические методы исследуютповерхностный слой порядка 100 нм, тогда как метод, основанный на недиагональном магнитоимпедансе, использует сигнал, усреднённый по толщине скинслоя, который составляет несколько микрон.
Следовательно, расхождение между результатами, полученными различными методами, может быть связано ссуществованием тонкого поверхностного слоя с отличными от всего образцамагнитными свойствами.Модифицированный метод, основанный на эффекте недиагональногомагнитоимпеданса, был использован для исследования динамики доменныхграниц в аморфных микропроволоках в стеклянной оболочке [263]. При пропускании через микропроволоку импульса тока, на её концах возникали доменыс противоположным исходному состоянию направлением циркулярной намагниченности. Под действием циркулярного поля, создаваемого импульсом тока,40доменные границы двигались вдоль образца навстречу друг другу.
При движении доменной границы вклады в недиагональный магнитоимпеданс от частейпроволоки, разделённых доменной границей, изменялись. По изменениюнапряжения в измерительной катушке определялась скорость движения доменной границы.Результаты эксперимента показали, что скорость движения доменныхграниц существенно зависела от знака импульса тока и величины внешнегомагнитного поля.
Это связано с небольшим отклонением оси анизотропии отциркулярного направления [264]. Скорость движения доменной границы линейно зависела от амплитуды импульса. При превышении амплитудой импульса некоторого критического значения, скорость перемагничивания скачкообразно возрастала.
Это объясняется зарождением дополнительных доменныхграниц, возникавших на неоднородностях образца [263].1.6. Асимметричный ГМИЗависимость импеданса от внешнего поля в области малых полей является существенно нелинейной. Вместе с тем, линейное изменение импеданса сполем является удобным с точки зрения применения эффекта ГМИ для создания датчиков магнитного поля. Для получения линейной характеристики отклика импеданса перспективным представляется использование асимметричного ГМИ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
