Диссертация (1098006), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Так, с помощью переменного нелинейного электрического сопротивленияможноконтролировать ширину резонанса, что приводит к модуляции коэффициентовтрансмиссии в широком диапазоне частот[202-207]. А в композитах с магнитнымипроводами такое управление обусловлено МИ эффектом на гигагерцовых частотах. Сдругойстороны,значительнаячувствительностьэлектромагнитныхпараметровкомпозитов с МИ проводами представляет значительный интерес для созданиямногофункциональных композитов с различными сенсорными функциями [208].Изучаемый в [189-190] композит представлял собой набор рамок 30cmх30cm (вколичестве от 1 до 5) с параллельно натянутыми ферромагнитными проволоками сдиаметром от 5 до 10 микрон.
Использовались провода с различной константоймагнитострикцией,вкоторыхреализуетсяосеваямагнитнаяструктура(дляположительной магнитострикции) и циркулярная ( для отрицательной). Микроволновоеизлучение от рупорной антенны с помощью линзы фокусировалось на центральнуючасть композитной системы, как показано на рисунке 1.30. Измерения в свободномпространстве проводились в диапазоне частот от 1 до 18 GHz.59Рисунок1.30.Композитныйобразецсферромагнитнымипроводамидляисследований в свободном пространстве.Спектры эффективной проницаемости композитов с различными проводами4значительно отличаются как видно из Рисунка 1.31 и 1.32.H(Oe)Рисунок 1.31.
Спектры эффективной диэлектрической проницаемости композитовс магнитными микропроводами, имеющими положительную магнитострикцию и осевуюмагнитную анизотропию. На вставке показана кривая намагниченности используемыхмикропроводов.460H(Oe)Рисунок 1.32. Спектры эффективной диэлектрической проницаемости композитовс магнитными микропроводами, имеющими отрицательную магнитострикцию ициркулярную магнитную анизотропию. На вставке показана кривая намагниченностииспользуемых микропроводов.Провода с осевой анизотропией имеют повышенные значения импеданса, чтосоздаетсильноезатуханиевсистемеиплазмонноеповедениеоказываетсяневыраженным. Напротив, импеданс проводов с циркулярной анизотропией вотсутствии постоянного магнитного поляпрактически соответствует немагнитнымпроводам с соответствующей проводимостью, то есть имеет небольшие значения.Дисперсия эффективной проницаемости в композите с такими проводами имееттипичный плазмонный тип.
Таким образом, была продемонстрирована возможностьзначительного изменения дисперсии эффективной диэлектрической проницаемости спомощью модификации магнитных свойств, при том, что пространственные иэлектрические параметры композита остаются неизменными.Однако, несмотря на плодотворную идею, зависимость микроволнового откликаот внешнего dc магнитного поля в свободном пространстве так и не былапродемонстрирована. Авторы объясняли это сложностью создания однородногомагнитного поля в достаточно большой области композитного образца. Вместо этогоони использовали разные наборы магнитных проволок в рамках, чтобы показать разницув эффективном отклике.
Разумеется, это не является внешним управлением.61Между тем, эффект управляемости от поля в таких системах вполне можноожидать в случае слабого или «умеренного»» скин-эффекта в проводах. Магнитное полев сколь угодно большой планарной области может быть легко создано токовой шинойили планарной катушкой, где провода направлены перпендикулярно направлениювектора электрического поля в линейно-поляризованной волне.Рисунок1.33.Дисперсияэффективнойдиэлектрическойпроницаемостикомпозитов с непрерывными микропроводами на основе кобальта, которые имеютбольшой МИ эффект на гигагерцовых частотахдля различных значений внешнегомагнитного поля.
(a) период решетки b = 7 mm; (b) b = 9 mm. [208]НаРисунке1.33представленыспектрыэффективнойдиэлектрическойпроницаемости композитов с непрерывными магнитными проводами для различныхзначений внешнего магнитного поля. В отсутствии поля спектры имеют типичноеплазмонное поведение с сильно отрицательными значениями действительной частиниже плазмонной частоты. Внешнее магнитное поле приводит к увеличению импедансапровода, в результате реальная часть поднимается из отрицательной области и дажепринимает положительные значения (выше, чем проницаемость матрицы).
Те же62замечания могут быть сделаны и для данных рисунка 1.25. Последнее скорее всегосвязано с трудностями перерасчета эффективных параметров по спектрам рассеяния, таккак возникают проблемы с определением эффективной толщиной композитного образца.Для плазмонных систем эффективная толщина соответствует периоду решетки. Однако,когда плазмонное поведение подавлено, эффективная толщина соответствует реальнойтолщине образца. Скорее всего, это не было учтено при получении результатов. Тем неменее, сильная зависимость от магнитного поля убедительно продемонстрирована.Рисунок 1.34.
Спектры эффективной магнитной проницаемости композита наоснове резины с магнитными аморфными микропроводами составаCoFeNiSiB(диаметр металлической жилы – 5 микрон). Концентрация проводов составляет 8% .Магнитное поле (bias ) – 20 Э.Композиты с магнитными микропроводами могут представлять интерес и длясоздания эффективной магнитной проницаемости за счет естественных магнитныхсвойств проводов. Циркулярная магнитная анизотропия является идеальной длявозбуждения динамической намагниченности переменным полем, направленным вдольоси провода. При изменении положения намагниченности внешним магнитным полемэффективная магнитная проницаемость должна сильно изменяться. Такое поведениеэффективной магнитной проницаемости было продемонстрировано в экспериментах поизмерению S-параметров композитов с короткими отрезками микропроводов (порядканескольких мм) и относительно небольшими концентрациями (~5-10%, что конечно,значительно выше, чем требуется для создания диэлектрических свойств) с помощью63волноводных методов [209].
Поведение эффективной проницаемости представлено наРисунке 1.34. Видно, что небольшое магнитное поле (порядка десятка Э), приложенноевдоль оси провода и достаточное для намагниченности вдоль оси, существенно изменяетповедение проницаемости на ГГц частотах.Между тем в отсутствии полядействительная часть принимает отрицательные значения даже при концентрацияхменьше 10%.Таким образом, с помощью магнитомягких микропроводов с определенноймагнитной анизотропией геликоидально типа, представляется возможным управлениеэлектродинамическими свойствами композиционных материалов. Механизм управленияэффективными диэлектрическими свойствами основан на МИ эффекте. Эффективнаямагнитная проницаемость композитов с магнитными проводами также оказываетсячувствительной к внешним магнитным полям. Интересно отметить, что в обоих случаяхвысокаячувствительностьобусловленаизменениемориентациистатическойнамагниченности.Выводы главыОбзорнаяглаватехнологическуюубедительноактивностьвдемонстрируетобластизначительнуюэлектродинамическихнаучнуюиэффектоввферромагнитных проводящих системах.
Локальные магнитные свойства существенновлияетнавысокочастотныйимпеданс,чтоприводиткзависимостиэлектродинамического отклика (высокочастотного напряжения или коэффициентоврассеяния) от магнитной структуры. Эти явления очень перспективны для практическихприменений, и требуют всесторонних исследований.64Глава 2Магнитная структура и динамическая магнитнаяпроницаемость аморфных проводов с отрицательноймагнитострикциейАморфныемагнитныепроводанаосновекобальтасотрицательноймагнитострикцией могут обладать очень интересной циркулярной или геликоидальноймагнитной анизотропией и, соответственно, кольцевой доменной структурой [210-214].В этом случае ток, текущий по проводу, создает магнитное поле в направлениилегкого намагничивания и приводит к смещению круговых доменных границ (ДГ), аполе, приложенное вдоль оси, является трудным полем и вызывает вращениенамагниченности в доменах.
Процессы перемагничивания можно характеризоватьциркулярной и продольной петлями намагничивания. Циркулярные петли имеют почтипрямоугольную форму, а продольные – почти линейную. Циркулярные петлиоказываются очень чувствительными к внешнему осевому магнитному полю , иименно этот механизм был предложен нами и другими группами для объяснения первыхэкспериментов по магнитному импедансу [2-6].Действительно, циркулярныймагнитный поток за счет смещения ДГ приводит к генерации напряжения на концахпровода , которое может в несколько раз превышать напряжение аналогичногонемагнитного проводника в случае сильного скин-эффекта. Внешнее магнитное поле,уменьшаяэтот поток, ослабляет .В наших работах впервые был разработананалитический метод вычисления циркулярной динамической восприимчивости за счетсмещения ДГ как функции частоты и внешнегополя .
Такой подход позволилколичественно объяснить МИ характеристики в МГц области,высокочастотногоМИпотребовалучетадинамическиходнако анализпроцессоввращениянамагниченности.В этой главе рассматриваются статические процессы перемагничивания впроводе с обобщенной геликоидальной магнитной анизотропией под действиемортогональных полей и . Далее мы определяем динамическую восприимчивостьза счет смещения ДГ и вращения намагниченности.
Эти результаты будут использованыв следующей главе для анализа МИ в широкой области частот.652.1 Доменная структура в проводах с отрицательноймагнитострикцией и циркулярные процессы намагничиванияАморфные сплавы на основе кобальта имеют отрицательную магнитострикцию,например (Co1-xFex)72.5Si12.5B15 при < 0.06.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
