Некоторые особенности процессов переноса в магнитоупорядоченных средах (1104044), страница 2
Текст из файла (страница 2)
В качестве электролитов использовались FeCl3 (0.01 – 0.5моль/л), лимонная кислота (0.2 моль/л), щавелевая кислота (0.85 моль/л),уксусная кислота (0.03 моль/л), сернокислый никель NiSO4 (0.5 моль/л) исернокислая медь CuSO4 (0.5 моль/л).Параграфы2.3–2.5содержатописаниеустановкидлягальваномагнитных исследований, приводится блок-схема и принципработы установки. Также приводится краткое описание криостата,изготовленного для этой установки в фирме RTI (г.
Черноголовка).8Установка может измерять сопротивления от 10-6 Ом до 109 Ом в полях до16700 Э и при температурах от 4.3 К до 300 К. Параграф 2.5 описываетпрограммное обеспечение для различных режимов измерений и дляобработки результатов. Автором было предусмотрено несколько режимовисследования гальваномагнитных свойств: 1) автоматическое измерениезависимости сопротивления Холла и электрического сопротивления отмагнитного поля при двух ориентациях тока и поля; 2) измерение вполуавтоматическом режиме, когда экспериментатор сам выбирает точки,в которых будут проводиться измерения показателей; 3) температурноеизмерениесопротивления,когдапараллельноснимаютсязначениясопротивления и температуры при нагреве или охлаждении образца.Отдельнобыланаписанапрограммаобработкиданных,котораярассчитывает аномальную и нормальную постоянные Холла и величинумагнитосопротивления.Образцы для транспортных исследований и обоснование их выбораописаны в параграфе 2.6.
Используемые аморфные ленты составаCo66 Fe4 B14 Si15былиприготовленыметодомзакалкирасплававлаборатории профессора Cheol Gi Kim (Национальный университетЧунгнам, Корея) [7]. После приготовления ленты были отожжены вмагнитном поле 2 Э в течение 2 минут при температурах от 200 до 450 0С(ниже температуры кристаллизации) на воздухе и в вакууме. Толщинааморфных лент составляла 20 мкм, длина образцов около 7 мм, а ихширина – 2 мм. Как показывают результаты магнитоимпедансныхисследований на этих лентах, ленты, отожженные на воздухе и в вакууме,существенно отличаются по своим свойствам: ленты, отожженные навоздухе, имеют асимметричный ГМИ-профиль, в то время как ленты,отожженные в вакууме, такими свойствами не обладают [7].9Третья глава посвящена экспериментальному исследованию влияниямагнитного поля на электродный потенциал металлов.
Рассмотреныэкспериментальныерезультатынеферромагнитныхметаллов.дляИзрядаферромагнитныхферромагнитныхиматериаловисследовались железо, никель, кобальт и пермаллой (45% Ni), изнеферромагнитных материалов – медь, алюминий, висмут и нержавеющаясталь08Х18Н10.Наибольшаявеличинаизмененияэлектродногопотенциала ( ∆E ) – 23 мВ – была достигнута для железного электрода вхлорном железе FeCl3 в поле 5.5 кЭ, поэтому наиболее детально железныйэлектродисследовалсявэтомэлектролите.Длявсехзначенийконцентрации электролита, которая изменялась от 0.002 до 0.2 моль/л,величиныЭДСявлялисьнелинейнымифункциямиприложенногомагнитного поля, при уменьшении концентрации зависимости становилисьболее линейными.
Насыщения ∆E в магнитном поле до 5.5 кЭ непроисходило (см. рис. 1а).30(а)20∆E, мВ∆E, мВ20(б)H=450 ЭH=1244 ЭH=1702 ЭH=2483 ЭH=3009 ЭH=3805 ЭH=4895 Э1010наложение поляснятие поля001000200030004000500000.01Магнитное поле, Э0.1Концентрация, моль/лРис. 1. (а) зависимость ∆E от магнитного поля для железного электрода в хлорномжелезе для концентрации электролита 0.1 моль/л; (б) зависимость ∆E от концентрацииэлектролита для различных амплитуд поля.По результатам для всех концентраций был построен графикзависимости напряжения между электродами от логарифма концентрации10(рис. 1б). Зависимости ∆E от концентрации являются немонотоннымифункциями и имеют максимум в области концентраций 0.05-0.1 моль/л,который связан с увеличением скорости растворения электрода вэлектролитеприбольшихконцентрацияхсоли.Принебольшихконцентрациях ∆E является линейной функцией логарифма концентрацииC , выраженной в относительных единицах, а производная ∆E по lg Cявляется нелинейной функцией намагниченности (рис.
2а).Электродный потенциал железа был исследован также в растворахщавелевой и лимонной кислот, при этом его зависимость от приложенногомагнитного поля оставалась нелинейной, значения ∆E в максимальномполе составляли около 1 мВ и 8 мВ, соответственно.(б)(а)d∆E/d(lg C), мВd∆E / d (lgC), мВ43105260804110042434445Намагниченность, отн. ед.Намагниченность, отн. ед.Рис. 2. Зависимость производной по логарифму концентрации от магнитного поля(а) железо; (б) пермаллой.Дляпермаллоевыхэлектродовбылиполученыаналогичныерезультаты, значения ∆E были несколько меньше и не превышали 20 мВ вхлорномжелезе.Зависимостьd∆E / d lg Cбыланелинейнапонамагниченности (рис.
2б).Результаты для электродов, изготовленных из никеля и кобальта,оказались отрицательными. В хлорном железе на никеле был обнаружен11небольшой эффект – около 2.5 мВ в поле 5.5 кЭ, однако объяснением этогослужит тот факт, что никель вытесняет железо из соли, и оно оседает наэлектрод, в результате чего в электродной реакции принимает участие неникель, а железо.
На никелевом электроде, помещенном в растворсернокислого никеля, а также в щавелевую или лимонную кислоты,эффекта обнаружено не было. Не изменился и электродный потенциалкобальта в щавелевой и лимонной кислотах. Из немагнитных материаловбыли исследованы медь, алюминий, висмут и нержавеющая сталь. Медьисследовалась в растворе медного купороса, алюминий, висмут инержавеющая сталь – в лимонной кислоте.
Ни на одном из материаловэффекта не было обнаружено в пределах точности измерений (около 0.03мВ).Для объяснения полученных результатов было предложено нескольковозможных моделей влияния магнитного поля на электродный потенциал:а) взаимодействие движущихся ионов с магнитным полем (сила Лоренца);б) воздействие градиента магнитного поля, образованного доменнойструктурой электрода, на ионы; в) взаимодействие электролита снамагниченной поверхностью.Рассмотрим модели (а) и (б). Величина энергии взаимодействия ионовс магнитным полем существенно меньше (на 6-7 порядков) тепловойэнергии ионов kT .
К тому же при механизмах (а) и (б) эффект долженнаблюдаться для всех типов электродов, что противоречит опытнымданным.Рассмотрим модель (в) в применении к железному и пермаллоевомуэлектродам. Как было показано выше, между значениями намагниченностии ∆E корреляция отсутствует (при увеличении магнитного поля выше полятехнического насыщения намагниченность остается постоянной, тогда как∆Eпродолжает расти).
Разность эффекта для ориентаций плоскости12электрода параллельно и перпендикулярно по отношению к направлениюмагнитного поля составляет не более 20% в максимальном поле, хотянамагниченности при параллельной и перпендикулярной ориентацииотличаются в том же поле более чем в 4 раза. С другой стороны, былопоказано,чтоконцентрации,изменениепричем∆Eпрямокоэффициентпропорциональнопропорциональностилогарифмуявляетсяфункцией магнитного момента M .
Записывая это выражение в виде:∆E = f (M ) lg C ,(1.)и сопоставляя с формулой Нернста∆E = RT F × lg(C (M ) / C0 ) ,гдеC (M )–некоторая(2.)эффективнаяконцентрация ионов вблизинамагниченной поверхности, C0 – концентрация электролита, R – газоваяпостоянная, T– температура, F– постоянная Фарадея, получаемвыражениеC (M ) = C0 eG (M )(3.)Это выражение свидетельствует о том, что концентрация ионов вблизинамагниченной поверхности является функцией магнитного момента.Данное утверждение качественно согласуется с выводами, сделаннымидругими авторами [2]; можно было бы предложить степенную зависимостьвида G (M ) = A · M α .
В рамках данной модели отсутствие эффекта накобальте и никеле может быть объяснено особенностями поверхностноймагнитной структуры, и вероятно, в больших полях эффект мог бынаблюдаться – что не противоречит результатам работ [2], [3], так как вэтих работах эффект наблюдался в полях около 15 кЭ. Аналогично эффектмог бы наблюдаться и на некоторых немагнитных электродах при подборесоответствующих электролитов.13В четвертой главе рассматривается влияние условий отжига намагнитостатические и гальваномагнитные свойства аморфных магнитныхлент Co66 Fe4 B14 Si15 .Магнитостатическиесвойстваисследовалисьспомощьювибрационного магнетометра. С увеличением температуры отжига петлигистерезиса образцов, отожженных в вакууме, не изменяли существенносвоей формы.
С другой стороны, серия образцов, отожженных на воздухе,имела существенно другой вид петель – с увеличением температурыотжига их петли гистерезиса трансформировались в так называемые«перетянутые» петли (см. рис. 3а, 3б). Средняя часть петли (до выхода нанасыщение)по-прежнемуобладаламалойкоэрцитивностью.Сувеличением температуры отжига некоторая часть образца (от 5 до 10%)не перемагничивалась в полях до 300 Э (поле смыкание петли), то есть вобразце возникала высококоэрцитивная фаза. Влияние этой фазы на формупетли гистерезиса становилось заметным при температурах отжига около3800С.
Как можно судить из петель гистерезиса (рис. 3б), толщинавысококоэрцитивного слоя, то есть доля неперемагничивающегося до250 Э объема, при температуре отжига 4500С составляет около 10% оттолщины ленты (около 2 мкм).1.01.0(а)0.00.0-0.5-0.5-1.0-1.0-600-400-2000200400(б)0.5I/ISI/IS0.5600-600Магнитное поле, Э-400-2000200400600Магнитное поле, ЭРис 3. Петля гистерезиса для образцов, отожженных на воздухе при температурах: (а)3800С; (б) 4500С.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
