Статические и динамические магнитные свойства аморфных микропроводов и их систем (1104909), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Далее в главе приводятсярезультаты численного моделирования и экспериментальные результаты, подтверждающиеэто заключение.Во втором пункте с помощью численного моделирования методом быстрогопреобразования Фурье (БПФ) было показано, что увеличение степени нелинейности петлигистерезиса приводит к существенному расширению спектра сигнала. Проведенныетеоретические оценки позволили понять общие закономерности в изменении спектров,происходящие при добавлении ступенек и наклонных участков в петле гистерезиса.В третьем пункте приводятся экспериментальные результаты, подтверждающиеаналитический расчет и моделирование численными методами. Для экспериментальныхисследований спектра сигнала от системы взаимодействующих микропроводов была собранамодифицированнаяустановкасузкополоснымусилителем,позволяющимизмерятьамплитуды первых семи гармоник.
На рисунке 10 показаны измеренные зависимостиамплитуд нечетных и четных гармоник сигнала системы 3*Fe+Co микропроводов отамплитуды внешнего поля.б)U1U3U5U70,80,40,00,12, отн.ед.U/U1, отн.ед.1,2U2U4U60,081а)0,04U /U024680,00100246810H0 , ЭH0, ЭРис. 10. Экспериментально полученные зависимости амплитуда) нечетных и б) четных гармоник сигнала, индуцируемого системой микропроводов3*Fe+Co, от величины внешнего поля.Численно при помощи БПФ из экспериментальных зависимостей М(Н) были полученыспектры сигналов, соответствующих перемагничиванию одиночных микропроводов и ихсистем.
Рассчитаны гистограммы для зависимостей амплитуд гармоник от их номера. В работепоказано, что, поскольку функциональная зависимость М(Н) для реальных образцовнеизвестна,использованиеБПФинабора21измеренныхзначенийнамагниченностипредпочтительнее, так как в этом случае удается избежать погрешностей, связанных саппроксимацией петель гистерезиса математическими функциями.б)а)010 Э1Э-10Амплитуда, дБАмплитуда, дБ0-20-30-40-5010 Э1Э-10-20-30-40-50-6001002000300100200300Номер гармоникиНомер гармоникиРис. 11.
Амплитуды нечетных гармоник, рассчитанные при помощи БПФдля а) одиночного Fe- и б) двух взаимодействующих Fe-микропроводовв зависимости от номера гармоники.На рисунке 11 приведены зависимости амплитуд нечетных гармоник, рассчитанныхпри помощи БПФ для одиночного и двух взаимодействующих Fe-микропроводов, от номерагармоники.Для одиночного микропровода амплитуды гармоник монотонно убывают с ростом ихномера независимо от величины амплитуды перемагничивающего поля.
В системе из двух Feпроводов для большей амплитуды перемагничивающего поля наблюдается периодическоеизменение амплитуд нечетных гармоник. Такое поведение качественно может быть объясненопри помощи аналитического выражения для спектра, где, в отличие от выражения для спектраодиночного Fe провода, появляется дополнительный множитель, который для малых значенийδ/H0 является периодической функцией n.В конце диссертации приводятся основные результаты и выводы, а также списокцитируемой литературы.22ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ1.
Показано, что магнитные свойства микропроводов Fe77.5Si7.5B15 в стекляннойоболочке являются функцией как магнитных свойств металлической жилы микропровода(которые зависят от его диаметра, d), так и механических напряжений, создаваемых оболочкой(характеризующим параметром которого является отношение полного диаметра микропроводак диаметру его металлической жилы, D/d). Установлено, что при определенных соотношенияхD/d и d наблюдаются немонотонные зависимости коэрцитивной силы микропровода от d иD/d, соответственно.2. Определены зависимости статических и динамических магнитных свойств CoFeсодержащих аморфных микропроводов в стеклянной оболочке от отношения полногодиаметра микропровода к диаметру его металлической жилы, D/d.
Установлено, чтосоотношение магнитных моментов аксиальной и циркулярной доменных структур зависит отвеличины D/d. Определено, что для микропроводов с d = 10 и 12 мкм и D/d ~ 1.4 и для тонкогомикропровода с d = 7 мкм и D/d ~ 1.7 в образцах наблюдается преобладание области саксиальной доменной структурой, для тонкого микропровода с d = 8 мкм и D/d ~ 1.7 – сциркулярной доменной структурой. Для более толстых микропроводов с d = 30 и 36 мкм иD/d ~ 1.1 доменная структура является более сложной.3.Экспериментальноопределенаитеоретическирассчитаназависимостьдействительной части магнитоимпеданса от длины для микропровода из сплава на основе Co сдиаметром d = 30 мкм.
Показано, что при длинах меньше 4 мм магнитоимпедансные свойствамикропровода существенно ухудшаются. Найдены оптимальные длины микропровода с точкизрения максимума величин магнитоимпеданса и его чувствительности к полю приминимально возможной длине микропровода. Установлено, что максимум величинымагнитоимпеданса в диапазоне частот 5 – 40 МГц наблюдается при длине микропровода 12 –15 мм и составляет 370 %.4. Экспериментально установлено существенное различие в зависимостях магнитныхсвойств микропроводов из сплавов на основе Co и Fe (с d ~ 30 мкм) от их длины.
Установлено,что коэрцитивная сила микропровода из сплавов на основе Co резко увеличивается, а длямикропроводов из сплавов на основе Fe – уменьшается при уменьшении длины микропроводаменьше 5 мм. Предложена феноменологическая модель для объяснения полученныхрезультатов.5. Показано, что для микропроводов составов Fe77.5Si7.5B15, Fe45Co30Si10B15 иCo69Fe4Cr4Si12B11+0.5%Fe в стеклянной оболочке, полученных при различных скоростяхохлаждения и вытяжки, изменяется магнитная структура микропровода: для части составовобнаружено расслоение магнитной фазы металлической жилы микропровода, изготовленного23методом Улитовского-Тейлора при закалке на воздухе. Предложено феноменологическоеобъяснение для следующих экспериментальных фактов:– на микропроводах из сплавов Fe45Co30Si10B15 во всем диапазоне скоростей вытяжкиV ÷ 1.3 - 7.8 м/спризакалкенавоздухевозникаетмагнитнодвухфазноесостояниемикропровода.
Коэрцитивные силы этих фаз отличаются в 3 - 4 раза. При увеличениискорости вытяжки коэрцитивные силы магнитных фаз уменьшаются, доля магнитной фазы сменьшей коэрцитивностью – уменьшается. При скоростях вытяжки менее 2.6 м/с вмикропроводе происходит частичная кристаллизация (эти данные подтверждены такжеданными рентгеноструктурного анализа). При закалке в воде возникновения дополнительныхмагнитных фаз не наблюдалось;– на микропроводах из сплавов Fe77.5Si7.5B15 при закалке на воздухе расслоение намагнитные фазы в микропроводе наблюдалось при скоростях вытяжки V < 2.6 м/с. Прибольших скоростях вытяжки расслоения на магнитные фазы не наблюдалось;– на микропроводах из сплавов Co69Fe4Cr4Si12B11+0.5%Fe во всем диапазоне скоростейвытяжки V ÷ 2.6 - 9.1 м/с при закалке на воздухе расслоения магнитной фазы не обнаружено.6.Впервыеобнаружениобъясненмеханизмперемагничиваниясистемывзаимодействующих микропроводов с небистабильными петлями гистерезиса. В ходеисследований свойств систем микропроводов (d = 30 мкм) из сплава Co83Fe7C1Si7B2 былообнаружено, что:– взаимодействующие микропровода в системе перемагничиваются последовательно,причем первые из них - поворотом момента, а последующие – скачком Баркгаузена;– число последовательных поворотов магнитного момента и скачков Баркгаузенасоответствует числу микропроводов в системе при длинах микропровода, не меньших 1.5 и2 см, и расстояниях, не превышающих 2d и 3d, соответственно;– увеличение длины и уменьшение расстояния между микропроводами приводит кувеличениювеличинывзаимодействиямеждумикропроводами,–увеличениюподмагничивающих полей со стороны одного микропровода на другие, что выражается вувеличении ширины ступенек.7.Впервыеисследованымеханизмыперемагничиваниясмешанныхсистеммикропроводов из сплавов Fe74B13Si11C2 и Co67Fe3.9Ni1.5B11.5Si14.5M1.6.
Установлено, что всистемах микропроводов, включающих микропровода из сплавов на основе Fe, процессступенчатого перемагничивания зависит от амплитуды внешнего магнитного поля. Для системмикропроводов, содержащих 1 - 4 микропровода из сплава на основе Fe, определеныкритические амплитуды, при которых перемагничивание становится ступенчатым. Величиныэтих амплитуд связаны с коэрцитивностями микропроводов, входящих в систему.248.
Спектр сигнала, индуцируемого при перемагничивании системы микропроводов соступенчатыми петлями гистерезиса, существенно изменяется при изменении числа и составамикропроводов в системе, при этом амплитуды нечетных гармоник с ростом их номераизменяютсяпериодически.Данныйвыводподтверждаетсярезультатамирасчетовкоэффициентов разложения сигнала в ряд Фурье.СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИСтатьи в журналах и сборниках трудов конференций1. Самсонова В.В., Рахманов А.А., Настасюк А.Н., Якубов И.Т., Антонов А.С. Влияниестатических и динамических размагничивающих полей на магнитоимпеданс вмикропроводе на основе кобальта// сборник трудов XX международной школысеминара «Новые магнитные материалы микроэлектроники» (12-16 июня 2006,Москва), БЮ-09, 444-446;2.
Рахманов А.А., Самсонова В.В., Антонов А.С., Перов Н.С. Особенности магнитных имагнитоимпедансных свойств аморфных микропроводов в стеклянной оболочке наоснове железа// сборник трудов XX международной школы-семинара «Новыемагнитные материалы микроэлектроники» (12-16 июня 2006, Москва), ВЮ-24, 814-816;3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
