|
|
Материалы с прямоугольной петлей гистерезиса (ППГ)Магнитные материалы с ППГ применяются в устройствах автоматики, вычислительной техники, в аппаратуре телеграфной связи, многоканальных импульсных системах радиосвязи в качестве элементов сдвумя устойчивыми состояниями, которые характеризуются положительным и отрицательным значениями остаточной индукции +Br и -Br, т.е. противоположными направлениями намагниченности. Один из основных параметров материалов с ППГ – коэффициент прямоугольности петли гистерезиса, равный отношению B к максимальной индукции Bδ, измеренной при H=5HC: KПР=Br/Bδ. Для петли гистерезиса с идеальной прямоугольностью ЕПР=1; у практически применяемых материалов КПР=0,85÷0,96. Магнитные материалы с ППГ можно подразделить не три группы: ферриты, текстурованные ферромагнитные сплавы, применяемые в виде лент толщиной от 0,5мм до десятков и единиц микрометров, и тонкие ферромагнитные пленки. Наиболее широкое применение нашли ферриты со спонтанной прямоугольностью петли гистерезиса, которая обусловлена химическим составом, режимом спекания и последующего охлаждения, а не какой-нибудь специальной обработкой (например механическими воздействиями или обработкой в магнитном поле). Такие ферриты не обладают текстурой, и свойства их изотропны. Наиболее используемыми являются ферриты с ППГ со структурой шпинели магний-марганцевои системы MgO·MnO·Fe2O3, а также магний-марганцевые, содержащие примеси оксидов Zn и Са. Для получения металлических материалов с высокой прямоугольностью петли необходимы специальные технологические меры (механические напряжения, отжиг в магнитном поле), которые используются для создания текстуры. Технологический процесс изготовления ферритовых сердечников с ППГ проще, чем ленточных из металлических сплавов тонкого и сверхтонкого проката, но ленточные сердечники характеризуется большей температурной стабильностью и лучшими магнитными свойствами. В качестве металлических материалов с ППГ применяют железоникелевые сплавы - пермаллои. Тонкие ферромагнитные пленки перспективны для малогабаритных быстродействующих устройств. Они будут представлены далее.
Магнитострикционные материалы. Магнитострикция широко используется в технике. Прямой магнитострикционный эффект заключается в изменении размеров ферромагнитных тел при их намагничивании и размагничивании, а обратный состоит в том, что если намагниченный ферромагнетик подвергнуть воздействию внешних механических напряжений, вызывавших деформацию, то произойдет изменение намагниченности образца. Явление магнитострикции используется для генерации и приема звуковых и ультразвуковых колебаний в акустоэлектронике, в гидролокации, для магнитострикционных реле и фильтров, резонаторов, стабилизаторов. Широко распространены магнитострикционные датчики для измерения механических напряжений или деформаций. Например, сердечник из пермаллоя своими концами прикрепляется к поверхности исследуемой детали. На сердечнике имеется две обмотки: намагничивающая и измерительная. Если деталь будет деформироваться, то прикрепленный к ней сердечник датчика тоже деформируется и магнитный поток в нем изменяется. Это вызывает изменение ЭДС в измерительной обмотке, присоединенной к прибору, который предварительно проградуирован на значения механических напряжений или деформаций. В качестве магнитострикционных материалов применяют никель, пермаллои, сплавы Fе-Co (пермендюры), железоалюминиевые сплавы, а также ферриты. Недавно обнаружено, что соединения тербия и железа имеют "гигантскую" магнитострикцию на два порядка выше, чем у известных материалов. В табл. 5.3 даны значения магнитострикционной деформации при продольной магнитострикции для различных материалов при магнитном насыщении и нормальной температуре.
Таблица 5.3.
Магнитные пленки. Магнитные пленки – это слои магнитного вещества толщиной от долей мкм, нанесенные на немагнитную подложку методом вакуумного испарения, катодного и магнетронного распыления, электролитического осаждения. В качестве подложки используются стекла, ситаллы, кварцевые пластины, немагнитные металлы, не покрытые или покрытые диэлектрической пленкой из SiO, Al2O3. Наиболее часто применяются пленки из сплавов Fe-Ni, Fe-Ni-Co, Mn-Bi. Диапазон толщин пленок обусловлен тем, что при больших толщинах пленки приближаются по свойствам к массивным образцам, а при значительно меньших толщинах ферромагнетизм постепенно исчезает. Если нанесение пленки на подложку производится в магнитном поле, действующем в плоскости пленки, то последняя приобретает одноосную магнитную анизотропию с осью легкого намагничивания, направленной вдоль поля. Пленка с одноосной магнитной анизотропией, намагниченная вдоль оси легкого намагничивания, имеет прямоугольную петлю гистерезиса с двумя устойчивыми состояниями +Br и -Вr. Перемагничивание магнитных пленок может происходить за счет смещения границ доменов, вращения вектора намагниченности. Магнитные пленки имеют большое практическое значение, на их основе изготовляются запоминающие и логические элементы ЭВМ. Особый интерес представляют монокристаллические пленки некоторых ферритов с одноосной магнитной анизотропией, т.е. имеющие одну ось легкого намагничивания.
Когда поле достигает определенной критической величины, уменьшающиеся домены переходят в цилиндрические магнитные домены (ЦМД), так как такая структура энергетически более выгодна (рис.5.25, б). При дальнейшем увеличении поля ЦМД сначала уменьшаются, а затем исчезают, и пластина оказывается однородно намагниченной вдоль поля. С помощью различных методов можно перемещать ЦМД в заданных направлениях, генерировать и уничтожать их, регистрировать их наличие или отсутствие, что соответствует передаче, записи, стиранию исчитыванию информации. ЦМД получают в ортоферритах, ферритах со структурой граната и некоторых металлических магнитных пленках.
СВЧ ферриты. В диапазоне СВЧ (от сотен МГц до десятков ГГц) для передачи электромагнитной энергии применяет волноводы, коаксиальные и полосковые линии передачи. Если поместить внутрь волновода феррит, то в результате взаимодействия феррита с проходящей электромагнитной волной можно изменить структуру поля и скорость распространения волн, зависящие от электрических и магнитных свойств СВЧ феррита. Так как магнитными параметрами феррита можно управлять с помощью внешнего магнитного поля, они являются основой многих важных приборов СВЧ техники: фазовращателей, вентилей, циркуляторов, фильтров, модуляторов, умножителей частоты. Наряду с основными параметрами – точкой Кюри, начальной магнитной проницаемостью, удельным электрическим сопротивлением – для СВЧ ферритов указывают намагниченность насыщения, диэлектрическую проницаемость, тангенс угла диэлектрических потерь и др. Ферриты СВЧ должны удовлетворять ряду специфических требований, основные из которых – высокая активность материала куправляющему полю (возможность управления относительно слабым полем), высокое удельное электрическое сопротивление (105–1011Oм·м) и целоезначение tgδ (0,0001–0,001), температурная стабильность свойств иболее высокое значение точки Кюри. В качестве СВЧ ферритов используют литиевые, магниевые, никелевые ферриты, феррогранаты иттрия.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
Если плоскость пленки перпендикулярна оси легкого намагничивания, то в отсутствии внешнего поля пленка обладает полосовой доменной структурой (рис.5.25, а), которая соответствует минимуму свободной энергии. При приложении внешнего поля H в направлении, перпендикулярном плоскости пластины, за счет смещения границ доменов увеличиваются те домены, самопроизвольная намагниченность которых совпадает с направлением поля, и уменьшаются те, намагниченность которых противоположна направлению поля.