ежності глибини скін-шару від величини ефективної магнітної проникності, Є.П. Харрісон з співавторами так і не домоглися повторюваності результатів. Пізніше з'явилися більш досконалі технології виробництва матеріалів з високою магнітною проникністю, які забезпечили повторюваність результатів ГМІ-досліджень і можливість контрольованої розробки ГМІ-матеріалів. [3]
ГМІ-зразки розробляються різними методами у вигляді дротів, стрічок, тонких плівок, багатошарових плівкових структур і т.д. Є чотири групи магнітних матеріалів, у яких може спостерігатися ГМІ-ефект:
1. Аморфні сплави з малим значенням константи анізотропії. Серед них система Co-Fe-Si-B має невелику негативну константу магнитострикции;
2. Нанокристалічні матеріали типу Fe-Cu-Nb-Si-B, в яких розмір зерен порядку 10Нм;
3. Кристалічні сплави з надзвичайно низькою кристалічної анізотропією і низькою магнітострикцією. Серед них - пермаллой (сплав нікелю і заліза) з високою концентрацією нікелю і з добавками Mo, Re, Ti;
4. Нанокомпозити, які з суміші однофазних частинок. Такими є системи на основі Fe-BN і Co-Cr-O. [6]
Для визначення відносної величини ефекту ГМІ дослідники використовували наступне співвідношення:
, (1)
де Z (H) - імпеданс зразка в магнітному полі Н, Z (H = H нас ) - імпеданс зразка в магнітному полі насичення, за яке приймається величина максимального зовнішнього поля, прикладеної до зразка. У цьому випадку величина О”Z/Z, яку прийнято називати ГМІ-ставленням, завжди позитивна, та може досягати значень, більших, ніж 100%.
У роботах інших авторів ГМІ-ставлення розраховувалося інакше:
, (2)
де Z (H = 0) - величина імпедансу зразка у відсутності зовнішнього магнітного поля. При такому підході величина ГМІ-відносини може бути не тільки позитивною, але й негативною.
Розрізняють поздовжній і поперечний ефекти гігантського магнітоімпеданса [7]. Поздовжнім ефектом прийнято називати ефект, що виникає при додатку зовнішнього магнітного поля паралельно напрямку протікає електричного струму. У свою чергу, поперечним ефектом прийнято називати ефект магнітоімпеданса, що виникає у випадку, коли зовнішнє магнітне поле докладено перпендикулярно напрямку протікання електричного струму.
Магнітоімпеданс обумовлений впливом зовнішнього магнітного поля на розподіл щільності змінного струму по перетину провідника, що пов'язано з проявом так званого скін-ефекту. Товщина скін-шару Оґ, або, інакше кажучи, глибина проникнення змінного струму в обсяг провідника, визначається за формулою:
, (3)
де с - швидкість світла у вакуумі, О© - провідність, П‰ - циклічна частота змінного струму, Ој t - Ефективна магнітна проникність. p> Як відомо, величина ефективної магнітної проникності в чому визначається доменною структурою і процесами її перемагнічування. Зовнішнє постійне магнітне поле Н, прикладена до провідника, викликає в ньому процеси перебудови доменної структури, і, отже, змінює величину магнітної проникності Ој Оё . Зміна величини Ој Оё призводить до зміні глибини скін-шару, по якому протікає високочастотний електричний струм, що в свою чергу призводить до зміни імпедансу феромагнітного зразка Z. Зв'язок між імпедансом зразка Z і його ефективної магнітної проникністю може бути, у загальному випадку, представлена ​​у вигляді:
Z ~ (Ој Оё f) -1/2. (4)
Подібні міркування виправдані тільки для середніх частот змінного струму і частот порядку десятків МГц, коли товщина скін-слоя Оґ набагато менше деякого характерного розміру провідника (радіус дроту, товщина фольги).
На низьких частотах, коли скін-ефект малий і щільність струму практично однакова по всьому перерізу провідника, зміна імпедансу в магнітному полі пов'язують з так званим магнітоіндуктівним ефектом. Даний ефект обумовлений внутрішньої індуктивністю провідника L i (Ој t ), яка, як і товщина скін-шару, залежить від ефективної магнітної проникності Ој t . Імпеданс провідника, який визначається магнітоіндуктівним ефектом, може бути записаний у вигляді:
, (5)
У загальному випадку імпеданс провідника визначатиметься як магнітоіндуктівной складової, так і товщиною скін-шару. Однак на високих частотах магнітоіндуктівная компонента мала і для спрощення розрахунків їй зазвичай нехтують.
Таким чином, для спостереження ГМІ-ефекту необхідно, щоб поперечна магнітна проникність мала велику величину і значно змінювалася в зовнішньому магнітному полі, то Тобто для існування ГМІ-ефекту принциповим є магнітна м'якість матеріалу.
Розглянемо основні фактори, що впливають на ефект магнітного імпедансу.
1.2 Основні фактори, що впливають на МІ-ефект
1.2.1 Вплив пружних розтягуючих напружень на маг...
