Сильні поля розсіяння в системах магнітів з гігантською магнітною анізотропією

Размещено на http://www.allbest.ru/

ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ В.Н. КАРАЗІНА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора фізико-математичних наук

cпеціальність 01.04.11-магнетизм

Сильні поля розсіяння в системах магнітів з гігантською магнітною анізотропією

Самофалов Володимир Миколайович

Харків 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Національному технічному університеті "Харківський

політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, м. Харків

Науковий консультант: доктор фізико-математичних наук, професор, Равлік Анатолій Георгійович, професор кафедри фізики металів та напівпровідників Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут»

Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, Горобець Юрій Іванович, заступник директора Інституту магнетизму НАН України та МОН України

доктор фізико-математичних наук, професор Фінкель Віталій Олександрович, начальник лабораторії фізичного матеріалознавства функціональних керамік Національного наукового центру „Харківський фізико-технічний інститут” НАН України

доктор фізико-математичних наук, ст. н. співробітник Хацько Євген Миколайович, провідний науковий співробітник, Фізико-технічного інституту низьких температур імені Б.І. Вєркіна НАН України

Захист відбудеться "_13_"__ березня________2009 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.03 Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна (61077, м. Харків, пл. Свободи, 4, ауд. ім. К. Д. Синельникова).

З дисертацією можна ознайомитись у Центральній науковій бібліотеці

Харківського національного університету імені В.Н. Каразіна за адресою 61077, м. Харків, пл. Свободи, 4.

Автореферат розіслано " 28 " _січня______________ 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради В.П. Пойда

1. Загальна характеристика роботи

магніт анізотропія індукція напруженість

Актуальність теми. Наприкінці 60-х років минулого століття був відкритий новий клас магнітних матеріалів -сполуки 3d-феромагнетиків з рідкоземельними металами (РЗМ). Розроблені на їх основі постійні магніти мають рекордно високі магнітні характеристики. Унікальність магнітних властивостей цих матеріалів обумовлена, перш за все, їх гігантською магнітною анізотропією, поле якої НК досягає, наприклад, в SmCo5 майже 500 кЕ. Те, що постійні магніти з гігантською магнітною анізотропією можуть генерувати великі поля розсіяння, які перевищують значення індукції речовини магнітів у декілька разів, стало відомо тільки в останні 10 років. Щоб виділити окремо недостатьньо вивчений раніше вид полів розсіяння, в дисертацiйнiй роботі введено нове визначення сильного поля розсіяння: сильним полем розсіяння запропоновано називати таке поле, напруженість якого перевищує значення індукції насичення BS матеріалу магніту H > BS = 4MS, де MS - намагніченість насичення. Аналіз літературних даних показує, що такі поля є новим, раніше невідомим, видом полів розсіяння з низкою характерних особливостей. На сьогодні відома лише невелика кількість наукових праць з сильних полів, у яких дослiдженi фiзичнi умови їх виникнення. Вони були виконані порівняно недавно. Це, зокрема, обумовлено тим, що існування сильних полів розсіяння раніше не передбачалося.

Питання, пов'язані з фізичними причинами виникнення сильних полів розсіяння, в літературі фактично не висвітлені. У переважній більшості праць вивчені поля в так званому циліндрі і сфері Хальбаха різних конструкцій. Результати цих досліджень мають переважно прикладний характер. Оскільки дотепер в деяких роботах циліндр Хальбаха називають «магічним циліндром», то це побічно вказує на винятковість такої системи магнітів, а також свідчить про неповноту знань щодо фізичної природи сильних полів розсіяння. Можна вважати, що вказаний напрям в магнетизмі перебуває на стадії розвитку. До початку виконання роботи систематичні дослідження сильних полів не проводилися. Не були визначені фізичні умови, які забезпечують досягнення і стійкість сильних полів розсіяння, а також не були визначені їх можливі граничні величини.

Як буде показано нижче, в постійних магнітах з гігантською магнітною анізотропією є особливі (сингулярні) точки, поблизу яких поле розсіяння і розмагнічуюче поле набувають дуже високих значень. Особливості розподілу намагніченості поблизу цих особливих точок дотепер залишалися невивченими. Крім того, як виявилося, в системах магнітів в околі від їх сингулярних точок рекордно високих значень набуває і градієнт поля розсіяння. Окреслена проблема не тільки не була вирішена, але раніше не була сформульована. У всіх відомих монографіях з магнетизму нічого не згадується про сильні поля такого виду. Тому вивчення фізичної природи сильних полів розсіяння є актуальною задачею у фізиці магнітних явищ.

Отже, актуальність теми дисертації пов'язана з необхідністю детального теоретичного і експериментального вивчення нових властивостей магнітних систем, обумовлених наявністю гігантського поля анізотропії. Актуальність теми цієї дисертаційної роботи полягає також і в тому, що встановлені особливі властивості сильних полів розсіяння відкривають можливості для їх широкого використання в різних галузях сучасної техніки.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами

Робота виконана на кафедрі фізики металів та напівпровідників Національного технічного університету «Харківський політехнічний інститут» відповідно до планових завдань науково-дослідного відділу та в рамках міжнародних проектів:

1. Науково-дослідна робота «Дослідження метрологічних можливостей та розробка лабораторної технології виготовлення тонкоплівкових магніторезистивних датчиків» (госпдоговiр №54920, номер ДР 0188 0065296; 1988-1990 рр.)

2. «Теоретична та експериментальна розробка і комплексне вивчення нових довговічних функціональних плівкових матеріалів з унікальними фізичними властивостями для використання в якості відповідальних елементів приладів і пристроїв новітньої техніки» (наказ Міносвіти України №78 від 21.03.91, номер ДР 0193V027850; 1991-1992 рр.).

3. Науково-дослідна робота за грантом Дж. Сороса «Magnetoresistansе magnetic multilayers and thiсkness modulated films» угода №2638000; 1993-1994 рр. та угода №2638200; 1995р.

4. Дослідження наноструктурованих плівок та композицій на їх основі (номер ДР 0103U001534; 2003 - 2005 рр.).

5. Дослідження структури і фізичних властивостей конденсованих плівок та наноструктурованих систем на їх основі (номер ДР 0106U001509); наказ Міносвіти і науки України №654, 16.11.05; 2006-2008 рр).

6. Науково-дослідна робота «Розробка конструкції і виготовлення системи магнітів для розділення біологічних частинок» (виконана за угодою №54354 на замовлення інституту «Institut Pasteur Korea», Cеул; 2006-2007рр.).

Здобувач був виконавцем науково-дослідних робіт 1-5 із зазначених у списку та науковим керівником теми 6 із вказаного списку.

Мета і завдання дослідження

Метою даної роботи було розвязання проблеми щодо визначення фізичних закономірностей, які забезпечують виникнення і стабільність сильних полів розсіяння з індукцією B > BS = 4MS в системах магнітів з гігантською анізотропією.

Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити такі завдання:

1. На підставі аналізу рішень різних задач магнітостатики визначити фізичні умови існування сильних полів і їх стабільності. Крім того, визначити основні типи систем магнітів, які генерують сильні поля розсіяння, провести їх класифікацію і ввести основні фізичні параметри, які характеризують сильні поля.

2. Розробити нові методики дослідження, а також модифікувати відомі методики, за допомогою яких можна знайти сильні поля розсіяння і виміряти їх параметри.

3. Вивчити розмірні властивості доменної структури тонких магніторезистивних плівок у формі вузьких смужок. На підставі проведених досліджень розробити методику виготовлення магніторезистивних датчиків мікронних розмірів, призначених для реєстрації полів розсіяння в широкому інтервалі значень напруженості.

4. Провести експериментальні дослідження розподілів полів розсіяння в системах постійних магнітів. Перевірити відповідність розрахованих і виміряних значень полів розсіяння.

5. Провести оптимізацію різних систем магнітів і визначити граничні значення полів розсіяння для кожної з них, а також знайти граничний рівень градієнта поля.

6. Обґрунтувати можливість практичного використання сильних полів розсіяння в різних галузях сучасної техніки.

Об'єкт дослідження - сильні магнітні поля розсіяння з напруженістю Н 4MS, що генеруються постійними магнітами; фізичні умови виникнення та обчислення граничних значень полів і граничних величин градієнтів цих полів.

Предмет дослідження - системи магнітів з великою анізотропією, в яких поле одноосної анізотропії істотно більше за їх індукцію насичення НК 4MS.

Методи дослідження - проведення розрахунків сильних полів розсіяння з використанням методу «магнітних зарядів» Кіттеля і вимірювання полів розсіяння за допомогою плівкових магніторезистивних датчиків, ЕПР-спектрометра і спеціальних магнітооптичних середовищ.

Наукова новизна одержаних результатів

1. Вперше обґрунтована можливість одержання і визначені фізичні умови виникнення сильних магнітних полів розсіяння напруженістю H > 4MS в різних типах систем магнітів, як з однорідним, так і з неоднорідним розподілом намагніченості.

2. На підставі аналізу результатів проведених комплексних досліджень структури і магнітних властивостей гранульованих плівок Ag-Co, Со-Сu і острівцевих плівок Со-Сu встановлено, що гранульовані плівки Ag-Co проявляють гігантський магніторезистивний ефект (ГМР) з коефіціціентом магніто-опіру R/R до 30%. Встановлено, що ГМР-ефект в плівках Ag-Co, Со-Сu і острівцевих плівках Со-Сu не пов'язаний з суперпарамагнетизмом гранул Со в шарах.

3. На підставі вивчення розмірних властивостей доменної структури плівок із сплавів Ni-Fe і Ni-Fe-Co у вигляді вузьких смужок показано, що низькі значення коерцитивної сили НС 0.01Е досягаються в шарах, які знаходяться в однодоменному стані. При цьому шари мають великі значення коефіцієнта магнітоопору R/R = 3-5 %.

4. Завдяки проведенню прямих вимірювань полів розсіяння за допомогою магніторезистивних датчиків і ЕПР-спектрометра на системі з 2-х магнітів вперше були зареєстровані поля розсіяння, які перевищують в два рази значення індукції насичення матеріалу магнітів. Також вперше доведена відповідність експериментальних значень поля з розрахованою логарифмічною залежністю Н 4MSln(r/a), де а - характерний розмір магніту, r - відстань від особливої точки магніту.

5. Вперше проведена класифікація сильних магнітних полів, які можуть бути створені різними системами з постійних магнітів. Залежно від форми області локалізації поля визначено три види сильних полів: лінійні, точкові і однорідні сильні поля, для яких встановлені їх максимальні значення для систем кожного типу.

6. Вперше показано, що найбільше значення лінійного поля досягається в замкнутій системі типу циліндра Хальбаха: H 4MSln(R/r), де R - радіус циліндра. Найбільші точкові поля розсіяння досягаються в системі з декількох пар конічних магнітів, розділених на сектори радіальними площинами, а максимальне значення поля розсіяння H 6 MSln(R/r).

7. Вперше обґрунтована можливість виникнення сильних полів розсіяння в системах магнітів з неоднорідною намагніченістю. Так, в зазорі системи з 2-х циліндрових магнітів з радіальною намагніченістю величина поля розсіяння не перевищує HZ(z) 4MS ln2(z/R). Показано, що відмітною особливістю сильних полів в таких системах є велика область локалізації r сильного поля порівняно з діаметром циліндрового магніту: r 2R.

8. Вперше встановлено, що за допомогою систем з постійних магнітів з гігантською магнітною анізотропією можна створювати високоградієнтні поля (Н 106 - 108 Е/см), сумірні за значенням градієнта поля розсіяння, які досягаються в надпровідних магнітах з конічними концентраторами з феромагнетиків з високою індукцією.

Практичне значення одержаних результатів.

Одержані в дисертаційній роботі результати досліджень пояснюють природу сильних полів розсіяння і у подальшому можуть бути використані при вивченні особливостей магнітного стану поблизу сингулярних точок в постійних магнітах з гігантською магнітною анізотропією. Наприклад, можливість виникнення сильних полів розсіяння слід враховувати при вивченні доменної структури у феромагнетиках, а також дослідженнях інших магнітних явищ.

Сильні магнітні поля можуть бути використані в різних галузях сучасної техніки.

1. Обґрунтована можливість створення магнітних головок для запису інформації на носіях з коерцитивною силою НС = 5 - 10 кЕ. Ефективність таких головок обумовлена тим, що при використанні висококоерцитивних носіїв збільшується густина записаної інформації, одночасно розв'язується проблема надійності її зберігання.

2. Розроблена методика одержання плівок, що характеризуються великим магнітоопором, може бути використана при розробці різного типу датчиків магнітного поля. Так, плівки пермалою зі схрещеними осями легкого намагнічування (ОЛН) можуть застосовуватися як елементи оперативної пам'яті обчислювальних машин. За матеріалами досліджень одержано патент Росії.

3. Обґрунтована можливість створення ЕПР мікроскопа з джерелом сильного поля з постійних магнітів для одержання даних про фізико-хімічні властивості з локальних ділянок зразка. В Інституті радіофізики і електроніки НАН України розроблено і виготовлено діючий макет такого мікроскопа.

4. Системи магнітів, які створюють сильні високоградієнтні поля розсіяння, можуть бути використані в сепараторах для розділення слабомагнітних речовин, наприклад, гематитових руд. Подібні сепаратори можуть також використовуватися в біології, хімії і в інших галузях сучасної техніки. На замовлення Інституту Пастера (м. Сеул, Республіка Південна Корея), були виготовлені 2 системи магнітів для розділення частинок з різною магнітною сприйнятливістю (госпдоговірна робота №54354).

5. Системи, що складаються з магнітів з неоднорідною намагніченістю, які генерують поля розсіяння з великою областю сильного поля, можуть бути використані при розробці холодильних пристроїв, заснованих на гігантському магнітокалоричному ефекті.

За матеріалами досліджень одержано 2 авторські свідоцтва на винахід і 1 патент.

Особистий внесок здобувача

При формулюванні завдань, виконанні розрахунків полів розсіяння, виготовленні магніторезистивних датчиків, проведенні вимірювань магнітного поля, обговоренні результатів і написанні статей участь автора була визначальною. З праць, які були виконані спільно з іншими авторами, в дисертацію були включені тільки результати досліджень, одержані за безпосередньої участю автора. Так, з праць, опублікованих спільно із співробітниками ІРЕ НАНУ, в дисертацію включені лише ті матеріали, які стосуються систем магнітів, що використовуються в ЕПР спектрометрі для створення сильних полів розсіяння. В співавторстві зі співробітниками кафедр НТУ «ХПІ» були опубліковані праці [5,7,16]. З них в дисертації використані матеріали стосовно методик виготовлення плівок, вимірів полів розсіяння і процесів перемагнічування магніторезистивних плівок. Спільно із співавторами [13,16] була обґрунтована можливість створення магнітних голівок для запису інформації на магнітні носії з коерцитивною силою Нс = 5-10 кЕ.

Апробація результатів диссертації

Основні результати роботи доповідалися на таких наукових конференціях і симпозіумах: на 12-й Всесоюзній школі-семінарі «Новые магнитные материалы микроэлектроники» - Новгород, 1990р.; на 19-й Всесоюзній конференції«Физика магнитных явлений»-Ташкент,1991р.; на 13-й, 14-й, 16-й, 18-й, 19-й та 20-й Міжнародних школах-семінарах «Новые магнитные материалы микроэлектроники» - Астрахань, 1992 р.- Москва, 1994, 1998, 2002, 2004 та 2006 рр.; на Міжнародному симпозіумі «The 2nd International Symposium on Physics of Magnetic Materials» - Пекін, Китай, 1992 р.; на Міжнародному симпозіумі «2004 China Magnet Symposium»- Сіань,Китай, 2004 р.; на Міжнародному семінарі «The 4th International Workshop on Materials for Electrotechnics»- Бухарест, Румуния, 2004; на Міжнародному семінарі «The 18th International Workshop on High Performance Magnets and Their Applications» - Aнcи, Франція, 2004 р.; на Міжнародному семінарі «The 19th International Workshop on Rare Earth Permanent Magnets Their Applications» - Пекін, Китай, 2006p.; на Міжнародних конференціях «FunctionalMaterials-2005» та «Functional Materials-2007» - Крим, Партеніт, 2005 та 2007 рр.; на 8-й Міжнародній конференції «Фізичні явища в твердих тілах» - Харків, ХНУ імені В.Н. Каразіна, 2007 р., а також на інших конференціях.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 45 праць. З них 21 стаття в спеціалізованих наукових журналах, 2 авторських свідотства на винахід, 1 патент і 21 теза доповідей на конференціях.

Структура і об'єм дисертації. Дисертація складається з вступу, 8 розділів, висновків, списку використаних джерел. Текст дисертації представлений на 280 сторінках, включає 8 таблиць, 80 рисунків і список використаних джерел з 121 найменування.

2. Основний зміст роботи

У вступі обґрунтована актуальність вибраної теми і необхідність її проведення, сформульована мета роботи, вказані об'єкт, предмет дослідження і методи дослідження. Відзначений зв'язок роботи з науковими планами і програмами, а також охарактеризовані наукова новизна і практичне значення дисертаційної роботи.

У першому розділі - «Літературний огляд» проведений аналіз робіт, в яких указується на існування великих полів розсіяння в системах з постійних магнітів. Відзначено, що до початку виконання дисертаційної роботи єдиною системою магнітів, де були знайдені великі поля розсіяння, був циліндр Хальбаха. Практично всі раніше опубліковані роботи з сильних полів розсіяння пов'язані з розглядом різних модифікацій циліндра і сфери Хальбаха і переважно мають технічний характер. Підкреслюється, що в ціх працях не обговорюються вимоги до магнітних характеристик матеріалу магнітів, які забезпечують виникнення великих полів розсіяння. В літературному огляді проаналізовані наукові праці, що стосуються розрахунку моделей смугової доменної структури, аналіз яких указує на можливість існування великих полів розсіяння над доменами. До початку виконання роботи, проте, систематичні дослідження сильних полів не проводилися. В заключній частині літературного огляду сформульовані невирішені задачі і обґрунтована необхідність проведення досліджень.

У другому розділі - «Методика і техніка експериментальних досліджень» описані методики, які були розроблені дисертантом для експериментального доказу існування сильних полів розсіяння, що генеруються системами магнітів з великою анізотропією. При рішенні поставлених задач використано комплексний підхід. Він включав розрахунок полів розсіяння і експериментальну перевірку отриманих залежностей. При визначенні полів розсіяння застосовано метод «магнітних зарядів» Кіттеля. Виконання чисельних розрахунків проведене з використанням пакету математичних програм MATHCAD і МАТЕМАТИКА.

Для перевірки відповідності розрахованих і виміряних значень поля розсіяння опрацьовані різні експериментальні методики - з використанням магніторезистивних датчиків, магніто-оптичних індикаторів з феррит-гранатових плівок, а також ЕПР спектрометра. У даному розділі також описані методи вимірювання основних магнітних параметрів як тонких плівок для магніторезистивних датчиків поля, так і речовини магнітів за допомогою вібраційного магнітометра, крутильного анізометра і осцилографічної установки для одержання петель гістерезису. Наведена схема установки для вимірювання магнітоопору і описана методика проведення вимірювань на ній. Залежність магнітоопору від поля вивчали в полях, що змінюються в інтервалі Н = 22 кЕ. Для спостереження доменної структури використовувалася установка, зібрана на базі мікроскопа МБІ-6 чи „БИОЛАМ”.

При вимірюваннях великих полів розсіяння напруженістю Н 1000Е розроблені та виготовлені датчики, які мають гігантський магніторезистивний ефект (ГМР - ефект). Для кожного датчика знаходилася конкретна залежність магнітоопору від поля R/R(Н). Ця залежність використовувалася при подальших вимірюваннях полів розсіяння.

При вимірюваннях великих магнітних полів розсіяння як додатковий метод застосовано ЕПР спектрометр. Резонансна комірка спектрометра дозволяла реєструвати сигнал, якщо в резонансному поглинанні брало участь 107-109 атомів.

Як середовище для вимірювання напруженості неоднорідних полів розсіяння використовували також монокристалічні ферит-гранатові плівки із лабіринтною (смуговою) доменною структурою. Товщина h феритової плівки складу (Y,Bi,Pr,Lu)3 (Fe,Ga)5.0O12.0 становила 7мкм. Поле насичення плівок при намагніченні у напрямі нормалі дорівнювало HS = 120Е, а поле одноосної анізотропії НК 8кЕ.

У третьому розділі - «Дослідження і розробка плівкових магніторезистивних датчиків» описана методика виготовлення магніторезистинвних плівок, які призначені для виготовлення датчиків поля. Сильні поля розсіяння не були відкриті раніше також через відсутність датчиків, які б дозволяли реєструвати великі поля, локалізовані в малому об'ємі. Датчики на основі ГМР-ефекту виготовлено з гранульованих шарів Co-Ag і острівцевих плівок Co-Cu. Плівки Co-Ag одержували шляхом одночасного випаровування у вакуумі Р 10-5 - 10-6 Па срібла і кобальту на підкладки нагріті до температури ТП 100 С. Острівцеві плівки Co-Cu виготовляли послідовною конденсацією у високому вакуумі шарів міді і кобальту на підкладки з ситалу, скла і слюди. При проведенні структурних досліджень використовували методи електронної мікроскопії і рентгенівської дифракції. Фазовий склад плівок визначали з аналізу рентгенівських дифрактограм. На підставі проведених досліджень була розроблена методика виготовлення гранульованих плівок Ag-Co, які мають великий магнітоопір: R/R 30%. На острівцевих плівках Co-Cu магнітоопір не перевищував 12%. Показано, що великий магніторезистивний ефект в гранульованих і острівцевих плівках не пов'язаний з суперпарамагнетизмом дисперсних феромагнітних частинок Со.

При розробці датчиків на основі ефекту анізотропного магніторезистивного ефекту Томсона (АМР) використані конденсовані у вакуумі шари із сплавів Ni-Fe, Ni-Fe -Со і Ni. Одноосна магнітна анізотропія в плівкових шарах Ni-Fe, Ni-Fе-Со створювалася в процесі кондесації їх в магнітному полі. Дослідження проводили як на одношарових, так і на багатошарових плівках, в яких феромагнітні шари були розділені немагнітними прошарками. Вивчалися два типи багатошарових структур: 1) легкі осі у феромагнітних шарах паралельні; 2) легкі осі намагнічування у сусідніх шарах пермалою схрещені. Для вивчення розмірних властивостей доменної структури феромагнітних плівок за допомогою фотолітографії були виготовлені зразки у формі прямокутних смужок шириною 5, 10, 20, 50 і 100 мкм. Дослідження доменної структури показали, що в смужках шириною b 20 мкм рівноважному стану відповідає ромбоподібна доменна структура. Характерним для неї є те, що ширина доменів d b, а не d b, як завжди. Також встановлено, що гістерезисні явища в них проявляються в меншій мірі, якщо плівкові зразки будуть багатошаровими, а в межах шару реалізується однодоменний стан. Показано, що за допомогою датчиків з чутливими елементами із шарів з схрещеними ОЛН можна визначати як величину, так і знак магнітного поля без застосування полів зміщення. На підставі проведених досліджень були виготовлені магніторезистивні датчики з високою чутливістю до магнітного поля.

У четвертому розділі - «Сильні магнітні поля розсіяння і експериментальні докази їх існування» на основі розрахунків обґрунтовувана можливість виникнення сильних полів і приведені експериментальні докази їх існування. Оскільки рішення магнітостатичних задач принципово важливо для розкриття змісту роботи, то розглянуті деякі з них.

1. Задача Кіттеля, пов'язана з розрахунком параметрів моделі відкритої доменної структури. Через велику анізотропію ширина доменної стінки може бути малою і тому не розглядалася. Поля розсіяння, що виникають над доменами, Кіттелем не розраховувалися. В цій роботі для визначення залежності напруженості поля розсіяння над доменами був використаний вираз для потенціалу магнітного поля смугової доменної структури Кіттеля. В результаті обчислення градієнта потенціалу була одержана залежність для тангенціальної компоненти поля розсіяння у такому вигляді:

. (1)

З (1) витікає, що компонента поля розсіяння НХ в точках з координатами z = 0, х = na, де (n = 0 1 2...), зростає до нескінечності, а в околиці вказаних точок для інтервалу завширшки х а/10, набуває значень вище індукції насичення матеріалу одноосного феромагнетика, тобто НХ 4MS. Показаний графік, що демонструє поведінку компоненти поля розсіяння HX(x,z) в околі сингулярної точки О.

Через безперервність тангенціальної компоненти поля розсіяння HX(x,z) такі ж за величиною розмагнічуючі поля проникають і вглиб доменів. У одноосних матеріалах з відносно невеликими значеннями НК 4MS подібне горизонтальне поле може відхилити вектор намагніченості від осі легкого намагнічування (ОЛН) в локальних ділянках і призвести до «релаксації» сильних полів розсіяння.

Отже, для виникнення сильних полів розсіяння над смуговими доменами необхідно, щоб поле одноосної анізотропії матеріалу магнітів було НК 4MS, а коерцитивна сила була

НС 2MS.

Система з 2-х магнітів (так звана система А), намагнічених антипараллельно, подібна відкритій структурі Кіттеля. Магнітопровід в системі призначений для зменшення знижуючого впливу нижніх полюсів магнітів на величину полів розсіяння над верхньою площиною. При розрахунку цієї системи припускалося, що за наявності гігантської анізотропії розподіл намагніченості в обємі магніта є однорідним. У цьому випадку виникають тільки поверхневі заряди з густиною

S = divMS = MS.

Вираз для компоненти HX(x,z) при b >> а має вигляд

На малих відстанях r від осі ОY r а напруженість поля описується формулою

НХ(r) 4MSln(а/r), де r = (x2 + z2)0,5.

Графік HX(x,z) подібний до графіка, зображеного, але значення напруженості поля при однакових r для системи А дещо вище, ніж для структури Кіттеля. Залежність HX(x,y) показана

Сильні поля зберігаються і за наявності зазору 2 між плоскими поверхнями магніту. Це видно з графіка HZ(x,z). Сингулярні точки поля знаходяться на краях зазору.

З аналізу рішення задач магнітостатики випливає, що виникнення сильних полів розсіяння можливе тільки у феромагнетиках з гігантською магнітною анізотропією та коерцитивною силою НС > 2MS (для системи А). Такі умови виконуються тільки для магнітів на основі РЗМ з великою анізотропією, які були відкриті наприкінці 60-х років минулого століття.

У цьому розділі також наведені експериментальні докази існування сильних полів розсіяння. Для проведення експериментів була обрана система А. При її виготовленні були використані магніти з SmCo5, оскільки в них більш високе поле одноосної анізотропії (НК 400 кЕ). Розміри кожного з 2-х магнітів складали 40 40 20 мм. Схема вимірювань за допомогою датчика з гігантським магнітоопором наведена точками позначені виміряні значення поля розсіяння. Як видно, спостерігається добра відповідність експериментальних значень поля та розрахованої теоретично логарифмічної залежності

НХ(х) 4MSln(а/х).

Додатковим доказом наявності сильних полів розсіяння над магнітами з гігантською магнітною анізотропією є дані досліджень на ЕПР спектрометрі. Джерелом статичного поля в цьому приладі була система з 2-х постійних магнітів з SmCo5. Контрольний зразок з аморфного сплаву Fe40Ni40B20, виготовлений у формі вузької смужки з тонкої стрічки, розташований на кварцовій пластинці. Зразок знаходиться поблизу як максимуму статичного магнітного поля, так і в максимумі магнітної компоненти резонансного електромагнітного поля. При цьому зареєстровано резонансне поглинання на частоті res = 44 ГГц. Показано, що для такої частоти статичне магнітне поле поблизу щілини досягало Hres 19000 Е. Отже, ще одним методом експериментально підтверджена можливість генерації магнітного поля з напруженістю близько 20 кЕ. Цей експеримент також переконливо підтверджує існування сильних магнітних полів розсіяння.

Магнітооптичні дослідження сильних полів розсіяння за допомогою ферит-гранатових плівок дали можливість одержати відомості не тільки про напруженість поля, але також і про його конфігурацію. Індикаторним середовищем служили ферит-гранатові плівки з великим полем одноосної магнітної анізотропії НК 8 кЕ. Встановлено, що конфігурація областей із смуговими доменами, що виникає в індикаторі при різних відстанях його від магнітів, відповідає розрахованим лініям рівної напруженості для цієї системи.

Таким чином, існування сильних полів розсіяння, обґрунтовано розрахунками і доведено експериментально. При цьому в системі магнітів із SmCo5 виміряні значення поля добре співпадають із розрахованою логарифмічною залежністю.

У розділі 5 - «Максимальні поля розсіяння в системах магнітів з великою анізотропією» проведена оптимізація різних систем магнітів, які генерують сильні поля розсіяння. Задача оптимізації полягала в знаходженні таких геометричних конфігурацій магнітів і розподілу намагніченості в системах, при реалізації яких досягається найсильніше поле розсіяння поблизу його особливих точок. Така система магнітів була названа оптимальною. Для кожної такої системи обчислені граничні значення полів розсіяння.

Оскільки сильні поля розсіяння, створені різними системами, мають ряд особливостей, то в роботі була проведена їх класифікація. Залежно від форми області локалізації сильних полів вони були розділені на три типи - лінійні, точкові і однорідні. Характерним для лінійних полів є те, що максимальні значення поля (або сингулярні точки) знаходяться на деякій лінії. Областю локалізації сильного лінійного поля є напівциліндр радіусом r, віссю якого служить ця напрямна лінія. Прикладом лінійного поля може також служити поле розсіяння, яке виникає по периметру граней паралелепіпеда або поблизу від напрямної лінії прямого циліндра, однорідно намагніченого уздовж своєї осі. Сильні магнітні поля розсіяння, які виникають, наприклад, в околиці вершини однорідно намагніченого конуса, піраміди або на лінії перетину заряджених площин магнітів, були названі точковими. Характерною для сильних однорідних полів розсіяння є велика область локалізації сильного поля і відсутність сингулярних точок на залежності поля розсіяння від координат.

У системах магнітів з однорідною намагніченістю магнітні заряди локалізовані на їх поверхні. На основі рішення варіаційної задачі показано, що в таких магнітах більш високі поля розсіяння виникають, якщо заряджена поверхня є плоскою, а її край є прямим. Тому при дослідженнях та аналізі різних магнітних систем переважно проводили розрахунок магнітів у формі паралелепіпедів і прямих призм.

Відкритою названо систему магнітів, у якої сильні поля виникають над плоскою поверхнею. Наприклад, для системи А - це площина XOY. Були визначені характерні параметри магнітів - кути при вершині секторів і оптимальний напрям намагніченості (кути ). З урахуванням оптимальних параметрів була одержана залежність для компонент сильного поля. У відкритій системі магнітів гранична залежність має вигляд: НХ(х) 2MS ln(а/x) - для одного магніта;

НХ(х) 4MS ln(а/x) -

для 2-х магнітів;

НХ(х) 33 MS ln(а/x)

- для 3-х магнітів;

НХ(х) 42MS ln(а/x)

- для 4-х магнітів. Результати розрахунків узагальнені в таблиці 1.

Таблиця 1 Гранична залежність поля НХ(r) і значення оптимальних кутів , для цієї залежності у відкритих системах з різним числом n магнітів. R - характерний розмір системи магнітів.

n	1	2	3	4
HХ	2MS ln(R/r)	4 MSln(R/r)	33MSln(R/r)	42MSln(R/r)
	= 900	1 = 2 = 900	1 = 2 = 3 = 600	1 = 2 = 3 = 4 = 450
1	- довільний	1 + 2 =	1 = 00	1 = 00
2			2 = 600	2 = 900

У закритих системах магнітів сильне поле локалізовано в замкнутому об'ємі між магнітами. Через симетрію воно в 2 рази вище, ніж у відкритих системах. Показано, що із збільшенням числа магнітів поле розсіяння монотонно збільшується згідно залежності

Н А(n)MSln(а/r),

де коефіцієнт А(n) - зростаюча функція числа магнітів n. Був одержаний вираз для поля розсіяння в закритій системі з довільною кількістю магнітів

НX(n)= 8MSln(R/r) n sin(/2n), (3)

де R - радіус замкнутої системи у формі циліндра великої висоти, що складається з 4n секторів. При n знайдено простий аналітичний вираз для граничного поля, яке може бути досягнуто в лінійній системі. Воно не може бути вищим, ніж це витікає з аналізу формули

НX = 4 MSln (R/r) . (4)

Слід зазначити, що закрита система з магнітів у формі призм із внутрішньою порожниною, по суті, є так званим циліндром Хальбаха. В роботі проведений розрахунок компоненти поля розсіяння НZ(x,z) для циліндра, зображеного. Показано, що цей циліндр є комбінацією чотирьох систем з 2-х магнітів із зазором = 0,01R, тобто (система В), повернутих відносно осі циліндра на кути 22,5 і 67,5. Як видно з проведеного аналізу, поле в порожнині циліндра Хальбаха є неоднорідним як за величиною, так і за напрямком. Компоненти градієнта поля можуть досягати значень

HZ/z 105-106 Е/см.

Дотепер вважалося, що поле в циліндрі Хальбаха є однорідним. Проведена оцінка максимального поля, яке може бути досягнуто в циліндрі Хальбаха, що складається з магнітів із намагніченістю MS = 1200 Гс. Так, для порожнини з внутрішнім радіусом r 0,001R поле складає НZ 100 000 Е. Для досягнення таких полів розсіяння магніти системи повинні мати не тільки високі значення поля НК, але і коерцитивну силу НС НZ. Це зв'язано з тим, що в 2-х секторах системи, компонента розмагнічуючого поля НZ направлена назустріч вектору MS.

Показано джерело точкового поля у формі циліндра, що складається з 4-х секторів, які намагнічені по бісектрисі сектору. Сильне поле HZ в точці О обумовлено зарядами на лінії перетину площин XOZ і YOZ. Поле HZ в цій системі є сумою двох лінійних полів і характеризується в малій околиці точки О залежністю

HZ 42 MSln(Н/r), де r (x2 + y2 + z2)1/2 -

відстань від точки О до точки визначення поля. Графік залежності HZ(х,у) при z = 0 зображені лінії рівної напруженості для цієї залежності.

Для системи, що складається з n секторів, залежність компоненти цього поля буде описуватися виразом

HZ 2MS nsin(/n)ln(Н/r).

У тому випадку, коли число секторів n , граничне значення точкового поля поблизу точки О можна обчислити за формулою

HZ 2MSln(Н/r). (5)

Якщо над циліндром розташувати такий же циліндр, то поле розсіяння в зазорі збільшиться в 2 рази. При цьому вектор намагніченості в кожному секторі другого циліндра має бути направлений від центру. В цьому випадку максимальне поле буде описуватися залежністю

HZ 4MS ln(Н/r).

Більш високі точкові поля досягаються в системі з конусних магнітів. Показано найпростіше джерело точкового поля, що складається з 2-х прямих конусів, однорідно намагнічених уздовж їх загальної осі симетрії ОХ. Сильне поле досягатиметься поблизу вершини конуса, тобто в околі точки О. Поле НX набуває найбільше значення, коли кут 550. У цьому випадку залежність матиме вигляд

HX 4,8MSln(R/r).

Показано, що це поле можна посилити шляхом оптимізації складніших симетричних систем з конічних магнітів. Одна з таких систем, що складається з 2-х пар магнітів, зображена. Два магніти типу 1 мають форму конуса, а магніти типу 2 мають форму півсфери з вирізом у вигляді конуса. Дві пари цих магнітів утворюють сферу. Система у формі сфери була вибрана для того, щоб спростити вирази для поля НХ. У цьому випадку до залежності поля НХ увійде тільки один характерний розмір магніта - радіус сфери R.

Для побудови систем з великими полями розсіяння кожна пара конусів розділяється на сектори радіальними площинами, що проходять через вісь конусів. Таке ускладнення забезпечує більш широкий вибір орієнтацій векторів намагніченості в системі. Передбачається, що кожний з секторів намагнічений однорідно і вектор MS лежить в площині, яка проходить через бісектрису кута сектора. При цьому вектор MS направлений паралельно ОЛН, яка утворює кути 1 (або 2) з віссю конуса. Параметрами, що розраховуються, були кути і кути . Оптимальні значення цих параметрів визначали за допомогою використання чисельних методів. У системі з 2-х пар конічних магнітів, розділених на 8 секторів, найбільше поле визначалося залежністю НХ 14MSln(r/R). У графічній формі така залежність зображена

Подальше ускладнення системи до 5 і 7 пар конічних магнітів, як показали чисельні розрахунки, збільшувало значення поля до НХ 18MSln(r/R). Зроблено припущення про те, що граничне поле лімітується залежністю НХ 6MSln(r/R). Розрахунки показують, що поле розсіяння поблизу точки О може приймати дуже високі значення HХ(у,z) 1,4105 Е при досяжних на практиці значеннях відстані r = 0.001R і MS = 1000 Гс. Таким чином, конічна система в порівнянні з системами магнітів іншої форми створює більш високі поля.

У всіх розглянутих вище системах магнітів сильні поля розсіяння були пов'язані з ефектами, що виникають поблизу краю заряджених площин. Ці системи магнітів відрізняються великим ступенем неоднорідності сильного поля. Поряд з цим були створені системи магнітів, що генерують однорідні поля розсіяння. Зображена система магнітів, в якій в зазорі між магнітами існує поле з напруженістю Н 4MS практично по всьому зазору шириною 2. Це поле можна вважати близьким до однорідного.

На відміну від лінійних і точкових полів, для однорідного сильного поля характерна відсутність на залежності HZ(х) сингулярних точок. Ступінь однорідності поля розсіяння відображає залежність поля HZ (верхня крива), яка розрахована для системи, зображеної

Відмітною особливістю сильного поля є те, що воно обумовлено компонентою поля розсіяння HZ, нормального до зарядженої поверхні, а не тангенціальною, як це було в системах, описаних вище. Якщо прийняти кут = 0, то залежність компоненти поля розсіяння буде мати такий вигляд

HZ 4MS + 4MS cos()(1-cos()). (6)

Із збільшенням числа магнітів в системі поле в зазорі зростатиме. Для системи, що складається з великого числа магнітів, граничне поле розсіяння не буде вищим, ніж

HZ 6MS.

У розділі 6 - «Сильні поля розсіяння в системах магнітів з неоднорідним розподілом намагніченості» розглянуті магніти у формі циліндра, у яких вектор намагніченості направлений по радіусу. Передбачалося, що радіальний розподіл намагніченості досягається завдяки радіальній кристалічній текстурі з віссю легкого намагнічування, направленою в кожній точці по радіусу циліндра. Поле анізотропії НК речовини магнітів передбачалося настільки великим, що виникаючі поля розсіяння практично не змінюють радіальний розподіл намагніченості у всіх точках магніта. З метою одержання аналітичних виразів для компонент поля розсіяння, зручних для аналізу, циліндр вважався нескінченним.

При радіальному напрямі намагніченості в циліндровому магніті з циліндричною порожниною радіусу r0, окрім поверхневих магнітних зарядів з густиною S = MS, виникають і об'ємні заряди з густиною V = MS/r. Зазначимо, що хоч густина об'ємних зарядів і зростає при наближенні до осі циліндру, заряд в об'ємі dv = 2rdr залишається кінцевим в цій точці.

При обчисленні максимальних полів не враховувався вплив зарядів на зовнішній поверхні магніту. Цього можна досягнути за допомогою спеціальних магнітопроводів. Для точок, які знаходяться на осі OZ, сумарне значення компоненти поля

HZ = HZv+ HZs

описується формулою

HZ = 2 MS {ln[(R + (z2 + R2 )1/2/(r0+ (r02 + z2)1/2]+ [r0/(r02 + z2)1/2]}. (7)

Вираз під знаком логарифма характеризує внесок об'ємних зарядів, а другий додаток - вплив поверхневих зарядів на внутрішній порожнині. Граничне значення компоненти поля HZ при r0 0 дорівнює

HZ = 2MS ln[2R/z].

Таким чином, при обчисленні поля HZ в залежності (7) можна обмежитися 1-м членом. Якщо над магнітом коаксіально розташувати ще один такий же магніт, але з протилежним напрямом намагніченості, то максимальне поле збільшиться в 2 рази.

Зіставляється розрахована залежність поля HZ(r) для точок на торцевій поверхні магніта (z = 0) при різних значеннях r0. Характерною особливістю поля розсіяння магніта з радіальною намагніченістю, як видно, є наявність великої області локалізації сильного поля r R. Представлені дані чисельних розрахунків указують на наявність сильних полів з сингулярними точками на напрямній циліндра. Якщо виготовити систему з 2-х таких магнітів, розташованих співісно, то у вузькому зазорі між ними радіус локалізації сильного поля буде дорівнюватиме діаметру циліндра

r 2R.

Для порівняння різних неоднорідних полів був введений інтегральний параметр - середнє поле Н. Величина середнього поля в зазорі об'ємом V обчислювалася за формулою

Н = (HZdV)/V

Таблиця 2 Значення середнього поля НZ при різній ширині зазора між циліндричними магнітами з радіальною намагніченістю

R* - радіус області усередневання поля НZ	R	R	R	R	0,5R	0,5R	0,5R
	0	0,01 R	0,1 R	0,2 R	0	0,01 R	0,1 R
Поле НZ	22,5	22,4 MS	21 MS	20 MS	32 MS	31 MS	30 MS

Компонента поля розсіяння НZ в зазорі між двома циліндричними магнітами може бути посилена, якщо вектор намагніченості MS в кожному циліндричному магніті має в кожній точці, крім радіальної компоненти Mr = MScos, також і осьову компоненту

MZ = MS sin,

де - кут між вектором MS і радіус-вектором r. У цьому випадку середнє поле буде найбільшим при

= /6,

коли

НZ 26MS 8MS.

Отже, у вузькому зазорі між циліндричними магнітами з радіальною намагніченістю середнє поле перевищує в два рази індукцію насичення речовини магніта.

Система, яка зображена, складається з 8 магнітів у формі призм, однорідно намагнічених по бісектрисі двогранного кута. Вона названа квазінеоднорідною. Подібність ії та системи, показаної, не тільки зовнішнє, але проявляється також і в однаковій залежності їх густини об'ємних зарядів V MS/r від відстані до центру циліндра r і близьких значеннях параметрів сильного поля.

Хоча в системі, показаної, об'ємних зарядів немає, але на сусідніх гранях між секторами виникають поверхневі заряди з густиною

S = 2MS sin(/8)

і утворюють деяке поле зарядів. Так, для системи з 4-х магнітів усереднене за обємом магніту значення

0,94MS/r,

а для 8-ми магнітів

0,97MS/r

мало відрізняються від V магніту з радіальною намагніченістю. Якщо число магнітів в системі велике, то

V = MS/r.

Подібність магніту з радіальною намагніченістю і системи магнітів проявляється також в картині полів розсіяння в цих системах. Обидві системи створюють точкове поле і величина максимального поля компоненти HZ системи з великим числом магнітів у вигляді призм дорівнює

HZ(r) 2MS ln(Н/r)

(дивись формулу (5)). У вузькому зазорі системи з 2-х таких магнітів, розташованих коаксіально, значення граничного поля характеризується залежністю

HZ(r) 4MSln(Н/r).

Крім цього, квазінеоднорідні системи, як і магніти з радіальною намагніченістю, мають велику область локалізації сильного поля. Це видно, де показані лінії рівної напруженості квазінеоднородної (точкової) системи з 4-х магнітів. Якщо здвоїти квазінеоднорідні магніти, то замість ізолінії з Н = 5500 Е буде розташована ізолінія з Н = 11000 Е. Середнє значення компоненти поля НZ у цій системі з пари таких магнітів становитиме НZ 20 MS. Якщо кожний магніт пари складається не з 4-х, а з 8 магнітів, то середнє поле в зазорі збільшується до

НZ 22 MS.

Отже, при рішенні певних задач система у формі циліндра з радіальною намагніченістю може бути замінена квазінеоднородною системою.

Квазінеоднорідна система, в порівнянні з розглянутим вище циліндром з радіальною намагніченістю, має відмінності в картині полів розсіяння усередині її порожнини. Так, в циліндровій порожнині круглого перетину системи з радіальною намагніченістю компонента поля Hr(r) 0, тоді як в порожнині квазінеоднорідної системи ця компонента поля розсіяння набуває високих значеннь HS(x,y) > 4MS поблизу її стінок.

У розділі 7 - «Особливості градієнта сильних полів розсіяння» показано, що сильне поле розсіяння в лінійних і точкових системах є не тільки сильним за величиною, але й дуже неоднорідним, тобто має великий градієнт Н. Проведене обчислення компонент тензора градієнта поля розсіяння для різних систем магнітів, які генерують сильні поля. Оцінені граничні значення градієнта поля для різних систем магнітів. Так, для системи А величини градієнта поля на малій відстані r від сингулярних точок характеризується залежністю |Н| 4MS(1/r). Для градієнта поля сингулярними є ті самі точки, що і для сильного поля. Вони розташовані на краях системи А при х = а, z = 0 і на осі OY. Оцінки показують, що градієнт поля в системах магнітів може досягати значень Н = 106 - 108 Е/см. Також встановлено, що в системах з постійних магнітів з гігантською магнітною анізотропією досягаються високоградієнтні поля, які співмірні з градієнтом поля в надпровідних магнітах з конічними наконечниками, виготовленими з матеріалів з високою індукцією.

Градієнт напруженості магнітного поля, поряд з його напруженістю, є важливою фізичною характеристикою магнітного поля, оскільки він впливає на інші фізичні параметри. Так, у високоградієнтному полі в речовині магніта поблизу сингулярних точок виникають механічні сили з великою густиною f (x,z) 4MS2/r. Механічні напруження в системі А, що пов'язані з градієнтом поля, не можуть перевищувати значень, які витікають із залежності

4MS2ln(a/x), (8)

з якої випливає, що 1-2 кГ/мм2.

У розділі 8 - «Перспективи практичного використання сильних полів» обговорюються питання застосування сильних полів в різних областях науки і техніки. Разглядаються фізичні основи застосування сильних полів в техніці магнітного запису, при створенні ЕПР мікроскопа, в біології і в сепараторах для розділення слабкомагнітних речовин.

Головними проблемами в техніці магнітного запису є збільшення густини записаної на носії інформації і підвищення надійності її зберігання. Один з шляхів рішення цієї проблеми полягає в можливості використання висококоерцитивних носіїв (НC 5 кЕ). У даний час застосування цих носіїв неможливе через відсутність головок, здатних намагнітити їx висококоерцитивний шар. При цьому висококоерцитивні носії потрібні як для горизонтального, так і для вертикального запису. Їх застосування дає можливість на порядок зменшити розмір магнітного відбитка. Крім того, висококоерцитивні носії будуть нечутливими або слабо чутливими до дії випадкових магнітних полів, тобто підвищується надійність збереження записаної інформації. Використовання таких носіїв особливо важливо при створенні різних архівних документів.

Показана схема головки для горизонтального запису з плівковими постійними магнітами. Одержані формули, за допомогою яких можна оцінити розміри відбитка на носії залежно від коерцитивної сили носія і його геометричних розмірів. Показано як змінюється поле над носієм при вiдаленнi від нього головки.

Описана конструкція магнітопровода для створення додаткового поля при записі інформації на носії. Наведена схема головки для вертикального запису і розглянута система магнітів для точкової головки

У дисертаційійній роботі вивчена також можливість використання різних джерел сильного поля (лінійних і точкових) для ЕПР-мікроскопа. Оскільки сильні поля розсіяння локалізовані в малому об'ємі, то їх можна визначити, якщо резонансна комірка ЕПР спектрометра має необхідну чутливість. Спектрометр, який використовувався в роботі, дав можливість зареєструвати резонансне поглинання 107-108 атомів. По лініях і поверхнях рівної напруженості для цих джерел був обчислений об'єм області, яка бере участь в резонансному поглинанні для заданої частоти.

Системи магнітів, які генерують сильні, високоградієнтні поля розсіяння можуть бути також використані в сепараторах для збагачення слабкомагнітних руд, а також в біології. Крім того, системи магнітів, що створюють поля розсіяння з великою областю локалізації сильного поля, можуть знайти застосування при розробці холодильних пристроїв на основі гігантського магнітокалоричного ефекту.

Висновки

В дисертаційній роботі розв'язана важлива наукова проблема фізики магнітних явищ - визначені фізичні закономірності, які забезпечують виникнення і стабільність сильних полів розсіяння з індукцією B > BS = 4MS в системах магнітів з гігантською анізотропією.

В ході проведення комплексних досліджень різних систем з постійних магнітів з гігантською магнітною анізотропією були одержані такі наукові і практикні результати:

1. На прикладах рішення магнітостатичних задач вперше обґрунтовано існування сильних магнітних полів розсіяння в різних системах магнітів з гігантською анізотропією і визначені умови їх виникнення. Показано, що для цього необхідно, щоб поле одноосної анізотропії речовини магніта було істотно більшим його індукції насичення: НК 4MS. Встановлено, що залежність тангенціальної компоненти поля розсіяння на малій відстані r від краю магніта є логарифмічною: H АMS ln(а/r), де А - деяка постійна для даної системи магнітів.

2. На підставі аналізу результатів проведених комплексних досліджень структури і магнітних властивостей гранульованих плівок Ag-Co, Со-Сu і острівцевих плівок Со-Сu встановлено, що гранульовані плівки Ag-Co проявляють гігантський магніторезистивний ефект (ГМР) з R/R до 30%. Встановлено, що ГМР-эфект плівок Ag-Co, Со-Сu і острівцевих плівок Со-Сu не пов'язаний з суперпарамагнетизмом гранул Со в шарах. На основі цих плівок виготовлені різні типи магніторезистивних датчиків для вимірювання сильних полів в інтервалі значень 1-25 кЕ.

3. На підставі вивчення розмірних властивостей доменної структури плівок із сплавів Ni-Fe і Ni-Fe-Co у вигляді вузьких смужок завтовшки h 0.1 мкм показано, що низькі значення коерцитивної сили НС 0.01Е досягаються в шарах, які знаходяться в однодоменному стані. При цьому шари мають великі значення коефіцієнта магнитоопору: R/R = 3-5 %. На основі тонких гранульованих плівок Ag-Co і плівок пермалою були виготовлені за допомогою конденсації у вакуумі датчики, призначені для вимірювання сильних, неоднорідних магнітних полів в широкому діапазоні значень.

4. Прямими вимірюваннями за допомогою магніторезистивних датчиків і ЕПР спектрометра експериментально доведена наявність сильних магнітних полів розсіяння. Найбільше поле, яке було зареєстроване ГMР датчиком і ЕПР спектрометром на системі з 2-х магнітів дорівнювало 17 і 19 кЕ відповідно, що в 2 рази перевищує індукцію насичення матеріалу магніта з SmCo5. Дослідження на магнітооптичній установці показали, що при використанні ферит-гранатових плівок в якості індикаторів з великим полем одноосної анізотропії (НК = 8 кЕ) можна визначити як конфігурацію сильних полів розсіяння, так і обчислити їх напруженість

...