WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Третья глава посвящена описанию результатов экспериментов по исследованию колебаний 180° ДГ в объеме и на поверхности образцов аморфного магнитомягкого ферромагнетика состава Fe76,5Cu1Nb3Si13,5B6 в вакууме и атмосфере паров воды, метилового и гептилового спиртов при комнатной температуре. На рис. 1 представлены зависимости относительной амплитуды колебаний ДГ /0 от частоты внешнего магнитного поля в условиях адсорбции молекул воды. Кривая соответствует давлениям паров воды от 10-3 до 400 Па и характеризуется релаксационной частотой fr = 10 кГц. Увеличение давления паров воды в ячейке приводит к существенному уменьшению релаксационной частоты (кривые 2 – 5), которое наблюдается в интервале давлений паров воды от 0,4 кПа до 1,3 кПа (см. рис. 2).

Рис. 1.

Зависимости относительной амплитуды колебаний ДГ на поверхности образцов для различных давлений паров воды: (1) 10-3 – 400 Па, (2) 800 Па, (3) 1000 Па, (4) Па, (5) 1900 Па.

Рис. 2.

Зависимость релаксационной частоты колебаний ДГ на поверхности образцов от давления паров воды в ячейке с образцом.

Рис. 3.

Зависимость амплитуды колебаний ДГ на поверхности образцов от частоты магнитного поля: в вакууме (1) и при адсорбции метилового спирта с давлением р = 10 кПа (2).

Эксперимент по изучению влияния адсорбции метилового спирта проводился аналогичным образом. Релаксационная частота доменной границы на поверхности исходного аморфного ферромагнетика в вакууме составила 13,5 кГц; напуск паров метилового спирта с давлением порядка 10 кПа привел к уменьшению релаксационной частоты до 2,6 кГц, т.е.

примерно в 5 раз (см. рис. 3).

Исследование, проведенное индукционным методом, показало, что амплитуда колебаний ДГ в объеме образцов в диапазоне частот 20 Гц – 20 кГц остается постоянной и не зависит от газовой среды, в которой находится образец.

Обнаруженные эффекты полностью обратимы: вакуумирование ячейки с образцом при комнатной температуре приводит к восстановлению первоначальной зависимости (f).

Помимо уменьшения релаксационной частоты колебаний ДГ на поверхности аморфных лент, с ростом давления паров воды и метилового спирта в ячейке с образцом наблюдался обратимый эффект уменьшения амплитуды колебаний ДГ при очень малой частоте внешнего магнитного поля (см. рис. 4, 5), что в нашем случае эквивалентно уменьшению статической начальной магнитной восприимчивости всего образца. Это заключение было подтверждено прямыми измерениями смещения положения доменной границы в постоянном поле под влиянием адсорбции молекул воды и метилового спирта.

Напуск паров гептилового спирта (С7Н15ОН) в ячейку с образцом при различных давлениях вплоть до давления насыщенных паров при комнатной температуре не приводил к изменению амплитуды колебаний ДГ на поверхности при частотах перемагничивающего поля в диапазоне 20 Гц – 20 кГц. Однако напуск паров метилового спирта в ячейку с Рис. 4.

Зависимость амплитуды колебаний ДГ при частоте перемагничивания 80 Гц и амплитуде 80 А/м от давления паров воды в ячейке с образцом.

Рис. 5.

Зависимость относительной амплитуды колебаний ДГ на поверхности аморфного ферромагнетика от давления паров метилового спирта в ячейке с образцом. Амплитуда магнитного поля – 300 А/м, частота – 270 Гц.

образцом после того, как из нее был откачан гептиловый спирт, не влиял на магнитные свойства аморфного ферромагнетика.

Таким образом, оказалось, что адсорбция молекул гептилового спирта приводит к неожиданному результату: адсорбированные молекулы С7Н15ОН сами не изменяют магнитных свойств образца, но блокируют действие на эти свойства молекул СН3ОН.

Также в третьей главе построена модель, объясняющая наблюдаемые в настоящей работе эффекты, соответствующие образованию и разрушению слабых водородных связей между адсорбированными молекулами и гидратным покрытием реальной поверхности образца.

Предполагается, что на поверхности образца существуют микропоры размером ~ 20, которые при адсорбции заполняются молекулами воды или метилового спирта, образующими в них жидкую фазу. Благодаря поверхностному натяжению в микропорах возникают микродефекты.

Релаксационная частота ДГ характеризует величину силы эффективного трения, действующую на движущуюся ДГ. Движущаяся ДГ взаимодействует с флуктуациями плотности микродефектов, что и вызывает уменьшение частоты релаксации ДГ. Возникающие микродефекты также вызывают возникновение поверхностной магнитной анизотропии в аморфном ферромагнетике. Если легкая ось поверхностной магнитной анизотропии ориентирована перпендикулярно поверхности, то это в свою очередь приведет к появлению нормальной составляющей намагниченности на поверхности образца, причем знаки нормальной составляющей намагниченности в доменах будут разными и, следовательно, будут иметь разные знаки эффективные магнитные заряды на поверхности. Возникающее магнитное поле рассеяния увеличит эффективную возвращающую силу, действующую на ДГ при ее смещении из положения равновесия в магнитном поле. Следовательно, статическая начальная магнитная восприимчивость образца уменьшится.

Принципиально иное поведение образцов при адсорбции гептилового спирта объясняется тем, что размер его молекул в несколько раз превышает размеры молекул метилового спирта и воды, что не позволяет гептиловому спирту адсорбироваться в микропорах с образованием жидкой фазы, и не появляется механическое напряжение за счет поверхностного натяжения вогнутой поверхности жидкости.

Следовательно, не возникают и поверхностные магнитные микродефекты.

В заключении сформулированы основные результаты, полученные в ходе выполнения настоящей диссертационной работы:

1. Проведены экспериментальные исследования колебаний 1800 ДГ в объеме и на поверхности образцов аморфного магнитомягкого ферромагнетика состава Fe76,5Cu1Nb3Si13,5B6 в вакууме, атмосфере паров воды, а также метилового и гептилового спиртов.

2. Обнаружен эффект быстрого уменьшения амплитуды колебаний 1800 ДГ в приповерхностной области аморфного ферромагнетика состава Fe76,5Cu1Nb3Si13,5B6 в вакууме по сравнению с объемом при возрастании частоты перемагничивающего поля. Наблюдаемый эффект объяснен взаимодействием ДГ с макродефектами на поверхности образца и возникновением вследствие этого нестационарного хаотического движения приповерхностной части ДГ, сопровождающегося усилением торможения ДГ в приповерхностной области.

3. Обнаружено обратимое влияние слабой адсорбции, протекающей по механизму образования водородных связей, на движение 1800 ДГ в приповерхностной области аморфного ферромагнетика состава Fe76,5Cu1Nb3Si13,5B6: при адсорбции молекул воды и метилового спирта наблюдалось уменьшение релаксационной частоты ДГ в 2,5 и в 5 раз, соответственно.

4. Обнаружено обратимое влияние слабой адсорбции, протекающей по механизму образования водородных связей, на начальную статическую магнитную восприимчивость аморфных ферромагнитных образцов: при адсорбции молекул воды и метилового спирта она уменьшалась в 3,5 и в 2 раза, соответственно.

5. Показано, что влияние слабой адсорбции одноатомных спиртов на магнитные свойства магнитомягкого аморфного ферромагнетика существенно зависит от размера адсорбируемых молекул.

Адсорбция молекул гептилового спирта, размер которых в несколько раз больше, чем размер молекулы метилового спирта, не приводит к изменению магнитных свойств ферромагнетика.

6. Для объяснения наблюдаемых эффектов предложена модель, предполагающая наличие на поверхности ферромагнетика микропор размером ~ 20. Молекулы воды или метанола образуют жидкую фазу при заполнении таких пор, вследствие этого возникает поверхностное натяжение, и образуются магнитные микродефекты.

Магнитные микродефекты тормозят движущуюся ДГ, что объясняет уменьшение релаксационной частоты ДГ на поверхности образцов.

7. Предложенная модель развита с целью объяснения наблюдаемого эффекта уменьшения начальной статической магнитной восприимчивости. Поверхностное натяжение в микропорах, покрывающих поверхность ферромагнетика, обусловливает возникновение механического напряжения в приповерхностном слое, которое благодаря магнитострикции приводит к появлению перпендикулярной поверхностной магнитной анизотропии. В свою очередь перпендикулярная магнитная анизотропия увеличивает возвращающую силу, действующую на ДГ, что и объясняет уменьшение магнитной восприимчивости. Размеры молекул гептилового спирта сравнимы с размерами микропор, поэтому их адсорбция не приводит к плотному заполнению микропор, и, в результате, влияние адсорбции гептилового спирта на магнитные свойства аморфного ферромагнетика отсутствует.

Публикации по теме диссертации:

1. Zubov V. E., Kudakov A. D., Tsepelev V. S., Sheftel E. N., Fedulova T. S., Zakharova A. Yu., Shmakova K. Yu. Local magnetooptical investigation of improved amorphous ribbons FeCuNbSiB // Proceedings of the Moscow International Symposium on Magnetism.

1999. P.2. p. 317-319.

2. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С.

Особенности перемагничивания аморфного ферромагнетика при адсорбции молекул воды // Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники. Сборник трудов XVII международной школысеминара. Москва. 2000. с. 713-716.

3. Zubov V. E., Kudakov A. D., Levshin N. L., Fedulova T. S. The influence of adsorption of water molecules on magnetic susceptibility of amorphous ferromagnets // Proceedings of the 3-rd European Conference on Magnetic Sensors & Actuators. Dresden. Germany. 2000.

4. Zubov V. Е., Kudakov А. D., Levshin N. L., Fedulova T. S. The influence of reversible adsorption of water molecules on the domain wall dynamics in amorphous ferromagnets // Abstracts of 19-th European Conference on Surface Science. Madrid. Spain. 2000.

5. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Влияние термовакуумной обработки на динамику доменной границы в аморфном ферромагнетике при слабой адсорбции // «Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники». Сборник трудов XIII международной школы-семинара. 2002. с. 246-248.

6. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С.. Влияние адсорбции метилового спирта на статистическую и динамическую магнитную восприимчивость аморфного ферромагнетика // Новые Магнитные Материалы Микроэлектроники». Сборник трудов XIV международной школы-семинара. 2004. с. 203-205.

7. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Федулова Т. С. Аномальное поверхностное торможение доменной границы в аморфном ферромагнетике // Письма в ЖЭТФ. том 71. вып.1. 2000. с. 34-37.

8. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Влияние слабосорбированных молекул воды на динамику доменной границы в аморфном ферромагнетике // Письма в ЖЭТФ. том 72. вып.4.

2000. с. 289-293.

9. Zubov V. E., Kudakov A. D., Levshin N.L., Fedulova T.S. The influence of adsorption of water molecules on magnetic susceptibility of amorphous ferromagnets // Sensors and Actuators. A91. 2001. р. 214217.

10. Zubov V. E., Kudakov A. D., Levshin N. L., Fedulova T. S. The influence of reversible adsorption of water molecules on the domain wall dynamics in amorphous ferromagnets // Surface Science. V.482-485.

2001. p. 330-334.

11. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С., Зайцева А. В., Цепелев В. С. Торможение доменной границы ферромагнетика дефектами, образованными в процессе слабой адсорбции молекул воды // Вестник Московского университета.

Серия 3. Физика. Астрономия. 2002. №2. с. 52-57.

12. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С.

Изменение динамики доменной границы в аморфном ферромагнетике при адсорбции молекул метанола // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. 2004.

№4. с. 49-51.

13. Зубов В. Е., Кудаков А. Д., Левшин Н. Л., Федулова Т. С. Влияние обратимой адсорбции метилового спирта на процесс перемагничивания ферромагнетика // Письма в ЖТФ. т.75. вып.1.

2005. с. 134-136.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»