Магнітне насичення - автоматизована інтернет-система формування баз даних репродуктивних і

Магнітне насичення - стан парамагнетика або феромагнетика. при якому його намагніченість J досягає граничного значення J ¥ - намагніченості насичення. не міняв при подальшому збільшенні напруженості намагнічує поле.

У разі ферромагнетиков J ¥ досягається при закінченні процесів так званого технічного намагнічування:

а) зростання доменів з магнітним моментом, орієнтованим по осі легкого намагнічення, в результаті процесу зміщення кордонів доменів;

б) повороту вектора намагніченості зразка в напрямку намагнічує поле (так званого процесу обертання);

і парапроцесса - збільшення під дією сильного зовнішнього поля числа спінів, орієнтованих по полю, за рахунок спинив, що мають антипаралельну орієнтацію. На практиці зазвичай отримують технічне магнітне насичення (при 20 ° С в полях від декількох е до

10 4 е), так як для здійснення парапроцесса (далеко від точки Кюрі) потрібні дуже сильні поля. У разі парамагнетиків стан, близьке до насичення, досягається в полях

10 3 ка / м) при температурах

Матеріали з величезною магнітної енергією анізотропії мають дуже великий у порівнянні з відповідними матеріалами на основі групи Fe енергією магнітної анізотропії. Вона полягає в тому, що існує нерівноцінність енергії намагнічування по осях кристала. Наприклад, в гексагональном кристалі металу диспрозия Dy (рис. 1а) вісь легкого намагнічування (уздовж якої енергія намагнічування мала) лежить в напрямку, перпендикулярному до гексагональної осі с, а вздовж осі з кристала намагнічування відбувається з працею; магнітне насичення досягається при додатку великого поля Н (рис. 1б) (с - вісь важкого намагнічування). Магнітоанізотропние властивості кристалів характеризуються константою магнітної анізотропії К1. величина якої пропорційна різниці енергій намагнічування кристала в напрямку важкого і легкого намагнічування. Великі енергії магнітної анізотропії, властиві рідкоземельних речовин, відіграють вирішальну роль при створенні матеріалів для постійних магнітів. З'єднання SmCo5. NdCo5 завдяки високим К1 і Is при відповідній технологічній обробці дозволяють отримати рекордні для подібних матеріалів коерцитивної сили (до 10 4 Е) і величезні магнітні енергії для постійних магнітів (твір Нc Is

10 6 Гс Е), що на два порядки більше, ніж відповідні енергії для магнітів з металів групи Fe.

Магнітна анізотропія в гексагональном кристалі диспрозия. а - орієнтація поля вздовж напрямку легкого і важкого намагнічування. б - криві намагнічування вздовж напрямку легкого і важкого намагнічування.

Високі магнітні енергії для постійних магнітів і відповідні значення магнітного насичення дає можливість виготовляти магніти в кілька десятків разів сильніше, ніж магніти на основі металів групи Fe; вони отримали широке застосування там, де потрібно створювати сильні магнітні поля при мінімальній вазі і габаритах: магніти для мініатюрних електромоторів, в магнітофокусірующіх системах електронних мікроскопів, в потужних електронних лампах магнетронах.

Іншим прикладом є матеріали з високим магнітним насиченням. Ці матеріали необхідні для виготовлення сердечників електромагнітів та інших пристроїв для отримання сильного магнітного поля. До сих пір для цієї мети використовуються Fe і деякі Fe-Co-сплави, що володіють досить високими намагніченості насичення Is. На основі рідкоземельних елементів можна приготувати матеріал, у якого Is набагато більше. Рідкоземельні атоми мають великі величини Мат. Причина - відсутність "заморожування" орбітального моменту в кристалах, а також те, що в f-оболонках, відповідальних в цих атомах за магнетизм, в створенні Мат можуть брати участь сім спінових магнітних моментів, тоді як в атомах групи Fe таких моментів п'ять. Завдяки цій обставині багато рідкоземельні метали (Gd, Dy. Tb, Er. Eu) мають величини Is (при 0 К) більш високі, ніж Fe і Fe-Co-сплави. Наприклад, Dy має величину Is в 1,7 рази більшу, ніж Is для Fe (для Dy при 0 К величина Is = 3000 Гс, тоді як для Fe вона при тій же температурі дорівнює 1720 Гс). Однак використання таких металів, як Dy. Ho, Er. в поликристаллическом стані практично неможливо, так як поле магнітного насичення Hs для них надзвичайно велике (

10 6 Е). Причина цього - існування в них величезної енергії магнітної анізотропії.

Кристалографічні напрямки у заліза і у нікелю називаються напрямками легкого намагнічування, оскільки стан магнітного насичення уздовж цих напрямків досягається в мінімальних магнітних полях; інші напрямки є напрямками важкого намагнічування. Площа, укладена між напрямками важкого і легкого намагнічування або різниця між енергією важкого і легкого намагнічування називається енергією магнітного насичення.
При низьких температурах всі спини паралельні, що і обумовлює магнітне насичення. Зі збільшенням температури, внаслідок зростання теплового руху атомів і, таким чином, зменшення ступеня упорядкування напрямків спинив електронів в сусідніх атомах, напруженість магнітного поля ферромагнетиков, створеного сильним зовнішнім магнітним полем, зменшується. Таким чином зменшуються магнітна сприйнятливість, проникність, намагніченість при насиченні. Поблизу точки Кюрі ферромагнетизм зникає спочатку повільно, а потім швидко, поки не досягається температура Кюрі, і матеріал стає парамагнітним. Вплив температури на феромагнітні властивості заліза, нікелю і кобальту наведено на рис. 44, де по осі ординат відкладено відношення намагніченості при температурі Т до намагніченості при абсолютному нулі, по осі абсцис - відношення абсолютної температури до температури Кюрі. Залежність магнітного насичення від температури в зазначених координатах описується однією і тією ж для розглянутих феромагнітних тел (Fe, Ni, Co) кривої. Температура Кюрі дорівнює: 768 ° С для заліза, 360 ° С для нікелю, 1150 ° С для кобальту і 16 ° С для гадолінію.
У для вивчення структури меж розділу в nc-Fe (d = 10-15 нм) були використані методи магнітного післядії (after-effect) і магнітного насичення. Магнітне післядія є тимчасовою залежність магнітної сприйнятливості після розмагнічування. Відпал nc-Fe при Т = 350-500 К приводив до незворотних змін спектра магнітного післядії; одночасно з цим спостерігалася тимчасова залежність магнітного післядії. Подібні зміни обумовлені переорієнтацією атомів, пов'язаної зі зменшенням вільних обсягів у межах розділу.
Вимірюючи намагніченість вздовж осі в напрямку довжини аморфної стрічки, можна спостерігати явище магнітного насичення і петлю гістерезису, точно такі ж, як і в звичайних кристалічних феромагнетиках. Звідси випливає, що в аморфних металевих стрічках внутрішня намагніченість розбита на частини - магнітні домени. Припускають, що намагнічування аморфних металів відбувається шляхом переміщення кордонів магнітних доменів і обертання вектора спонтанної намагніченості.
У феромагнетиків всередині кожного домена магнітні моменти атомів розташовані паралельно один одному в одному напрямку, тому кожен домен спонтанно намагнічений до величини магнітного насичення. Вектора намагніченості доменів ферромагнетиков за відсутності зовнішнього магнітного поля орієнтовані таким чином, що результуюча намагніченість зразка в цілому, як правило, дорівнює нулю.
Магнітопружний (магнітомеханічне) резонанс обумовлений залежністю модуля Юнга Ен від магнітного поля, яка, в свою чергу, з'являється з-за додавання до пружної деформації магнітострикційному деформації, що залежить від орієнтації вектора намагніченості. Найбільше відміну модуля Юнга в стані магнітного насичення від модуля Юнга в розмагніченого стані спостерігається в зразку з високою магнітострикцією і з поперечної магнітною анізотропією, коли вектори намагніченості доменів розташовані перпендикулярно напрямку додатка поля. Такий стан створюється за допомогою відпалу в поперечному магнітному полі. До аморфної стрічці з поперечної анізотропією уздовж її довжини прикладається постійне магнітне поле Н і змінне поле з малою амплітудою. Змінне поле через ефект магнітострикції викликає коливання розмірів зразка з частотою, в два рази більшої частоти магнітного поля. Уздовж зразка поширюється пружна хвиля. Резонанс спостерігається, коли на довжині зразка L укладається ціле число n полуволн. Феро і феррімагнітниє речовини (в тому числі і мінерали) мають ряд особливостей, що відрізняють їх від діа- і парамагнетиків. До них відносяться залежність намагніченості магнітної сприйнятливості від напруженості зовнішнього магнітного поля і від попереднього магнітного стану (гістерезис); досягнення магнітного насичення в сильних магнітних полях; наявність областей мимовільного намагнічування (доменів), що мають власну намагніченість майже до насичення навіть у відсутності зовнішнього поля; залежність магнітних характеристик від температури і існування особливої ​​температури - точки Кюрі, вище якої речовина втрачає перераховані особливості і стає парамагнетиком.

1. Киренский Л. В. Магнетизм, 2 видавництва. М. 1967; Вонсовський С. В. Магнетизм, М. 1971.

Необхідна підтримка вбудованих фреймів.