{"id":37,"date":"2015-12-03T13:32:00","date_gmt":"2015-12-03T13:32:00","guid":{"rendered":"http:\/\/labfiz.uwb.edu.pl\/lab\/magmicroscope\/?page_id=37"},"modified":"2016-01-28T07:36:29","modified_gmt":"2016-01-28T07:36:29","slug":"37-2","status":"publish","type":"page","link":"http:\/\/labfiz.uwb.edu.pl\/lab\/magmicroscope\/?page_id=37&lang=pl","title":{"rendered":"Podstawy fizyki domen magnetycznych i proces\u00f3w magnesowania"},"content":{"rendered":"

Domeny magnetyczne s\u0105 mikroobszarami (o rozmiarach zwykle rz\u0119du mikrometr\u00f3w), w kt\u00f3rych namagnesowanie jest jednorodne (zar\u00f3wno ze wzgl\u0119du na kierunek jak i amplitud\u0119). Rozwa\u017cmy warstw\u0119 magnetyka, w kt\u00f3rej wektor magnetyzacji ustawia si\u0119 tylko wzd\u0142u\u017c osi prostopad\u0142ej do powierzchni pr\u00f3bki. W takim przypadku najcz\u0119\u015bciej analizuje si\u0119 model paskowej struktury domenowej schematycznie przedstawiony na rys. F1. Pod wp\u0142ywem zewn\u0119trznego pola magnetycznego H zwi\u0119ksz\u0105 si\u0119 obj\u0119to\u015b\u0107 domen, w kt\u00f3rych orientacja wektora magnetyzacji M jest zgodna z polem H. W dalszym opisie b\u0119dzie wykorzystywany parametr zredukowanej magnetyzacji m, kt\u00f3ry mo\u017cna zdefiniowa\u0107 na podstawie rozmiar\u00f3w struktury domenowej m(H)=(d+(H)-d-(H))\/(d+(H)+d-(H)).<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Rysunek F1<\/b> Model paskowej struktury domenowej w polu magnetycznym.<\/p>\n

Do badania proces\u00f3w magnesowania oraz do wizualizacji struktury domenowej wykorzystuje si\u0119 efekt Faradaya (Rys. F2) – p\u0142aszczyzna liniowo spolaryzowanego \u015bwiat\u0142a, po przej\u015bciu przez magnetyk, ulega skr\u0119ceniu o k\u0105t +fi<\/b> lub -fi<\/b> w zale\u017cno\u015bci od tego czy zwrot wektora magnetyzacji jest zgodny czy przeciwny do kierunku propagacji \u015bwiat\u0142a. Zgodnie z prawem Malusa nat\u0119\u017cenie \u015bwiat\u0142a po przej\u015bciu przez domen\u0119 jest proporcjonalne do:<\/p>\n

Cos2<\/sup>(alpha +\/- fi )<\/b><\/p><\/blockquote>\n

gdzie alpha<\/b> jest k\u0105tem pomi\u0119dzy p\u0142aszczyznami g\u0142\u00f3wnymi. Odpowiednio obracaj\u0105c jednym z polaryzator\u00f3w mo\u017cna wi\u0119c wygasi\u0107 \u015bwiat\u0142o przechodz\u0105ce przez domeny o okre\u015blonym zwrocie wektora magnetyzacji co przedstawiono na rysunku F2. Okr\u0105g\u0142e wstawki na tym rysunku ilustruj\u0105 rzeczywiste obrazy struktur domenowych zarejestrowanych kamer\u0105 CCD przy r\u00f3\u017cnych po\u0142o\u017ceniach analizatora.<\/p>\n

\"\"\"\"<\/p>\n

Rysunek F2<\/b> Wizualizacja struktury domenowej przy wykorzystaniu efektu Faradaya. Rysunki A i B odpowiadaj\u0105 dw\u00f3m po\u0142o\u017ceniom analizatora – polaryzatora . (Animacja wizualizacji domen magnetycznych <\/a>)<\/p>\n

Cz\u0119sto \u015bwiat\u0142o przechodz\u0105ce przez obszar pr\u00f3bki zawieraj\u0105cy wiele domen skupiane jest na pojedynczym detektorze w\u00f3wczas sygna\u0142S(H)<\/b> na nim rejestrowany mo\u017cna powi\u0105za\u0107 z magnetyzacj\u0105 pr\u00f3bki m wzorem:<\/p>\n

S(H)=a + b*m(H)<\/b><\/p><\/blockquote>\n

Wsp\u00f3\u0142czynniki a<\/b> i b<\/b> zale\u017c\u0105 od warto\u015bci k\u0105t\u00f3w alpha<\/b> i fi<\/b>. Pomiar sygna\u0142u S, przy r\u00f3\u017cnej warto\u015bci zewn\u0119trznego pola magnetycznego H przyk\u0142adanego do pr\u00f3bki pozwala wi\u0119c na okre\u015blenie krzywej magnesowania pr\u00f3bki m(H)<\/b><\/p>\n

Nasz dost\u0119pny poprzez Internet , uk\u0142ad pomiarowy wyposa\u017cony jest w detektor oraz kamer\u0119 CCD (zawieraj\u0105c\u0105 siatk\u0119 detektor\u00f3w). Uk\u0142ad ten umo\u017cliwia wi\u0119c Internaucie pomiar zar\u00f3wno krzywej namagnesowania m(H) <\/b>jak i rejestracj\u0119 obraz\u00f3w struktur domenowych dla wybranych warto\u015bci pola magnetycznego. Rysunek F3 ilustruje proces namagnesowania cienkiej warstwy magnetycznej zarejestrowany z wykorzystaniem kamery CCD i pojedy\u0144czego detektora \u015bwiat\u0142a. Z jego analizy wida\u0107, \u017ce zwi\u0119kszaj\u0105c amplitud\u0119 pola magnetycznego H<\/b> zwi\u0119ksza si\u0119 obj\u0119to\u0107 domen z wektorem magnetyzacji o zwrocie zgodnym ze zwrotem H<\/b>, zwi\u0119ksza si\u0119 warto\u0107 m<\/b>. Pr\u00f3bka przechodzi w stan monodomenowy gdy |H|>Hs<\/sub><\/b> – pola nasycenia. Zmniejszaj\u0105c pole od wartoci |H|>Hs<\/sub><\/b> pojawiaj\u0105 si\u0119 domeny z magnetyzacj\u0105 o zwrocie przeciwnym do H<\/b> w polu Hn<\/sub><\/b> (Hn<\/sub><\/b> cz\u0119sto nazywa si\u0119 polem nukleacji). Warto\u0107 Hn<\/sub><\/b> jest mniejsza od Hs<\/sub>.<\/b>Oberwujemy zjawisko histerezy magnetycznej. Do dowiadczenia internetowego wybrano pr\u00f3bk\u0119 – warstw\u0119 granatu, w kt\u00f3rej efekt histerezy w niewielkich polach (niewielkich w por\u00f3wnaniu z Hn<\/sub><\/b> i Hs<\/sub><\/b>) mo\u017cna pomin\u0105\u0107.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Rysunek F3<\/b> Przyk\u0142adowa krzywa histerezy i obrazy struktur domenowych zarejestrowane z wykorzystaniem naszego uk\u0142adu pomiarowego (animacja procesu przemagnesowania<\/a>). Do bardziej szczeg\u00f3\u0142owej analizy wybrano prostok\u0105t o wymiarach 20×10 mikrometr\u00f3w.<\/p>\n

Z domenami magnetycznymi poza ciekaw\u0105 fizyk\u0105 mo\u017cna wi\u0105za\u0107 tak\u017ce bardzo popularne zastosowanie w postaci masowych pami\u0119ci magnetycznych tak cz\u0119sto wykorzystywanych teraz w technologiach cyfrowych (komputery) czy przy badaniach geomagnetycznych ziemi (pami\u0119\u0107 -historia magnetyczna ziemi).<\/p>\n

Dodatkowe materia\u0142y mo\u017cna znale\u017a\u0107:<\/p>\n