Title
Magnetoimpedansni efekat amorfnih žica sa magnetno mekim svojstvima
Creator
Orelj, Jelena, 1985-
CONOR:
25643879
Copyright date
2024
Object Links
Select license
Autorstvo-Deliti pod istim uslovima 3.0 Srbija (CC BY-SA 3.0)
License description
Dozvoljavate umnožavanje, distribuciju i javno saopštavanje dela, i prerade, ako se navede ime autora na način odredjen od strane autora ili davaoca licence i ako se prerada distribuira pod istom ili sličnom licencom. Ova licenca dozvoljava komercijalnu upotrebu dela i prerada. Slična je softverskim licencama, odnosno licencama otvorenog koda. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/rs/deed.sr_LATN Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Inventory ID
3738
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 26.09.2024.
Other responsibilities
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Kragujevcu
Faculty
Fakultet tehničkih nauka
Alternative title
Magnetoimpedance effect of soft magnetic amorphous wires
: doctoral disertation
Publisher
[J. M. Orelj]
Format
VI, 99 listova
Abstract (sr)
U okviru disertacije su istraživani fenomeni koji pripadaju naučnoj
oblasti razvoja savremenih senzora na bazi magnetoimpedansnih (MI) elemenata
načinjenih od amorfnih metalnih legura na bazi kobalta i legura na bazi gvožđa
(žice sastava Co68.15Fe4.35Si12.5B15, Co72.5Si12.5B15 i Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9). Sve legure
pripadaju materijalima sa magnetno mekim svojstvima, što je prvi preduslov za
izraženi MI-efekat (promena impedanse pod uticajem spoljašnjeg jednosmernog
magnetnog polja Hex pri određenim frekvencijama f naizmenične struje koja
protiče kroz uzorak). Dakle, centralna istraživanja su sprovedena u domenu
funkcionalne zavisnosti impedanse Z (Hex, f).
Za potpunu analizu MI-efekta pored modula impedanse, detaljno su
analizirane i zavisnosti realnog MR (Hex, f) i imaginarnog dela MX (Hex, f)
impedanse. Time je omogućena analiza promene dubine magnetnog prodiranja
δm(Hex, f)korišćenjem eksperimentalnih podataka za magnetootpornost MR (Hex, f),
dok je za analizu magnetne permeabilnost μ (Hex, f) neophodno i poznavanje
zavisnosti magnetoreaktanse MX (Hex, f).
Uporedna istraživanja zavisnosti magnetne dubine prodiranja od
frekvencije i magnetnog polja δm (Hex, f) kod amorfnih žica sastava
Co68.15Fe4.35Si12.5B15i Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9 su pokazala da se kod legure na bazi kobalta
dostižu za red veličine niže vrednosti dubine prodiranja i za red veličine
više vrednosti MI-odnosa (nekoliko stotina procenata kod legure na bazi
kobalta naspram nekoliko desetina procenata kod legure na bazi gvožđa).
Optimalne radne frekvencije MI-elemenata su definisane potrebom
izbegavanja dominantnog uticaja longitudinalne anizotropije, tj. dinamike
magnećenja domena u unutrašnjosti amorfnih žica, koja značajno smanjuje
osetljivost mikromagnetnog senzora. Potrebno je ostvariti dominantan uticaj
cirkularne anizotropije, tj. mehanizam rotacije vektora magnetizacije u
domenima raspoređenim po obodu žice. Najveće vrednosti osetljivosti MIelementa su evidentirane kod amorfnih žica legure Co68.15Fe4.35Si12.5B15 pri
frekvencijama 4-5 MHz, a dostignute vrednosti su oko 0,4 %/A/m.
Abstract (en)
The development of advanced sensors based on magnetoimpedance (MI) elements
prepared on cobalt-based (Co68.15Fe4.35Si12.5B15 and Co72.5Si12.5B15) and iron-based
(Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9) amorphous alloys was investigated. All investigated alloys are soft
magnetic materials, which is the first prerequisite for a pronounced MI effect (impedance
change under the influence of an external DC magnetic field Hex at certain frequencies f of
alternating current flowing through the sample). Thus, the central research in the
dissertation is the behavior of the impedance on magnetic field and frequency Z (Hex, f).
In addition to the investigation of the MI-effect by MI-modulus Z (Hex, f), a complete
analysis of two crucial MI-parameters: penetration depth δm (Hex, f), and relative magnetic
permeability of wire μw (Hex, f) were performed by exploiting all three electrical MIelement components MR (Hex, f), MX (Hex, f), and Z (Hex, f). A theoretical impedance model
for a cylinder, which includes both magnetoresistance MR and magnetoreactance MX, has
been successfully used to estimate the magnetic permeability values μ (Hex, f).
Comparative studies of the dependence of the skin depth on the magnetic field and
frequency δm (Hex, f) in amorphous wires of Co68.15Fe4.35Si12.5B15 and Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9
alloys have shown that the cobalt-based alloy attains an order of magnitude lower values
of penetration depth and for an order of magnitude higher MI-ratio (several hundred
percent in cobalt-based alloy vs. several tens of percent in iron-based alloy).
The optimal frequencies of MI-elements are selected to avoid the dominant
influence of longitudinal anisotropy, i.e. dynamics of magnetization of domains in the core
of wires, which significantly reduces the sensitivity of the micromagnetic sensor.
Therefore, it is necessary to realize the dominant influence of the skin effect on circular
anisotropy, i.e. mechanism of magnetization vector rotation in domains distributed on the
shell of the cylinder. In these conditions of strong skin effect, the values of the skin depth
are about one-tenth of the wire radius, and the influence of the magnetic field on the
increase of the penetration depth (i.e. on the decrease of the impedance) is pronounced.
The highest sensitivity of the MI-elements was recorded with amorphous wires of
Co68.15Fe4.35Si12.5B15 alloy at frequencies of 4-5 MHz, and the attained sensitivity is about
0.4 % /A/m.
Authors Key words
CoFeSiB, CoSiB i FeNbCuSiB amorfne žice, magnetoimpedansni (MI)
efekat, MI-senzor, magnetna dubina prodiranja, magnetna permeabilnost,
osetljivost
Authors Key words
CoFeSiB, CoSiB, and FeNbCuSiB amorphous wires, magnetoimpedance
(MI) effect, MI-element, skin depth, magnetic permeability, sensitivity.
Classification
537.622(043.3)
Subject
Fizika
Type
Tekst
Abstract (sr)
U okviru disertacije su istraživani fenomeni koji pripadaju naučnoj
oblasti razvoja savremenih senzora na bazi magnetoimpedansnih (MI) elemenata
načinjenih od amorfnih metalnih legura na bazi kobalta i legura na bazi gvožđa
(žice sastava Co68.15Fe4.35Si12.5B15, Co72.5Si12.5B15 i Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9). Sve legure
pripadaju materijalima sa magnetno mekim svojstvima, što je prvi preduslov za
izraženi MI-efekat (promena impedanse pod uticajem spoljašnjeg jednosmernog
magnetnog polja Hex pri određenim frekvencijama f naizmenične struje koja
protiče kroz uzorak). Dakle, centralna istraživanja su sprovedena u domenu
funkcionalne zavisnosti impedanse Z (Hex, f).
Za potpunu analizu MI-efekta pored modula impedanse, detaljno su
analizirane i zavisnosti realnog MR (Hex, f) i imaginarnog dela MX (Hex, f)
impedanse. Time je omogućena analiza promene dubine magnetnog prodiranja
δm(Hex, f)korišćenjem eksperimentalnih podataka za magnetootpornost MR (Hex, f),
dok je za analizu magnetne permeabilnost μ (Hex, f) neophodno i poznavanje
zavisnosti magnetoreaktanse MX (Hex, f).
Uporedna istraživanja zavisnosti magnetne dubine prodiranja od
frekvencije i magnetnog polja δm (Hex, f) kod amorfnih žica sastava
Co68.15Fe4.35Si12.5B15i Fe73.5Nb3Cu1Si13.5B9 su pokazala da se kod legure na bazi kobalta
dostižu za red veličine niže vrednosti dubine prodiranja i za red veličine
više vrednosti MI-odnosa (nekoliko stotina procenata kod legure na bazi
kobalta naspram nekoliko desetina procenata kod legure na bazi gvožđa).
Optimalne radne frekvencije MI-elemenata su definisane potrebom
izbegavanja dominantnog uticaja longitudinalne anizotropije, tj. dinamike
magnećenja domena u unutrašnjosti amorfnih žica, koja značajno smanjuje
osetljivost mikromagnetnog senzora. Potrebno je ostvariti dominantan uticaj
cirkularne anizotropije, tj. mehanizam rotacije vektora magnetizacije u
domenima raspoređenim po obodu žice. Najveće vrednosti osetljivosti MIelementa su evidentirane kod amorfnih žica legure Co68.15Fe4.35Si12.5B15 pri
frekvencijama 4-5 MHz, a dostignute vrednosti su oko 0,4 %/A/m.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.