Hiệu ứng từ tổng hợp trở khổng lồ GMI, phương pháp chế tạo và ứng dụng

Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành MC LC NI DUNG Trang Li cm n M u Chng - Tng quan v hiu ng t tng tr khng l 1.1 Hiu ng t tng tr khng l (GMI) 5 1.1.1 Gii thiu v hiu ng GMI 1.1.2 Cu trỳc ụmen ca vt dn t 1.1.3 Mụ hỡnh gii thớch hiu ng t tng tr khng l- GMI 11 1.1.4 Hin tng tỏch nh mụ hỡnh gii thớch hin tng 16 tỏch nh 1.2 Vt liu t vụ nh hỡnh cú hiu ng GMI cao 19 1.2.1 Vt liu t vụ nh hỡnh 19 1.2.2 Bng vụ nh hỡnh nn Co 21 1.2.3 Hp kim t photpho ch to bng cụng ngh in kt ta 22 Chng - Thc nghim 24 2.1 Cụng ngh ngui nhanh ch to mu 24 2.1.1 Gii thiu cụng ngh ngui nhanh 24 2.1.2 Quy trỡnh ch to mu 25 2.2 Cụng ngh in kt ta 26 2.2.1 Lý thuyt chung v in kt ta 26 2.2.2 Quy trỡnh ch to mu 30 Chng - ng dng 31 3.1 ng dng c a v t liu cú hiu ng GMI 31 3.2 Cm bin o dũng GMI s dng hiu ng GMI 32 3.2.1 Cu to v nguyờn lý hot ng cm bin o dũng GMI 33 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành 3.2.2 Cỏc yu t nh hng ti cm bin o dũng GMI 34 KT LUN 35 TI LIU THAM KHO 36 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành M U Hiu ng t tng tr - MI (Magneto-Impedance effect) l mt dng ca hin tng cm ng in t Bn cht ca hiu ng ny l s thay i ca tng tr xoay chiu Z di tỏc dng ca t trng ngoi Tuy nhiờn, thi kỡ u mi phỏt hin, ngi ta thy s thay i ca tng tr Z l khụng nhiu, nờn hiu ng ny cha thu hỳt c s quan tõm ca cỏc nh khoa hc n nm 1994 L.V Panina phỏt hin s thay i rt ln ca tng tr dui tỏc dng ca t trng dõy dn vụ nh hỡnh nn Co, c gi l hiu ng t tng tr khng l (Giant magneto-Impedance effect - GMI) Hiu ng t tng tr khng l - GMI l s thay i mnh tng tr xoay chiu Z ca vt liu t mm di tỏc dng ca t trng ngoi Hext c trng cho hiu ng GMI, ngi ta a t s GMIr c nh ngha nh sau: GMIr Z ( H ) Z ( H max ) Z 100% 100% Z ( H max ) Z ( H max ) Z (H): Tng tr c o t trng H Z (Hmax): Tng tr o im t trng ln nht (ca h o) Hiu ng GMI mang bn cht in t, ú l s kt hp gia hiu ng b mt (c trng bi thm sõu - ) v s ph thuc ca t thm hiu dng ( eff) ca dõy dn vo t trng Hiu ng ny c quan sỏt rt mnh cỏc vt liu t siờu mm vụ nh hỡnh v nano tinh th dng dõy, bng, mng mng, vi t s GMIr vt quỏ 100% nhit phũng Trong nhng nm gn õy, nhiu nghiờn cu t c nhng thnh tu ln vic nõng cao t s GMIr cng nh a cỏc kt qu ny ng dng vo ch to cm bin o t trng, o dũng in vi nhy cao, ng dng sinh hc v k thut o lng iu khin Tuy nhiờn, tng hiu qu s dng cỏc vt liu Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành da trờn hiu ng GMI cn nghiờn cu bn cht, c ch ca hiu ng cng nh kh nng ng dng Vit Nam, hiu ng t tng tr khng l - GMI c bt u nghiờn cu t nm 2001 n ti Phũng thớ nghim Vt liu t vụ nh hỡnh v Nano tinh th, Vin Vt lý k thut - i hc Bỏch khoa H Ni Cỏc kt qu nghiờn cu trung trờn h vt liu t siờu mm hin i: Vụ nh hỡnh nn Co v nano tinh th nn Fe (finemet) c ch to bng cụng ngh ngui nhanh v cụng ngh in kt ta vi t s GMIr trờn 200% Lun ny c tin hnh vi ti: Hiu ng t tng tr khngl -GMI, phng phỏp ch to v ng dng da trờn c s cỏc kt qu ó c nghiờn cu v phỏt trin Mc tiờu ca lun l: Nghiờn cu hiu ng t tng tr khng l-GMI Nghiờn cu phng phỏp ch to vt liu t mm nn Co cú hiu ng GMI cao bng cụng ngh ngui nhanh v in kt ta Nghiờn cu ng dng ca vt liu t mm cú hiu ng GMI vo i sng v k thut Lun gm chng chớnh: Chng 1: Tng quan v hiu ng t tng tr khng l-GMI Gii thiu hiu ng t tng tr khng l- GMI Vt liu t mm cho hiu ng GMI cao Chng 2: Phng phỏp ch to Cụng ngh ch to bng vụ nh hỡnh v dõy Chng 3: ng dng Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Chng Tng quan v hiu ng t tng tr khng l 1.1 Hiu ng t tng tr khng l (GMI) 1.1.1 Gii thiu v hiu ng GMI Khi cho dũng in xoay chiu cú tn s chy qua dõy dn cú t tớnh, dũng in ny s sinh mt t trng bin thiờn Ht vuụng gúc vi dõy dn (hỡnh 1.1) T thụng sinh s bin thiờn ca Ht lm xut hin dõy dn dũng in cm ng i cú tỏc dng chng li s bin thiờn ca t trng Ht Mt khỏc Ht i=Ioe >> it i' Ht t húa dõy theo phng ngang lm xut hin t thm theo phng ngang t Khi ta a t trng ngoi Hext mt chiu song song vi Hỡnh 1.1 Tng tr ca dõy dn cú t tớnh trc ca dõy dn thỡ t trng ny s lm thay i quỏ trỡnh t hoỏ theo phng ngang, tc l thay i t thm hiu dng theo phng ngang t nờn tng tr ca dõy dn thay i (tng tr gim) Tng tr Z ca dõy dn t tớnh cú dũng in xoay chiu tn s chy qua di tỏc dng ca t trng ngoi mt chiu Hext t dc theo trc ca dõy dn c xỏc nh theo biu thc sau: Z ( , H ext ) (1.1) t ( , H ext ) Trong ú: t l t thm hiu dng theo phng ngang ca dõy dn l hm ca tn s v t trng ngoi, l tn s dũng in t vo dõy dn Cụng thc (1.1) cho thy hiu ng GMI (Giant Magneto - impedance effect) l s thay i mnh tng tr Z ca vt dn cú t tớnh di tỏc dng ca t trng ngoi Hext v dũng in cú tn s cao () c trng cho hiu Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành ng GMI, ngi ta a t s GMIr c nh ngha nh sau: GMIr Z ( H ) Z ( H max ) Z 100% 100% Z ( H max ) Z ( H max ) (1.2) Z (H): Tng tr c o t trng H Z (Hmax): Tng tr o im t trng ln nht (ca h o) C ch ca hiu ng GMI cú bn cht in - t v cú th gii thớch bng lý thuyt in ng lc hc c in Theo L.V.Panina bn cht in t ca hiu ng GMI l s kt hp gia hiu ng b mt v s ph thuc ca t thm hiu dng ( eff) ca dõy dn vo t trng [7] Bn cht ca hiu ng c lm rừ phõn tớch cỏc thụng s nh hng n s thay i tng tr ca vt liu Nh ó bit t thm hiu dng t theo phng ngang l hm ca tn s v t trng ngoi Hext i vi cỏc vt dn phi t 1, t trng tỏc ng lờn thm t gn nh khụng ỏng k, cú th b qua Do ú tng tr ca chỳng ch thay i theo tn s Nhng i vi cỏc vt liu t mm cú t thm rt ln ( 104), t thm thay i mnh theo t trng v tn s, kộo theo s thay i mnh tng tr Z t trng v tn s thay i Nh vy, hiu ng GMI ph thuc vo s thay i ca t thm theo tn s ca dũng in chy qua dõy dn v t trng ngoi Mt khỏc hiu ng GMI cũn liờn h n hiu ng b mt (i lng c trng cho hiu ng b mt l thm sõu - ) tn s cao, thm sõu nh, dũng in ch phõn b trờn mt lp rt mng b mt dõy dn cú ngha l dũng in b cn tr mnh (tng tr ln) v ngc li Lý thuyt v thc nghim cho thy ph thuc vo tn s dũng in chy qua dõy dn, tớnh cht t ca vt liu v t trũng ngoi t vo vt dn theo biu thc sau: (1.3) Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Mi liờn h gia thm sõu b mt , t thm v t trng ngoi Hext c th hin trờn hỡnh 1.2 Khi t trng ngoi Hext tng thỡ t thm gim dn ti thm sõu b mt tng v ngc li rr m (m) m rrr Hext (kOe) m m a Hext = Hexto o O Hỡnh 1.2 Mi liờn h gia t thm v thm sõu b mt vi t trng ngoi Ngoi ra, s cú mt ca t trng ngoi Hext v t trng ngang Ht dũng cao tn sinh ra, lm thay i quỏ trỡnh t hoỏ (quỏ trỡnh dch vỏch v quỏ trỡnh quay vect t ) vt dn t mm, dn ti s thay i dy thm sõu b mt Do ú ln s thay i tng tr (Z) thay i, dn ti nh hng ti hiu ng t tng tr khng l - GMI Cỏc kt qu nghiờn cu cho thy i vi dõy dn ng nht cú bỏn kớnh a thỡ hiu ng GMI t giỏ tr ln nht thm sõu a, i vi nhng dõy dn gm mt lp mng t tớnh cú chiu dy r bao xung quanh mt lừi phi t cú bỏn kớnh r thỡ hiu ng GMI t giỏ tr ln nht r [19] 1.1.2 Cu trỳc ụmen ca vt dn t 1.1.2.1 Cu trỳc ụmen ca vt dn t cha t t trng ngoi Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Nh ó cp trờn, hiu ng GMI liờn h mt thit n quỏ trỡnh t hoỏ ca vt dn t trng, tc l liờn quan ti cu trỳc vi mụ ca cỏc vt dn t Theo cỏc kt qu nghiờn cu, cu trỳc vi mụ ca vt dn t tng tr ph thuc vo t gio, cỏc ng sut ni v ngoi tỏc ng lờn vt liu Hỡnh 1.3 th hin s cu trỳc ụmen lừi v v ca dõy dn vụ nh hỡnh cha cú t trng ngoi t vo Vi vt liu cú hng s t gio dng, ụmen lp v ngoi ca dõy cú dng xuyn trũn c gi l ụmen vũng (hỡnh 1.3 a) Hỡnh 1.3 S cu trỳc ụmen lừi v v ca dõy vụ nh hỡnh a, Dõy cú hng s t gio dng (vt liu VH nn Fe) b, Dõy cú hng s t gio õm (vt liu VH nn Co) ụmen vũng lm xut hin nng lng kh t, nng lng ny gim dn theo chiu t b mt i vo lừi Do s tn ti cỏc ụmen vũng trờn b mt v lừi ca dõy nờn cỏc trc d t hoỏ nm dc theo trc ca dõy hoc vuụng gúc vi trc ca dõy Vỡ vy, cỏc momen t s to vi trc ca dõy mt gúc 0O hoc 90O Hin tng t gio õm l nguyờn nhõn sinh cu trỳc ụmen vi trc d t hoỏ dng vũng (hỡnh 1.3b) [11, 12] 1.1.2.2 Quỏ trỡnh t húa ca vt dn t Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Hỡnh 1.4 Quỏ trỡnh t hoỏ xy vt liu st t Khi t trng ngoi bng khụng, mc dự t tng ụmen t giỏ tr bóo hũa, song chỳng nh hng ngu nhiờn nờn mụmen t tng cng ca ton b vt st t bng khụng: MS.Vi = Di tỏc ng ca t trng ngoi cỏc mụmen t ca mi ụmen s sp xp li v hng theo t trng ngoi lm cho mụmen t tng cng ca vt tng Khi tt c cỏc mụmen t ca cỏc ụmen song song vi t trng ngoi, mu t bóo hũa t (hỡnh 1.4) Quỏ trỡnh trờn c gi l quỏ trỡnh t hoỏ, bao gm hai quỏ trỡnh l quỏ trỡnh dch vỏch v quỏ trỡnh quay vect t *Quỏ trỡnh dch vỏch ụmen Xột hai ụmen A v B (gi l ụmen 180 vỡ cỏc vộct M i song v hng theo phng d t húa) Vỏch ụmen vuụng gúc vi trc x v dch chuyn theo trc x Mt nng lng vỏch l hm ca x v khỏ phc tp, c biu din bng mt ng cong cú cc tr = (x) Tc bin thiờn ca nng lng vỏch cng cú dng ng cong phc v ph thuc vo x Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Hỡnh 1.5 Quỏ trỡnh dch vỏch ụmen Nu t t trng ngoi H song song vi trc Z thỡ ụmen A s phỏt trin, vỏch dch sang phi ln chim ụmen B Khi dch sang phi, th tớch ca omen A s tng: VA = y.z.x (vi x: dch chuyn) (1.4) Nng lng t gim (1.5) EM = O.H.MS y.z.x Nng lng vỏch tng E = y.z.x x (1.6) iu kin cõn bng mi s l: EM = E hay O.H.MS = x (1.7) iu ú cú ngha l di tỏc ng ca t trng ngoi H, vỏch chuyn di mt i lng x cho nng lng t (H.MS) bng bin thiờn nng lng Nu x < xC, loi b H, vỏch tr v v trớ ban u (cú quỏ trỡnh x thun nghch) Nu x > xC, vỏch s dch chuyn sang phi cho ti im xD 10 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành quan ti cu trỳc VH m quỏ trỡnh nhit cú th kớch thớch quỏ trỡnh kt tinh v lm mt cỏc tớnh cht t mm Vỡ vy iu kin x lý nhit (nhit , thi gian) l rt quan trng cho cú th loi b c ng sut d m bo ton c cu trỳc VH Ngoi ra, mt s trng hp tớnh cht t tt nht quan sỏt thy vt liu VH c kt tinh mt phn v pha tinh th cú thnh phn, cu trỳc v kớch thc nht nh Trong nhng trng hp ú, iu kin x lý nhit cng khe kht hn Trong nhiu trng hp vic x lý nhit c tin hnh ng thi hoc liờn hon vi x lý t trng Pha st t, cỏc ụmen t c hỡnh thnh t trng s cú cỏc nh hng (d hng) lm tng cỏc tớnh cht t mm iu quan trng trng hp ny l phi iu chnh thnh phn hp kim cho nhit kt tinh TK cao hn nhit Curie TC 1.2.3 Hp kim t photpho ch to bng cụng ngh in kt ta Hp kim photpho hin c quan tõm n khỏ nhiu nhng tớnh cht thỳ v ca nú i vi hp kim ch to bng phng phỏp in kt ta, b mt ca lp kt ta ph thuc vo hm lng ca photpho Vi cỏc lp kt ta cha hm lng P nh hn 2% cú b mt rt mn, vi cỏc lp kt ta cha hm lng P khong 5% cú b mt khỏ sỏng v hm lng P t ti hn 10 % thỡ b mt sỏng búng Cỏc nghiờn cu bng nhiu x tia X trờn h hp kim photpho cho thy hu ht chỳng cú cu trỳc vụ nh hỡnh Khi x lý nhit hp kim vụ nh hỡnh cú th xy quỏ trỡnh tỏi kt tinh hỡnh thnh nờn pha tinh th mi cng ca hp kim photpho thng cao hn kim loi sch cng ca hp kim photpho nm khong 350-700 VHN ú i vi Ni v Co kt ta bng phng phỏp truyn thng l khong 200-300 VHN cng ca hp kim pht nhit cao l rt kộm v hon ton khụng cú mi liờn h no gia vic cng hoỏ ca hp kim bi quỏ trỡnh Hp kim Co vi 1% P v Ni vi 2% P l bn v hi Khi tng 22 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành hm lng P chỳng tr nờn yu i v giũn Khi x lớ nhit hp kim cha hm lng P cao ti 800oC cng lm kộm i bn v tng tớnh giũn so vi hp kim ban u Trong cỏc vt liu ch to bng phng phỏp in kt ta thỡ bn kộo cú vai trũ quan trng S cú mt ca photpho thnh phn hp kim ch to bng phng phỏp in kt ta l nguyờn nhõn chớnh dn n vic tng bn kộo Vớ d, vi hp kim in kt ta cha khong 1-2% P thỡ bn kộo ln hn nhiu so vi kim loi sch Co khong 2500kg/cm2 Tuy nhiờn bn kộo ny d dng nhn c vi cỏc hp kim ch to vi dy di 1mm v tng dy lờn thỡ s d xy hin tng t góy t phỏt bn kộo ca hp kim in kt ta cú th b gim mnh mt s nguyờn nhõn nh l s cú mt ca cỏc thnh phn hu c quỏ trỡnh ch to Hp kim phtpho l mt cht cú bn n mũn cao, c bit l mụi trng axit Hp kim CoP cú Hc thp, cú cao Cỏc tớnh cht in t ca hp kim CoP u tt so vi Co nguyờn cht ng thi tớnh cht t ca lp mng CoP ph thuc mnh vo hm lng P 23 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Chng Phng phỏp ch to 2.1 Cụng ngh ngui nhanh 2.1.1 Gii thiu cụng ngh ngui nhanh Cụng ngh ngui nhanh l phng phỏp ch to hp kim vụ nh hỡnh quan trng vỡ phng phỏp ny cú nng sut cao (vi chc bng mt giõy), sn phm to cú kớch thc ln (cho phộp ch to bng VH rng ti 150 200 mm), cú ý ngha vic ng dng vo thc t áp suất Vòng cảm ứng VAN Hợp kim lỏng Vòi phun Ar Băng VĐH Hỡnh 2.1 S thit b ngui nhanh n trc Hỡnh 2.1 mụ t s thit b cụng ngh ngui nhanh: Kim loi c nung chy ni nung bng dũng in cm ng cao tn, sau ú ỏp sut khớ Ar s y kim loi núng chy qua vũi phun (gn lin vi ni nung) lờn mt mụi trng lm lnh Mụi trng lm lnh thng l mt hoc hai trng ng lm bng ng quay nhanh Khi tia kim loi lng vũi phun, gp b mt trng ng, b dn mng, mt nhit nhanh chúng, ụng cng tc thi 24 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành (trong thi gian 1/1000 giõy) v vng di dng bng mng (25-30m) liờn tc Vỡ quỏ trỡnh ụng cng xy trc quỏ trỡnh kt tinh nờn cỏc bng mng ú chớnh l cỏc bng hp kim vụ nh hỡnh hay cũn gi l thy tinh kim loi [10] 2.1.2 Quy trỡnh ch to mu Bng vụ nh hỡnh CoFeBSi c ch to bng cụng ngh ngui nhanh theo s nh sau: Hỡnh 2.2 S ch to mu bng cụng ngh ngui nhanh Nguyờn liu ban u CoFeBSi c chun b vi thnh phn hp thc ca cỏc nguyờn t tng ng l 68: 4, 5: 12, 5: 15 Cỏc bng VH thu c cú dy c 20 - 30 m v chiu rng c - cm (hỡnh 2.3) kho sỏt nh hng ca hỡnh dng mu bng lờn hiu ng GMI, cỏc mu nghiờn cu c ch to vi chiu di t cm n cm, chiu rng t 0,1 mm n mm, chiu dy khong 25 m n 40 m Mu c to vi dng thng hoc dng lũ xo Ngoi ra, cỏc quỏ trỡnh x Hỡnh 2.3 Bng vụ nh hỡnh CoFeBSi ch lý nhit cng c tin hnh kho 25 to bng cụng ngh ngui nhanh Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành sỏt nh hng ca nhit lờn hiu ng GMI bng vụ nh hỡnh 2.2 Cụng ngh in kt ta 2.2.1 Lý thuyt chung v in k 2.2.1.1 Qỳa trỡnh in kt ta Quỏ trỡnh in kt ta l quỏ trỡnh ph lờn vt mu mt lp kim loi thụng qua dung dch in ly Mc ớch ca quỏ trỡnh ny l tng thờm tớnh cht ca b mt vt liu ban u cng nh bo v chỳng tỏc ng ca mụi trng bờn ngoi Quỏ trỡnh in kt ta bao gm hai quỏ trỡnh: Quỏ trỡnh kh xy ti b mt Catot Men+ + ne Me (2.1) Quỏ trỡnh oxy húa xy ti b mt Anot Me ne Men+ (2.2) H2O 4e O2 + H+ (2.3) Trong qỳa trỡnh in kt ta, cỏc ion dng nhn in t trờn b mt Catot to thnh cỏc nguyờn t bỏm trờn b mt Catot Trong dung dch, in th in cc tnh c tớnh bi cụng thc: ES = E0 + RTln/nF (2.4) Cụng thc ny c ỏp dng cho quỏ trỡnh cõn bng thun nghch Do quỏ trỡnh in kt ta ch xy phn ng thun nờn cụng thc (2.4) khụng th s dng c xỏc nh in th ca quỏ trỡnh kt ta Do ú, in th kt ta c xỏc nh thụng qua cụng thc sau: Ed = E0 + RTln/nF + E10 = ES + E10 vi l hot ca cation quỏ trỡnh in kt ta E0 l giỏ tr in th in cc cõn bng E10 l phõn cc in th quỏ trỡnh kt ta 2.2.1.2 in kt ta hp kim 26 (2.5) Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Trong quỏ trỡnh to hp kim, iu kin ca quỏ trỡnh kt ta phc hn rt nhiu c bit, kt ta hp kim (hai nguyờn, ba nguyờn ), cỏc loi cation phi cựng mt dung dch in ly v cú giỏ tr in th kt ta gn tng ng E1d = E2d E10 + RTln1/n1F + E10 = E20 + RTln2 /n2F + E20 (2.6) Cụng thc (2.6) ch rng giỏ tr in th kt ta ca mi nguyờn t cú th c thay i bng cỏch: - Thay i hot ca cỏc ion: õy l kt qu ca vic thay i nng ca cỏc ion dung dch hoc thay i quỏ trỡnh to phc ca chỳng - Thay i phõn cc Catot, mt d dũng 2.2.1.3 Cỏc yu t nh hng n quỏ trỡnh in kt ta Trong quỏ trỡnh in kt ta cú rt nhiu yu t nh hng ti cht lng ca lp m nh: pH, mt dũng in, tc khuy, nhit , thi gian in kt ta Mi mt dung dch u ũi hi mt ch in phõn thớch hp nhm thu c lp mng ỳng yờu cu t * Mt dũng in Mt dũng in cao s thu c lp m cú tinh th nh mn, ng u bi vỡ lỳc ú mm tinh th c sinh t khụng ch ti cỏc im li (im cú li th) m c trờn cỏc mt phng (ớt li th hn) ca tinh th Mt khỏc dựng mt dũng in cao s lm cho ion kim loi m b nghốo i nhanh chúng lp dung dch sỏt Catot, ú phõn cc Catot s tng lờn to iu kin sinh lp m cú tinh th nh mn Nhng nu dựng mt d dũng in quỏ cao (gn dũng gii hn) thỡ lp m s b gai, cõy Bờn cnh ú, vi mt dũng in quỏ cao, Anot hũa tan s d b th ng hn v dung dch s nghốo dn ion kim loi m, ng thi, hydro d thoỏt hn lm gim hiu sut dũng in m v gõy bin ng mnh pH lp dung dch sỏt Catot Vỡ vy, 27 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành mun tng mt dũng in lờn m cht lng lp mng c m bo ta phi tỡm cỏch nõng cao mt dũng in gii hn lờn bng cỏch tng nhit , tng nng ion chớnh, tng i lu Ngc li, nu gim mt dũng in quỏ thp, tc m s chm v kt ta gm nhng tinh th thụ, khụng u Cho nờn, mi dung dch ch cho lp m tt khong mt dũng nht nh Khong mt dũng lm vic ny cng rng thỡ cng d thu c lp m ng u iu ny cú ý ngha rt ln phi m cho cỏc vt cú hỡnh thự phc * Tc khuy Trong quỏ trỡnh m, nng ion kim loi m dung dch sỏt Catot b nghốo i, nu khụng c khụi phc kp thi s gõy nờn phõn cc nng quỏ ln v nhiu bt li khỏc cú th xy nh: khụng dựng c mt dũng in cao; lp m d b gai, cõy, chỏy; Dung dch b phõn lp nng theo chiu sõu Kt qu l rt khú thu c lp mng ng u trờn vt m Khc phc nhc im y cn khuy mnh san bng nng ton dung dch, tng khuych tỏn n in cc Nhng mt nhc im mi li phỏt sinh l cu trỳc tinh th kộm i phõn cc nng gim Vỡ vy, mun c tinh th nh mn, chc sớt, phi ng thi tng nhit v mt dũng in lờn mt cỏch thớch hp Cú th khuy dung dch bng cỏch cho Catot chuyn ng, sc khớ nộn hoc cho dung dch chy tun hon * Nhit Tng nhit cho phộp dựng dung dch cú nng cao hn, dn in ca dung dch tng, gim nguy c th ng Anot Ba yu t ú lm tng mt dũng in gii hn nờn cho phộp dựng mt dũng in cao hn Nhng nhit cao li lm gim phõn cc Catot gim tỏc dng ca cỏc cht hot ng b mt, tng phõn ly ion phc hay ion hydrat húa v thỳc y khuych tỏn i lu mnh lờn Nu ch tng nhit 28 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành m gi nguyờn cỏc iu kin khỏc thỡ lp m s gm cỏc tinh th thụ, to Nhng nu li ng thi tng c mt dũng in thỡ cú th bự tr c nhc im nhit cao gõy v lp m thu c cú tinh th nh, mn v tc m cao * pH l yu t nh hng n tớnh cht vt lý ca lp mng in kt ta Nu pH ca dung dch quỏ thp thỡ hiu sut ca quỏ trỡnh in kt ta s gim i rừ rt xy quỏ trỡnh thoỏt khớ in cc Catot Bờn cnh ú, quỏ trỡnh thoỏt khớ ny cũn lm cho b mt lp mng trờn Catot b r, thng Khớ hydro thoỏt dng nguyờn t rt d hp th bi nhiu kim loi (nn v m) to thnh lp hp cht hydrua hay hũa tan kim loi thnh dung dch rn hoc chui vo mng tinh th lm xụ lch t chc kim loi gõy nờn cng v giũn hydro, lp mng cú ng sut ln, d bong v phng rp Nu pH ca dung dch quỏ cao s hỡnh thnh cỏc hydroxit hoc mui kim Cỏc cht ny ln vo lp m sinh gai, sựi, cõy trờn b mt lp mng 29 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành 2 Quy trỡnh ch to mu Quy trỡnh ch to dõy Cu-CoP c th hin trờn hỡnh 2.4 ng kớnh dõy Cu c s dng l 50 m v 100 m Thnh phn ca dung dch v ch to dõy c th hin bng 2.1 S ph thuc ca hiu ng GMI vo mt dũng in c kho sỏt khong mt dũng t 450 mA/cm2 n 800 mA/cm2 Thi gian thc hin quỏ trỡnh in kt ta c thay i khong t n 15 phỳt Bng 2.1 Thnh phn dung dch v ch to mng CoP Dung dch CoSO4 Nng T (g/l) (0C) t (phỳt) Dc (mA/cm2) 212 7H2O 60 H3PO3 40 H3PO4 50 -15 450 900 Hỡnh 2.4 Quy trỡnh ch to dõy Cu-CoP 30 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Chng ng dng 3.1 ng dng ca vt liu cú hiu ng GMI K t c phỏt hin cỏc vt liu cú hiu ng GMI c quan tõm nghiờn cu v a vo ng dng khoa hc k thut cng nh i sng V ó t c mt s thnh tu quan trng nh: k thut iu kin ụ tụ vic dũ tỡm khuyt tt (hỡnh 3.1) Amorphous wire V Crack Ferromagnetin sample Hỡnh 3.1 Vt liu cú hiu ng GMI c dựng k thut dũ tỡm khuyt tt Mt khỏc vt liu cú hiu ng GMI cú nhy cao cũn c s dng ch to cm bin o t trng, cm bin nhy t trng (hỡnh 3.2) 31 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Hỡnh 3.2 Vt liu cú hiu ng GMI c ng dng mch Colpitts 3.2 Cm bin o dũng GMI s dng hiu ng GMI Mun o dũng in cú th o trc tip hoc o giỏn tip, cỏch o giỏn tip cú mt phng phỏp kinh in c s dng ú l o dũng bng Ampe kỡm Phng phỏp ny s dng nguyờn lý cm ng in ng, nờn tớn hiu t l vi bin thiờn cng dũng in vo, ú tớn hiu b mộo Mt khỏc phng phỏp ny ch cho phộp o dong in xoay chiu khc phc nhc im trờn nguyờn lý mi ng dng hiu ng GMI o dũng in ó i Vi nguyờn lý ny thỡ tớn hiu t l thun vi tớn hiu vo ú tớn hiu bo ton, chớnh xỏc cao hn c bit nguyờn lý mi khụng nhng o c dũng xoay chiu m cũn o c dũng mt chiu Nguyờn lý mi s dng cm bin cú kớch thc nh gn: chiu di ữ 9mm, chiu rng 0, ữ 0, 5mm T nhng kt qu phong phỳ ó t c v hiu ng GMI ó m tim nng ng nghim Vt liu t vụ nh hỡnh & dng vo thc t nh: Ch to cm bin o t trng, cm bin o dũng in 32 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Hỡnh 3.3 So sỏnh nguyờn lý ch to Ampe kỡm v cm bin o dũng GMI 3.2.1 Cu to v nguyờn lý hot ng cm bin o dũng GMI Cm bin o dũng GMI gm hai phn: cm bin GMI c ch to t vt liu vụ nh hỡnh nn Co v xuyn h vi mc ớch trung t trng ti khe, cm bin c ghộp vo khe ny (hỡnh 3.4) Nguyờn lý hot ng ca cm bin o dũng GMI l cho dũng in chy qua xuyn s sinh t trng chy xuyn v c trung ti hai u khe t Theo hiu ng GMI, tng tr ca cm bin GMI b thay i, xỏc nh s thay i tng tr ca cm bin GMI s xỏc nh c cng dũng in ban u Vi nguyờn lý hot ng nh trờn thỡ cm bin o dũng GMI cú th o c c dũng in mt chiu v dũng in xoay chiu 33 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành Cm bin Xuyn Hỡnh 3.4 Cu to cm bin o dũng GMI 3.2.2 Cỏc yu t nh hng ti cm bin o dũng GMI *Vt liu: Vt liu chn ch to cm bin GMI l bng vụ nh hỡnh nn Co hoc dõy in kt ta, nhng vi mi di o khỏc thỡ chn mu khỏc *Xuyn: trung t trng, vt liu dựng lm xuyn l Fe vụ nh hỡnh hoc thộp k thut in Mt khỏc tớn hiu ph thuc vo kớch thc hỡnh hc ca xuyn Nờn xuyn c chn phi cú kớch thc hỡnh hc phự hp t c nhy tt nht 34 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành KT LUN Qua mt thi gian tỡm tũi nghiờn cu ti liu, cựng vi s hng dn tn tỡnh ca thy giỏo Ths Nguyn Hu Tỡnh, ti: Hiu ng t tng tr khng l - GMI, phng phỏp ch to v ng dng ó hon thnh c nhng ni dung sau: ó tỡm hiu c bn cht hiu ng t tng tr khng l - GMI, gii thớch v mt lý thuyt c ch ca hiu ng cng nh hon vic gii thớch hin tng tỏch nh Khoỏ lun ó hon thnh tỡm hiu cụng ngh ch to vt liu cú hiu ng GMI: Cụng ngh ngui nhanh v cụng ngh in kt ta Nghiờn cu c mt s ng dng in hỡnh da trờn hiu ng GMI Do hn ch v thi gian nờn tỏc gi cha thc hin c cụng vic thc nghim Hy vng thi gian ti tỏc gi s cú dp c tip tc nghiờn cu v ny Do õy l ln u tiờn tỏc gi lm cụng tỏc nghiờn cu khoa hc, nờn khoỏ lun cha thc s y v khụng trỏnh cỏc thiu sút nht nh, tỏc gi rt mong nhn c s úng gúp ý kin ca cỏc thy cụ giỏo v cỏc bn c quan tõm, bi khoỏ lun hon thin hn 35 Khóa luận tốt nghiệp Nguyễn Đức Thành TI LIU THAM KHO Ting Vit N.H Nghi, N.M Hong, T.Q.Vinh, N.V.Dung, P M Hong, (2003) Physica B B 327 253-256 Nguyn Hong Ngh, Phớ Ho Bỡnh, Nguyn Vn Dng, Nguyn Hu Hong, Nguyn Th Hng Tõm, Ohsung Song Cm bin o dũng bng hiu ng GMI Bỏo cỏo hi ngh vt lý ton quc ln th VI, H Ni 23-25.11.2005 Ting Anh N H Nghi, N V Dung, N H Hoang, Tran Anh Phong, Phi Hoa Binh, Dependance of giant magnetoimpedance effect of Co-based and Fe based nanocrystalline ribbons on measuring configuration, The ninth Asia Pacific physics Conference, Hanoi 2004 L V Panina and K Mohri, Appl Phys Lett 65, 1189 (1994) P T Squire, J Magn Magn Mater 87, 299 (1990); 140-144, 1829 (1995) L V Panina, K Mohri, T Uchiyama, M.Noda, and K.Buchida, IEEE Trans Magn.34 (1995) 1249 L.D Landau and E.M.Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media (Pergamon, Oxford, 1975), p 195 D Atkinson and P T Squire, J Appl Phys 83 (1998) 6569 M Jacquart, O Acher, IEEE Trans Magn 44 (1996) 2116 10 L.D Landau and E.M.Lifshitz, Electrodynamics of Continuous Media (Pergamon, Oxford, 1960) 36 [...]... chuyn vỏch ụmen do t trng ngang gõy ra Khớa cnh th hai c nhc n trong mụ hỡnh ny l mi quan h gia s nh hng trc d t hoỏ vi hiu ng GMI, cỏc kt qu nghiờn cu ch ra rng dng ca ng cong GMI(H) ph thuc vo s nh hng ca trc d t hoỏ Khớa cnh cui cựng l nghiờn cu s phõn b d hng lờn hiu ng GMI, mt s kt qu nghiờn cu ch ra rng GMIr l hm ca M (t) Hỡnh 1.8 S ph thuc ca t vo H/ Hs Hỡnh 1.8 th hin mi quan h gia t cm ngang... quan trng vỡ phng phỏp ny cú nng sut cao (vi chc một bng trong mt giõy), sn phm to ra cú kớch thc ln (cho phộp ch to bng VH rng ti 150 200 mm), cú ý ngha trong vic ng dng vo thc t áp suất Vòng cảm ứng VAN Hợp kim lỏng Vòi phun Ar Băng VĐH Hỡnh 2.1 S thit b ngui nhanh n trc Hỡnh 2.1 mụ t s thit b cụng ngh ngui nhanh: Kim loi c nung chy trong ni nung bng dũng in cm ng cao tn, sau ú ỏp sut khớ Ar s y... Nguyễn Đức Thành KT LUN Qua mt thi gian tỡm tũi nghiờn cu ti liu, cựng vi s hng dn tn tỡnh ca thy giỏo Ths Nguyn Hu Tỡnh, ti: Hiu ng t tng tr khng l - GMI, phng phỏp ch to v ng dng ó hon thnh c nhng ni dung sau: 1 ó tỡm hiu c bn cht hiu ng t tng tr khng l - GMI, gii thớch v mt lý thuyt c ch ca hiu ng cng nh hon vic gii thớch hin tng tỏch nh 2 Khoỏ lun ó hon thnh tỡm hiu cụng ngh ch to vt liu cú hiu ng... ban u CoFeBSi c chun b vi thnh phn hp thc ca cỏc nguyờn t tng ng l 68: 4, 5: 12, 5: 15 Cỏc bng VH thu c cú dy c 20 - 30 m v chiu rng c 5 - 7 cm (hỡnh 2.3) kho sỏt nh hng ca hỡnh dng mu bng lờn hiu ng GMI, cỏc mu nghiờn cu c ch to vi chiu di t 2 cm n 5 cm, chiu rng t 0,1 mm n 5 mm, chiu dy khong 25 m n 40 m Mu c to ra vi dng thng hoc dng lũ xo Ngoi ra, cỏc quỏ trỡnh x Hỡnh 2.3 Bng vụ nh hỡnh CoFeBSi... tp trung t trng ti khe, cm bin c ghộp vo khe ny (hỡnh 3.4) Nguyờn lý hot ng ca cm bin o dũng GMI l khi cho dũng in chy qua xuyn s sinh ra t trng chy trong xuyn v c tp trung ti hai u khe t Theo hiu ng GMI, tng tr ca cm bin GMI b thay i, xỏc nh s thay i tng tr ca cm bin GMI s xỏc nh c cng dũng in ban u Vi nguyờn lý hot ng nh trờn thỡ cm bin o dũng GMI cú th o c c dũng in mt chiu v dũng in xoay chiu... do khi H > Hk cỏc mụmen t u nh hng theo phng t trng ngoi, t ch ph thuc vo s úng gúp ca cỏc mụmen theo phng ny 1.1.4 Hin tng tỏch nh mụ hỡnh gii thớch hin tng tỏch nh Trong quỏ trỡnh nghiờn cu hiu ng GMI, ó thu c mt s kt qu c bit, ú l ng cong GMI cú hin tng tỏch lm hai nh (cú hai giỏ tr cc i) trong khong t trng nh (-50 n 50 Oe) iu ny m ra mt tim nng to ln cho vic ng dng ch to sensr dũng di o nh, cm ... khng l (Giant magneto-Impedance effect - GMI) Hiu ng t tng tr khng l - GMI l s thay i mnh tng tr xoay chiu Z ca vt liu t mm di tỏc dng ca t trng ngoi Hext c trng cho hiu ng GMI, ngi ta a t s GMIr... trỳc tinh th ú l: -Khi t húa, t tim cn dn v t giỏ tr bóo hũa -Cú th quan sỏt c cu trỳc ụmen v tn ti hin tng t tr -Cú hin tng t gio v cỏc hin tng d hng t (tr d hng t tinh th) -Cú tn ti nhit Curie... Nguyn Hu Tỡnh, ti: Hiu ng t tng tr khng l - GMI, phng phỏp ch to v ng dng ó hon thnh c nhng ni dung sau: ó tỡm hiu c bn cht hiu ng t tng tr khng l - GMI, gii thớch v mt lý thuyt c ch ca hiu ng