CHƯƠNG 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.6. Phương pháp đo độ từ hóa
Bất cứ vật liệu nào đều có sự cảm ứng với từ trường ngoài (H), thể hiện bằng độ từ hóa (từ độ - M). Tỷ số c = M/H được gọi là độ từ cảm. Tùy thuộc vào giá trị, độ cảm từ có thể phân ra làm các loại vật liệu từ khác nhau. Vật liệu thuận từ có c << 0 (~10-6). Vật liệu có c > 0 với giá trị rất lớn có thể là vật liệu sắt từ, ferrit từ. Ở đây, vật liệu từ tính ngụ ý là vật liệu sắt từ, ferrit từ hoặc siêu thuận từ. Ngồi độ cảm từ, một số thơng số khác cũng rất quan trọng trong việc xác định tính chất của vật liệu. Ví dụ như: độ bão hịa từ Ms (độ từ tính đạt cực đại tại từ trường lớn), từ dư Mr (độ từ tính cịn dư sau khi ngừng tác động của từ trường ngoài), lực kháng từ Hc (từ trường ngoài cần thiết để một hệ, sau khi đạt trạng thái bão hòa từ, bị khử từ). Nếu kích thước của hạt giảm đến một giá trị nào đó (thơng thường từ vài cho đến vài chục nanomet), phụ thuộc vào từng vật liệu cụ thể, tính sắt từ và ferrit từ biến mất, chuyển động nhiệt sẽ thắng thế và làm cho vật liệu trở thành vật liệu siêu thuận từ. Đối với vật liệu siêu thuận từ, từ dư và lực kháng từ bằng khơng. Điều đó có nghĩa là, khi ngừng tác động của từ trường ngồi, vật liệu sẽ khơng cịn từ tính nữa, đây là một đặc điểm rất quan trọng khi dùng vật liệu này cho các ứng dụng y sinh học. Hạt nano từ tính dùng trong y sinh học cần phải thỏa mãn ba điều kiện sau: tính đồng nhất của các hạt cao, độ bão hịa từ lớn và vật liệu có tính tương hợp sinh học (khơng có độc tính). Vật liệu sắt từ được phân thành hai nhóm chính là vật liệu từ mềm và vật liệu từ cứng.
Vật liệu từ mềm là các vật liệu được từ hóa và khử từ dễ dàng (Hình 21b). Vật liệu từ mềm thường được dùng làm vật liệu hoạt động trong trường ngồi ví dụ như lõi biến thế, lõi nam châm điện, các lõi dẫn từ… Thông số quan trọng đầu tiên để nói lên tính chất từ mềm của vật liệu từ mềm là lực kháng từ Hc. Lực kháng từ của các vật liệu từ mềm phải nhỏ hơn cỡ 100 Oe. Những vật liệu có tính từ mềm tốt, thậm chí có lực kháng từ rất nhỏ (tới cỡ 0,01 Oe). Độ từ thẩm ban đầu (µ = B/H) là thơng số rất quan trọng để nói lên
Hình 21. Đường cong từ trễ của vật liệu sắt từ cứng (a) và từ mềm (b) vật liệu sắt từ cứng (a) và từ mềm (b)
tính từ mềm của vật liệu từ mềm. Vật liệu từ mềm có độ từ thẩm ban đầu từ vài trăm, đến vài ngàn, các vật liệu có tính từ mềm tốt có thể đạt tới vài chục ngàn, thậm chí hàng trăm ngàn. Các vật liệu từ mềm như hợp kim Fe – Si, hợp kim Ni – Fe, hợp kim vơ định hình và nano tinh thể…
Đối với vật liệu từ cứng (Hình 21b) có những tính chất trái ngược với vật liệu từ mềm. Vật liệu từ cứng có lực kháng từ cao, điều kiện tối thiểu là trên 100 Oe, nhưng vật liệu từ cứng phổ biến thường có lực kháng từ cỡ hàng ngàn Oe trở lên. Nguồn gốc của lực kháng từ lớn trong các vật liệu từ cứng chủ yếu liên quan đến đến dị hướng từ tinh thể lớn trong vật liệu. Các vật liệu từ cứng thường có cấu trúc tinh thể có tính đối xứng kém hơn so với các vật liệu từ mềm và chúng có dị hướng từ tinh thể rất lớn.
Mẫu bột sau khi được điều chế được dồn vào cốc thủy tinh nhỏ, cân mẫu. Sau đó, cốc thủy tinh chứa mẫu trên được đặt vào khe từ của máy. Tiếp theo, nhập các dữ liệu nhằm giúp máy đưa ra kết quả chính xác nhất (mẫu ở dạng nào: rắn hay lỏng, khối lượng mẫu, thông số cần lấy sau khi đo: Hc và Ms), theo dõi từ trường của máy sao cho bão hòa với độ kháng từ của bột. Cuối cùng, cho máy hoạt động và đưa ra biểu đồ đường cong từ trễ và kết quả theo yêu cầu.
Độ từ tính của vật liệu được đo trên máy Microsene EV11 (hình 22) phịng Vật liệu từ và siêu dẫn thuộc phân viện Vật lý thành phố Hồ Chí Minh.
(b)
Hình 22. Thiết bị độ từ tính MICROSENE EV11 MICROSENE EV11