PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM
2.3. Khảo sát tính chat từ bằng hệ từ kế mẫu rung
Từ kế mẫu rung là một thiết bị không thê thiếu trong các nghiên cứu về từ học. Đây là thiết bị cho phép xác định các tính chất từ của vật liệu thông qua xác định đường cong từ trễ, từ độ bão hòa, độ từ dư, lực kháng từ, độ thâm từ v.v...
Trong các thực nghiệm khảo sát tính chất từ của vật liệu đã được tiến hành, thiết bị được sử dụng là từ kế mẫu rung Lakeshore 7404 được cung cấp bởi hãng
Lakeshore tại PTN micro — nano, Trường Đại hoc Công Nghệ, ĐHQGHN (hình 43
2.8). Đường cong từ trễ của mẫu được đo tại nhiệt độ phòng với từ trường tối đa
là 10 kOe.
Hình 2.8: Thiết bị từ kế mẫu rung Lakeshore 7404
2.4. Hệ đo từ giao
Đề thực hiện các thực nghiệm xác định tính chất từ giảo của màng Terfecohan và băng từ Metglas, hệ đo từ giảo phản xạ quang học được thiết kế, chế tạo và sử dụng tại PTN micro — nano, Trường Dai Hoc Công Nghệ như trong
hình 2.9.
Hệ đo có cấu tạo gồm 5 phần:
(1): Nguồn phát laser
(2): Gương phản xạ có tác dụng hướng tia laser đến bề mặt mẫu và hướng tia laser phản xạ từ bề mặt mẫu đến photodiode.
(3): Photodiode có tác dụng cảm nhận vi trí chùm sáng phản xạ
(4): Hệ vi chỉnh gương phản xạ
(5): Nam châm điện có tác dụng tạo từ trường
Phương pháp đo từ giảo dựa trên nguyên lý phản xạ quang học là phép đo
góc lệch của tia phản xạ trên bề mặt vật liệu từ giảo trước và sau khi có từ trường tác dụng. Độ biến dạng của vật liệu từ gido có thé tính toán thông qua góc lệch
44
của tia phản xạ. Đề tăng cường độ phản xạ của vật liệu từ giảo, bề mặt vật liệu từ giảo được dán thêm một tắm thủy tinh mỏng có một mặt được phủ lớp đồng (Cu)
(hình 2.10).
Hình 2.9: Hệ do từ giao phản xạ quang hoc
Chum laser
(b)
H=0 Hz0
Hình 2.10: Mô hình băng từ dán trên tam thủy tinh và quá trình biến dạng của
băng từ khi có từ trường tác dụng
Với phương pháp do từ giảo bằng phương pháp phản xạ quang học, vật liệu từ giao sẽ thé hiện biến dạng thông qua quá trình uốn cong mà không phải quá trình từ giảo tuyến tính. Nguyên lý hoạt động của hệ đo từ giảo bằng phương pháp phản xạ quang học được thê hiện trong hình 2.11.
Một tia laser được phát ra từ nguồn (1) được phản xạ đến bề mặt mẫu (3) thông qua gương (2). Tia laser sau khi phản xạ được định hướng đến photodiode
(5) thông qua gương phản xạ (4). Photodiode cho phép xác định vi trí tia phản xạ
dưới dạng tín hiệu là một hiệu điện thế. Độ dịch chuyền vị trí D của tia phản xạ
45
trên photodiode (trước và sau khi có từ trường tác dụng) được tính toán thông
qua sự thay đôi tín hiệu của photodiode.
D Nguồn phat Laser H=0 @Langkinh
fp Heo Mẫu
@ Guong phan xa
G Detector
Hình 2.11: Sơ đô nguyên lý hoạt động của hệ do từ gido bằng phương pháp phan
xạ quang học
Độ uốn của vật liệu từ giao được xác định thông qua góc lệch Ú (Hình 2.11). Góc lệch này được xác định từ độ dịch chuyên vị trí D theo công thức:
D (2.1)
29 ~ tan(28) = ——an@0) = 7
Trong công thức trên thì ¡ là khoảng cách từ vat liệu đến gương phan xa (4), 114 khoảng cách từ nguồn (1) đến gương phan xạ (4). Do đó 2.(h + 1) chính là tổng quãng đường tia laser đi từ nguồn đến bề mặt mẫu và quay về photodiode.
Quỏ trỡnh tớnh toỏn độ từ giảo từ cỏc giỏ trị gúc lệch ỉ là tương đối phức tạp bởi phải cần đến các giá trị hệ số đàn hồi của vật liệu, hệ số đàn hồi của dé thủy tinh và hệ số truyền ứng suất của lớp kết dính. Dé khắc phục khó khăn này, luận án đã sử dụng một phương pháp tính toán đơn giản hơn đó là so sánh kết quả thu được của vật liệu với kết quả thu được trong cùng điều kiện (cùng gắn trên một loại dé thủy tinh, cùng một loại chất kết dính v.v...) của một mẫu vật liệu chuẩn đã biết trước hệ số từ giảo. Từ việc so sánh góc lệch của vật liệu cần đo với vật liệu
chuẩn, luận án có thê tính toán được độ từ giảo của vật liệu cần đo.
46