Dalam masyarakat maklumat hari ini, sensor medan magnet telah menjadi komponen asas yang sangat penting dalam teknologi maklumat dan industri maklumat.
Pada masa ini, sensor medan magnet yang menggunakan pelbagai kesan fizikal, kimia, dan biologi telah dibangunkan dan telah digunakan secara meluas dalam pelbagai aspek penyelidikan saintifik, pengeluaran, dan kehidupan sosial, dan telah melaksanakan tugas meneroka pelbagai jenis maklumat. Walau bagaimanapun, kebanyakan teknologi penderiaan medan magnet masih mempunyai masalah dalam sensitiviti dan ralat histeresis, yang menghalang permohonan praktikal mereka. Menggabungkan sensitiviti magnetik yang tinggi, histeresis yang rendah dan tindak balas pantas gelombang akustik permukaan filem besi-kobalt (FeCo) magnetostrictive grid, adalah mungkin untuk merealisasikan jenis baru kepekaan yang cepat, tinggi, ralat histeresis yang rendah, stabil dan boleh dipercayai. Kaedah pengesanan medan magnet mengesan medan magnet.
Wang Wen, Ph.D., penyelidik Pusat Teknologi Ultrasound Institut Akustik, Akademi Sains Cina, dan lain-lain, mendapati bahawa reka bentuk corak grid filem magnetostrictive besi-kobalt boleh mendapatkan jenis baru yang cepat dan sensitif kaedah pengesanan medan magnet dan meningkatkan sensor medan magnet. Linearity, konsistensi, dan kestabilan mengurangkan ralat histeresis, sehingga meningkatkan prestasi sensor medan magnet. Hasil yang relevan telah diterbitkan dalam kemajuan AIP jurnal antarabangsa.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penyelidik telah menggunakan filem magnetostrictive sebagai sensor gelombang akustik permukaan (SAW) untuk filem sensitif, menyediakan kaedah baru untuk mereka bentuk sensor medan magnet. Pasukan penyelidikan Wang Wen telah mencadangkan peranti SAW berdasarkan filem besi-kobalt untuk mengesan medan arus / magnetik, dan sensitiviti yang diperolehi oleh pengoptimuman teori adalah setinggi 8.3 kHz / mT. Walau bagaimanapun, kesan histerisis yang kuat * dalam filem-filem magnetostrictive membawa kesilapan histerisis yang signifikan dan secara signifikan menurunkan prestasi sensor.
Kali ini, para penyelidik menggabungkan filem peka besi-kobalt magnetostrictive reka bentuk corak grid dengan gelombang akustik permukaan untuk penderiaan medan magnet. Sensor yang dicadangkan terdiri daripada osilator talian kelewatan dua kali ganda, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.
Permukaan peranti pada saluran penderiaan didepositkan oleh RF sputtering dan proses ukiran untuk mendepositkan rangkaian grid besi-kobalt, yang secara berkesan menekan kesan histerisis dengan melepaskan perubahan tekanan dalaman dalam kobalt besi. Peranti saluran rujukan digunakan untuk secara berkesan mengurangkan kesan suhu ambien dan kesan lain melalui kaedah pembezaan. Apabila medan magnet berubah, kesan magnetostrictive * dan ΔE effect * filem besi-kobalt menyebabkan perubahan dalam halaju penyebaran SAW, dan perubahan isyarat frekuensi ayunan diferensial boleh digunakan untuk mencirikan kekuatan medan magnet untuk diukur.
Keputusan percubaan menunjukkan bahawa kesan histerisis dalam bahan besi kobalt berjaya ditindas oleh sensor medan magnet SAW menggunakan filem sensitif magnetik kobalt-jenis besi, dan ralat histeresis hanya satu perlima daripada besi- sensor filem kobalt. Kepekaan dan linieriti sensor juga telah bertambah baik, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Kajian ini menyediakan cara yang berkesan untuk pengesanan medan magnet prestasi tinggi.
* Efek histerisis yang kuat: Perubahan keadaan magnetisasi bahan ferromagnetik sentiasa tertinggal di belakang perubahan medan magnet yang digunakan. Selepas medan magnet luaran dikeluarkan, bahan masih dapat mengekalkan sifat magnet separa asal.
* Kesan Magnetostrictive: Saiz dan volum bahan berubah apabila bahan ferromagnetik berubah dalam medan magnet luaran.
* Kesan ΔE: Apabila bahan ferromagnetik berubah dalam medan magnet luar, modulus keanjalan Muda (E) juga berubah.
Rajah 1 (a) Struktur asas permukaan sensor akustik gelombang magnetik permukaan, (b) tindak balas unsur sensor, (c) peranti sensor untuk mendepositkan filem besi-kobalt yang disusun grid
Rajah 2 Perbandingan prestasi sensor di antara filem besi-kobalt dan pelbagai grid yang disimpan, (a) ujian ralat histeresis, (b) ujian sensitiviti