Энергия стенок магнитных доменов

ЭНЕРГИЯ СТЕНОК МАГНИТНЫХ ДОМЕНОВ [c.198]

Обычно магнитный материал состоит из различных доменов, разделенных стенками, причем мы видели, что стенки доменов дают вклад в общую магнитную энергию образца. Энергия стенок доменов пропорциональна площади стенок и, следовательно, приблизительно пропорциональна квадрату линейных размеров образца, тогда как энергия размагничивания (или магнитостатическая энергия), которая проявляется при отсутствии стенок доменов, пропорциональна объему образца, т. е. кубу его линейных размеров. Если взять образец конечных размеров, содержащий определенное количество доменов, то соотношение между магнитостатической энергией и энергией стенок доменов при уменьшении размеров образца должно изменяться. Отсюда следует, что при определенном критическом размере, который зависит также от формы частицы, существование границ доменов станет энергетически невыгодным и частица будет намагничена однородно. Поскольку для длинных тонких частиц магнитостатическая внутренняя энергия меньше, чем для коротких толстых частиц, критический диаметр длинной тонкой иглы (которая является однодоменной частицей) больше, чем для короткой толстой иглы. Если анизотропия обусловлена удлиненной формой, мы имеем дело с энергией ани- [c.296]

Область между магнитными доменами, где намагниченность изменяет свое направление на обратное, называется доменной стенкой. Для образования до.менных стенок требуется приложение энергии, так как при изменении направления намагниченности приходится преодолевать квантово-механические силы. Следовательно, размер доменной стенки не уменьшается до нуля, что приводило бы к полному исчезновению рассеянного поля и размагничивающего поля. Размер доменов определяется скорее минимумом соответствующих энергий магнитных полей существует энергия стенки доменов и энергия [c.21]

ПОЛЯ намагниченностей доменов. В предельном случае бесконечно малых доменов поля намагниченностей взаимно уничтожают друг друга, в то время как энергия стенок доменов достигает максимума (вся пленка занята магнитными стенками). Если, с другой стороны, пленка однородно намагничена, то энергия стенки доменов является нулевой, а энергия поля, определяемого Ме, является максимальной. Равновесное состояние устанавливается между этими двумя предельными случаями. [c.22]

Это значение в 2 /я раз меньше, чем проигрыш в энергии при скачкообразном (как на рис. 10.22,а) перевороте спинов. Толщина стенки Блоха увеличивалась бы беспредельно, если бы не магнитная анизотропия, препятствующая этому. Спины в доменной границе ориентированы в подавляющем большинстве не вдоль осей легкого намагничения. Поэтому доля энергии анизотропии, связанная со стенкой Блоха, увеличивается примерно пропорционально ее толщине. Баланс между обменной энергией и энергией анизотропии определяет толщину доменной стенки. В железе эта толщина составляет примерно 300 постоянных решетки, [c.349]

Было показано, что из-за полей рассеяния энергия доменной стенки малых частиц много больше таковой у массивного металла. Благодаря этому спины выстраиваются в круговую конфигурацию для частицы размером 1 , причем магнитный поток замыкается по четырем доменам, когда I 900 нм при ге = 1 и 1 600 нм при п = 10. Для изинговской модели с двумя возможными ориентациями магнитных диполей, расположенных в узлах ОЦК-решетки, распределение намагниченности в малых сферических ферромагнитных частицах исследовалось методом Монте-Карло в работах [1022, 1023]. [c.315]

У ТИПИЧНЫХ ферромагнитных материалов обменная энергия значительно превосходит энергию магнитной анизотропии и 8 составляет десятки и сотни межатомных расстояний. Поверхностная энергия доменной стенки а также зависит от обменной энергий и энергии анизотропии [c.286]

ДОМЕННАЯ СТЕНКА (доменная граница магнитных доменов)— переходный слой от одного домена с однородно намагниченностью Mi к др. домену с однородной намагниченностью (см. Магнитная доменная структура). Толщиеа Д. с. бо определяется конкуренцией неоднородного обменного взаимодействия (стремящегося увеличить и магнитной анизотропии, (уменьшающей 6 ) бд ( 4// ) / , где А п К — константы обменной энергии и энергии анизотропии. [c.8]

Опишем теперь явления, происходяш ие в магнитном материале в малых полях, когда вая ную роль играют стенки доменов. Прежде всего рассмотрим монокристаллы, так как это позволяет обойти трудности, связанные с различной ориентацией кристаллитов в поликристалле. В размагниченном состоянии образец разбит на домены, причем каждый домен намагничен вдоль одного из направлений легкого намагничивания и различные домены разделешл границами. Внешняя энергия размагничивания и энергия стенок доменов, а также вклад магнитокристаллической и магнитострик-ционной энергий имеют минимальные значения при таком расположении стенок доменов, когда свободные внешние магнитные полюса почти полностью исчезают. Пример такого размагниченного образца приведен на фиг. 6, где схематически показан процесс намагничивания. [c.287]

Присутствие в магнитном материале немагнитных частиц или частиц с иной по сравнению с матрицей намагниченностью насы-ш ения имеет ряд следствий. Прежде всего такие частицы могут располагаться благоприятно или неблагоприятно по отношению к стенке домена. В общем граница домена имеет тенденцию проходить через немагнитные или слабо магнитные участки, поскольку энергия границы при нулевой намагниченности уменьшается. Следовательно, энергия стенки домена может достигнуть минимального значения, если внутри стенки имеется большое число немагнитных участков. Таким образом, стенки доменов будут притягиваться к немагнитным частицам или участкам, и могут потребоваться значительные поля, чтобы оторвать их от этих частиц. Выдвинутая в начале 40-х годов теория, рассматривающая роль включений в определении величины коэрцитивной силы, не учитывала вначале наиболее существенную составляющую энергии стенок доменов энергию свободных магнитных полюсов внутри материала. Предположение о важности этой составляющей энергии было сделано Неелем в 1946 г. [14], а довольно простаяи исчерпывающая теория коэрцитивной силы была предложена затем Дийкстрой и Вертом [8]. Фиг. 18 иллюстрирует идею Нееля [c.304]

Эта область соответствует энергии внещнего магнитного поля, при которой происходят необратимые смещения стенок доменов. Указанным смещениям препятствуют примеси в кристалле и другие дефекты кристаллической решетки. Плотность этих дефектов определяет смещения стенок доменов, влияет на магнитное сопротивление и потери на гистерезис. Под влиянием различных дефектов кристаллической решетки возникают нерегулярные колебания смещающихся стенок, которые наблюдаются в виде электромагнитных шумов в процессе намагничивания. В этом заключается суть эффекта Баркгаузена. [c.187]

Энергия доменных границ ряда соединений НСоз была определена на основе изучения конфигурации магнитных доменов на базисной плоскости тонких пластинок из монокристаллических соединений КСоб. Значения V рассчитывались по формуле Киттеля, связывающей ширину домена 4 с толщиной пластинки Ь (1-42), Значения, полученные указанным способом, приведены в табл. 2-6 [2-21—2-23]. Там же приведены значения константы обмена А и толщины доменных стенок 6, полученные расчетом по соотношениям (1-33) и (1-34) у=4 (Л/С) и б=л(Л//С) для 180°-пых доменных границ. Данные таблицы показывают, что значения у для соединений К-Со значительно превышают соответствующие значения, измеренные для других одноосных ферромагнитных материалов. Например, у=(1 5)Х [c.63]

Наличие текстуры позволяет объяснить характер доменной структуры, наблюдающейся в наноструктурном Со. Полосчатая доменная структура в этом состоянии отличается от упомянутой доменной структуры в крупнокристаллическом состоянии в основном тем, что стенки доменов не образуют строго прямых линий. Средняя ширина доменов практически одинакова в обоих случаях. Существование преимущественных ориентировок (кристаллографической текстуры) и высокий уровень обменной энергии приводят к тому, что магнитные моменты соседних микрокристаллитов благодаря не столь высокой разориентации их осей легкого намагничивания располагаются параллельно под влиянием сил обменного взаимодействия. В то же время местные отклонения осей легкого намагничивания от направления усредненного магнитного момента приводят к локальным изменениям в ширине доменов и направлении стенок доменов. Следует отметить, что разориентации микрокристаллитов в плоскости, перпендикулярной преимущественному направлению осей легкого намагничивания (т. е. в плоскости образца), не играют существенной роли в формировании доменной структуры. В этой связи в целом характер доменной структуры наноструктурного образца близок к тому, что наблюдался в случае крупнокристаллического образца. Это, с другой стороны, позволяет предполагать, что механизм формирования доменной структуры одинаков в обоих случаях и определяется фундаментальными магнитными законами (постоянными). [c.228]

Таким образом, согласно [385] температурные изменения доменной структуры практически не зависят от структурного состояния образца (наноструктурного или крупнокристаллического) и происходят одинаковым образом при тех же температурах. Это говорит о том, что изменения доменной структуры, по-видимому, в основном контролируются такими важными магнитными параметрами, как постоянная магнитокристаллической анизотропии и обменная энергия, а также геометрическими параметрами образца. Микроструктура материала, ее дисперсность, высокая плотность дефектов определяют только локализацию и подвижность стенок доменов. [c.229]

Намагничивание высокодисперсных частиц. При уменьшении размера частиц ферромагнетика растет доля энергии, приходящ,ая- ся на стенки Блоха. Поэтому, начиная с некоторой величины частиц, энергетически выгодным становится ойно олгенное их состояние. Для сферических частиц железа лереход к однодоменной магнитной структуре происходит при радиусе частиц жО,1 мкм. Так как домен нг- магничен до насыш,ения, то каждая такая частица представляет собой очень маленький постоянный магнитик. Если большое число подобных частиц распределить в неферромагнитной среде и намагнитить в одном направлении, то можно получить сильный постоян- 308 [c.308]

В качестве иллюстрации этому приведем рис. 5.38 и 5.39, где по казано, как изменяется величина коэрцитивной силы и потери на гистерезис в зависимости от температуры отжига и состава сплава. Если закрепление доменных стенок, связанное с уменьшением их потенциальной энергии, происходит за счет локальной наведенной магнитной анизотропии, то изменение коэрцитивной силы должно быть связано с. Ки следующим об)рааом [c.157]

Чтобы найти критическую длину 1 однодоменной монокристалли-ческой частицы Fe в форме плоского параллелепипеда, Сато и др. [1021] сравнили между собой энергии нескольких возможных конфигураций доменов. При вычислении энергии доменной стенки учитывались вклады от обменной энергии, а также от энергий анизотропии и полей магнитного рассеяния. Они получили =20 нм при отношении длины к ширине параллелепипеда ге=1 и увеличение I,. с ростом п до значения =60 нм, когда ге = 10. [c.315]

Коэрцитивная сила порошков и монокристаллов ЗтСо5 является следствием процессов образования зародышей обратной магнитной фазы или закрепления их границ, имеющих место в поверхностном слое частиц. При этом физической причиной большого значения коэрцитивной силы частицы является соответственно или отсутствие центров легкого зародышеобразования, или, если такие центры присутствуют, резкое изменение энергии доменных стенок зародыша при сдвиге из поверхностного слоя в объем зерна под действием внешнего поля ( магнитотвердое зерно в магнитомягкой оболочке ) [2-34, 2-35] (рис. 2-13). Уменьшение энергии доменной стенки в поверхностном слое частицы ЗтСоа может быть связано, например, с преимущественным окислением самария в этом слое, что приводит к значительному обогащению слоя кобальтом и соответствующему понижению константы анизотропии материала слоя (рис. 2-21, область А). В связи с этим здесь может образоваться зародыш обратной намагниченности, гра- [c.67]

Значительно меньщую магнитную энергию имеет структура с междомепной стенкой в экваториальной плоскости. Энергия междоменной стенки равна я(Та.с 2/4, где 0ш — энергия участка стенки единичной площади. Оценить в случае кобальта критический радиус частицы, пиже которого одно-домениое состояние частицы является устойчивым. Величину 15 /а принять для кобальта такой же, как и для железа. [c.592]

Теоретическое объяснение этого явления основано, конечн на том, что такое разбиение отвечает состоянию с меньше энергией [Ландау, Лифшиц, 1982 Привороцкий, 1976]. Кажды домен отделяется от соседних стенками (стенками Блоха), к( торые можно рассматривать как переходные зоны, что боле реалистично, чем поверхности разрыва при переходе чере стенки ориентация магнитных спинов резко, но непрерывно М( няется далее спонтанная намагниченность остается постоянно по величине и направлению. При приложении к образцу с д( менной структурой нарастающего магнитного поля суммарна намагниченность образца проходит через разные стадии н первой стадии происходит обратимое движение доменных ск нок в пользу доменов с благоприятной ориентацией затем нг блюдается необратимое прерывистое движение стенок, соотве [c.42]

Такой подход отнюдь не есть проявление чистого педантизма. Действительно, на достаточно больших расстояниях ориентация директора в Нчидкости обычно непрерывно изменяется, т. е. мы имеем дело с локальным параметром порядка в континуальной теории нематической фазы [138]. Совершенно очевидно, что эта полевая переменная очень похожа на вектор намагниченности в ферромагнитном материале или в подрешетке антиферромагнетика. Ее можно было бы полон ить в основу теории фазового перехода типа Ландау ( 5.11). В рассматриваемой задаче, однако, нет никакого аналога энергии магнитной анизотропии, которая приводит к локальной ориентации спинов вдоль той или иной оси симметрии локальной кристаллической решетки и к появлению макроскопических доменов, разделенных тонкими стенками ( 1.7). Статистическая изотропия расположения молекул в нематической жидкости позволяет директору непрерывно изгибаться и закручиваться на макроскопических расстояниях при этом возникают лишь случайные линии разрыва [дис- [c.126]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...