Разработка магнитоэлектрических датчиков магнитного поля и СВЧ мощности на основе композиционных материалов

• Автор: Килиба, Юрий Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Великий Новгород
• Количество страниц: 131 с. : ил

1.1 Анализ состояния исследований магнитоэлектрических материалов

1.2 Магнитоэлектрические материалы

1.3 Методы измерения параметров МЭ материалов

1.4 Датчики магнитного поля

1.5 Датчики СВЧ мощности.

1.6 Выводы, постановка задачи исследований.

ГЛАВА 2. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ДИАПАЗОНЕ НИЗКИХ ЧАСТОТ И СВЧ

2.1 Магнитоэлектрическое взаимодействие в диапазоне низких частот

2.2 Резонансный магнитоэлектрический эффект в многослойных композиционных материалах

2.3 Магнитоэлектрическая восприимчивость композиционных материалов. .

2.4 Электродипольные переходы на СВЧ

2.5 Экспериментальные результаты.
2.6 Выводы.
ГЛАВА 3. НИЗКОЧАСТОТНЫЕ МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
3.1 Расчет магнитной чувствительности композиционного МЭ датчика магнитного поля
3.2 Датчик постоянного магнитного поля.
3.3 Датчик с расширенным диапазоном измерения постоянного магнитного поля.
3.4 Датчик переменного магнитного поля.
3.5 Экспериментальные результаты.
3.6 Конструкции датчиков магнитного поля.
3.6 Выводы
ГЛАВА 4. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДАТЧИКИ СВЧ ДИАПАЗОНА.
4.1 Расчет МЭ датчика СВЧ мощности
4.2 Микрополосковый резонансный датчик СВЧ мощности.
4.3 Волноводный резонансный датчик СВЧ мощности
4.5 МЭ датчик СВЧ мощности на основе тороидального резонатора
4.6 Конструкции датчиков СВЧ мощности
4.7 Экспериментальные результаты.
4.8 Выводы.
Заключение
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
Приложение 1. Схема и описание работы установки для измерения магнитоэлектрической восприимчивости композиционных материалов
методом электродипольных переходов
Приложение 2. Измерительные установки для измерения параметров датчиков магнитного поля на основе композиционных МЭ материалов. .
ВВЕДЕНИЕ


М.Лифшицем в г. И.Е. Дзялошинский теоретически развил их предположение и показал, что среди веществ с известной магнитной структурой имеется, по крайней мере, одно, а именно окись хрома, в котором должен иметь место магнитоэлектрический эффект 7. Эти предположения полностью подтвердились, и, именно в окиси хрома Д. Н.Астров впервые в г. МЭЭ и измерил значения коэффициентов ал и а. Измерения проводились на частоте 4 Гц. Непосредственно вслед за этим Радо и Фолен 8 измерили МЭЭ, индуцированный магнитным полем. Эти измерения были проведены также на окиси хрома довольно простым способом монокристаллический образец помещался между полюсами электромагнита, а электроды, нанеснные методом осаждения на обе стороны образца, подсоединялись к вакуумному электрометру. При включении электромагнита электрометром измеряли напряжение, возникающее в образце. Этот же статический метод применяли Ашер и др. В1з1. В настоящее время исследовано большое число материалов, в которых наблюдается магнитоэлектрический эффект довольно подробный перечень исследованных материалов можно найти в работах 1, , , однако измерения проводились в основном на низкой частоте. Особый интерес, как с точки зрения практического использования, так и с точки зрения выявления природы эффекта, представляют исследования МЭЭ в широком диапазоне частот. Как отмечено, например, в 1 наиболее эффективным оказывается построение на основе МЭ материалов устройств, работающих в СВЧ и оптическом диапазонах. Как показал проведнный обзор, в литературе, практически отсутствуют сведения по исследованию магнитоэлектрических материалов в диапазоне СВЧ. Кроме того, в настоящее время нет данных по практическому использованию МЭ эффектов в технике. МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ. В настоящее время известно большое число МЭ материалов, сочетающих сегнетоэлектрические свойства с магнитными свойствами. Систематизация МЭ материалов позволит оценить возможности и перспективы их практического использования. СВЧ устройств. В соответствии с этим и классификацию их удобнее провести по магнитным свойствам. Известные МЭ материалы можно разделить на несколько основных типов. В таблице 1. МЭ материалов. Таблица 1. Композиционные магнитоэлектрические материалы представляют собой механическую смесь двух и многофазную феррита и сегнетоэлектрика пьезоэлектрика . Свойства композиционных материалов можно в значительной степени изменять, варьируя состав. Например, в системе титанат бария никельцинковый феррит величины вир
изменяются в пределах е г и ц в зависимости от соотношения компонент . МЭ взаимодействие на СВЧ в таких материалах проявляется в смещении резонансной линии ФМР во внешнем электрическом поле. Основной вклад вносят стрикционные эффекты пьезоэффект, элсктро и магнитострикция. В настоящее время синтезировано ещ очень мало таких материалов, причм их свойства трудно поддаются воспроизведению и зависят от многих трудно контролируемых факторов размеров зрен, плотности, условий синтеза и т. Композиционные материалы можно разделить на три группы. Объемные композиционные материалы представляют собой однородную смесь феррита и пьезоэлектрика. При изготовлении таких материалов применяется традиционная керамическая технология. Ом, что вызывает нагрев и пробой некоторых образцов при воздействии на них электрического поля. Несмотря на все недостатки объемные композиционные материалы обладают наибольшей МЭ чувствительностью. Многослойные ферритпьезоэлектрические структуры. В связи с трудностями синтеза качественных магнитоэлектрических материалов в предложено использовать для решения исследовательских и прикладных задач многослойные структуры ферритпьезоэлсктрик и ферритсегнетоэлектрик. Их можно рассматривать как одномерные модели композиционных МЭ материалов, когда за МЭ эффекты ответственно электромагнитоупругое взаимодействие. Внешнее электрическое поле за счт электрострикции приводит к изменению размеров образца, что в свою очередь, благодаря магнитострикционному взаимодействию изменяет магнитное состояние и, наоборот.