一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種非晶微絲獲得可調(diào)控的巨磁阻抗效應(yīng)線性響應(yīng)磁場(chǎng)量程的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 非晶微絲具有優(yōu)異的軟磁性能，尤其是具有高的巨磁阻抗性能，使其在微型化高 靈敏度磁傳感器中得到實(shí)際應(yīng)用。巨磁阻抗效應(yīng)可簡(jiǎn)述為；對(duì)材料施加交流電流，同時(shí)外 加弱小磁場(chǎng)，由于趨膚效應(yīng)，材料的電阻抗的產(chǎn)生巨大變化的現(xiàn)象。（參見(jiàn)Panina,Land K.Mohri(1994)."Magneto-impedanceeffectinamorphouswires".AppliedPhysics Letters65巧）：1189-1191.)。依據(jù)該一特性，巨磁阻抗（GMI)磁敏傳感器得到開(kāi)發(fā)。 (參見(jiàn)V.Zhukova,M.Ipatov,A.Zhukov."ThinMagneticallySoftWiresforMagnetic Microsensors".Sensors. 2009, 9:9216-9240.)O作為磁敏感器件，一方面要求材料具有 高的阻抗變化率和高的磁場(chǎng)靈敏度；一方面要求具有大的磁場(chǎng)響應(yīng)量程，W滿足不同磁 場(chǎng)變化區(qū)間的響應(yīng)要求?；诖?，對(duì)材料的阻抗性能提出了新的挑戰(zhàn)，即在不犧牲響應(yīng) 靈敏度的基礎(chǔ)上，可W滿足不同磁場(chǎng)區(qū)間響應(yīng)的探測(cè)與甄別。在生物傳感器件方面，在較 大磁場(chǎng)（150e)響應(yīng)時(shí)，非晶帶已醫(yī)學(xué)方面得到應(yīng)用。（參見(jiàn)化OYang,Lei化en,Yong Zhou,Da-XiangCuietc. (2010)"Giantmagnetoimpedance-basedmicrochannelsystem forquickandparallelenotypingofhumanpapillomavirustype16/18"Applied PhysicsLetters97:043702(1-3))。然而，該材料阻抗性能具有較低的磁靈敏度及在小 于20MHz頻率激勵(lì)下無(wú)法應(yīng)用，且制備相對(duì)復(fù)雜，各向異性較大，限制了其更廣泛應(yīng)用。相 比非晶絲方面，并未報(bào)道此類較大的響應(yīng)場(chǎng)，但非晶絲相對(duì)非晶帶軟磁性能更好，靈敏度更 高。有待于通過(guò)退火調(diào)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。針對(duì)阻抗定義式；AZ/Z。％= 口化J-z〇]/z〇xioo%; 磁靈敏度C= 2XA[AZ/對(duì)/A山，軸向磁場(chǎng)Hex即對(duì)應(yīng)了阻抗Zmax，同時(shí)，該磁場(chǎng)也 等于等效各向異性場(chǎng)Iff;改善等效各向異性場(chǎng)即提高微絲的周向場(chǎng)，有助于阻抗性能的提 高。而對(duì)于制備態(tài)材料，其殘余較大內(nèi)應(yīng)力，各向異性過(guò)大，且存在結(jié)構(gòu)不均勻或材料表面 不平整或不光滑等特點(diǎn)，導(dǎo)致材料的磁阻抗性能、磁場(chǎng)靈敏度不高。所W，目前具有高性能 的Gffl效應(yīng)的材料（非晶絲、非晶帶、軟磁薄膜等）均是通過(guò)退火或后處理等工藝得到的。 一直W來(lái)，對(duì)微絲的退火調(diào)制主要包括：焦耳退火、磁場(chǎng)退火、應(yīng)力退火等。于2014年，陳 東明、邢大偉、孫劍飛等人對(duì)烙體抽拉非晶絲C068.i5Fe4.35Sii2.25Bll.25Nb2CU2采用低溫焦耳退 火，在300mA電流退火下，得到了較大的磁場(chǎng)區(qū)間（2. 5?6. 50e)的線性響應(yīng)，其間的響應(yīng) 靈敏度為99. 4%/Oe。同時(shí)，在大電流350mA退火時(shí)，大于17MHz時(shí)，實(shí)現(xiàn)了較大的響應(yīng)外 場(chǎng) 90e。（參見(jiàn)D.M.Chen,D.W.Xing,J.F.Sun"CryogenicJouleannealinginducedlarge magneticfieldresponseofCo-basedmicrowiresforgiantmagneto-impedance sensorapplications".JounalofAppliedPhysics, 116, 053907(1-6))。然而，低溫退火 采用對(duì)的液氮為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了大電流退火方式，但低溫液氮的引入，并未能實(shí)現(xiàn)微絲應(yīng)力的 釋放，而是重新分布了微絲的內(nèi)應(yīng)力；該樣，在小磁場(chǎng)（<2. 50e)區(qū)間的磁場(chǎng)探測(cè)與甄別方 面，有所欠缺；同時(shí)，也未能實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)響應(yīng)量程的靈活調(diào)控。而液態(tài)介質(zhì)（商業(yè)用油）焦耳 退火方式不僅實(shí)現(xiàn)了較大的退火方式，實(shí)現(xiàn)了更大的磁場(chǎng)響應(yīng)量程（IlOe)，而且實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng) 線性響應(yīng)量程的調(diào)控，使其在0?IlOe區(qū)間能夠通過(guò)不同的電流大小的退火，實(shí)現(xiàn)不同磁 場(chǎng)區(qū)間的線性響應(yīng)特性。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)具有該性能的非晶微絲的特性的研究尚未有相關(guān) 報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的提供了一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法。
[0004] 本發(fā)明的一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法是按W下步驟進(jìn)行的：
[0005] -、選取表面平滑、直徑為30ym微絲、長(zhǎng)度18mm的非晶微絲，將微絲兩端用銅質(zhì) 平頭卡具固定，連入帶有穩(wěn)恒直流穩(wěn)壓電源退火電路中，將其置于液態(tài)油中，在退火電流為 50?400mA下退火3?6min后，完成非晶微絲的退火；
[0006] 二、將步驟一退火的非晶微絲用無(wú)水己醇和蒸饋水清洗烘干，置于零磁屏蔽空間 進(jìn)行阻抗測(cè)試，即完成一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法。
[0007] 本發(fā)明包括W下有益效果：
[000引 1、該方法通過(guò)液態(tài)油介質(zhì)焦耳退火對(duì)烙體抽拉非晶微絲進(jìn)行退火，可有效釋放微 絲內(nèi)部殘余應(yīng)力等特性，特別是有效提高微絲周向各向異性，易于獲得可控的Gffl磁場(chǎng)線 性響應(yīng)量程的性能，與低溫焦耳熱退火相比，其有效控制焦耳熱效應(yīng)，可逐步增大焦耳退火 電流，實(shí)現(xiàn)阻抗對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)從小到大連續(xù)性遞增的線性響應(yīng)的變化。易于改善敏感材料因 內(nèi)部應(yīng)力重新分布而對(duì)小電流的退火感生弱的周向場(chǎng)，也改善了退火電流過(guò)大（350mA)、產(chǎn) 生的焦耳熱不能及時(shí)排出而使微絲晶化或灼燒的現(xiàn)象。
[0009] 2、該方法具有設(shè)備工藝簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、效率較高、電流密度易于控制、便于連 接及安全性高等優(yōu)點(diǎn)，可克服現(xiàn)有非晶微絲只具有對(duì)微弱磁場(chǎng)響應(yīng)的缺陷，如；阻抗的線性 響應(yīng)在0?IOe或阻抗的線性響應(yīng)只能在某一區(qū)間的特性。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1為試驗(yàn)一液態(tài)油介質(zhì)焦耳退火后非晶微絲在不同頻率頻率下阻抗AZ/Z。％
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法，其特征在于非晶微絲可調(diào)控阻抗線 性響應(yīng)量程的方法是按W下步驟進(jìn)行的： 一、 選取表面平滑、直徑為30 ym微絲、長(zhǎng)度18mm的非晶微絲，將微絲兩端用銅質(zhì)平 頭卡具固定，連入帶有穩(wěn)恒直流穩(wěn)壓電源退火電路中，將其置于液態(tài)油中，在退火電流為 50?400mA下退火3?6min后，完成非晶微絲的退火； 二、 將步驟一退火的非晶微絲用無(wú)水己醇和蒸饋水清洗烘干，置于零磁屏蔽空間進(jìn)行 阻抗測(cè)試，即完成一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法，其特征在于 所述的非晶微絲的成分為C〇es. isFe*. 35Sii2. 25B11. 25佩2化2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法，其特征在于 步驟一中在退火電流為100?400mA下退火3min。
【專利摘要】一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法，涉及一種非晶微絲獲得可調(diào)控的巨磁阻抗效應(yīng)線性響應(yīng)磁場(chǎng)量程的方法。本發(fā)明的提供了一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法。本發(fā)明的方法為：一、將微絲兩端用銅質(zhì)平頭卡具固定，連入帶有穩(wěn)恒直流穩(wěn)壓電源退火電路中，將其置于液態(tài)油中進(jìn)行退火反應(yīng)，完成非晶微絲的退火；二、將步驟一退火的非晶微絲用無(wú)水乙醇和蒸餾水清洗烘干，置于零磁屏蔽空間進(jìn)行阻抗測(cè)試，即完成一種非晶微絲可調(diào)控阻抗線性響應(yīng)量程的方法。本發(fā)明具有設(shè)備工藝簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、效率較高、電流密度易于控制、便于連接及安全性高等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明應(yīng)用于磁傳感、磁記錄、磁存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域。
【IPC分類】C22F1-10
【公開(kāi)號(hào)】CN104532174
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410853386
【發(fā)明人】邢大偉, 陳東明, 孫劍飛, 沈紅先, 劉景順
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月31日