• Доменная структура

• Каждый реальный магнитный материал разделен по всему объему на множество замкнутых областей - доменов, в каждом из которых самопроизвольная намагниченность однородна и направлена по одной из осей легкой намагниченности.

  Такое состояние энергетически выгодно и кристалл в целом немагнитен, так как магнитные моменты доменов ориентированы в пространстве равновероятно. Между соседними доменами возникают граничные слои (стенки Блоха). Внутри доменных стенок векторы намагниченности плавно поворачиваются (см. рисунок). Объем доменов может колебаться в широких пределах (10-1-10-6 см3).

• Ширина границы между антипараллельными доменами для железа 13 . 10-8 м, то-есть около 500 элементарных ячеек. Толщина границы зависит главным образом от соотношения энергий: обменной, магнитной анизотропии и магнитоупругой. Размеры самихдоменов зависят от неметаллических включений, границ зерен, скоплений дислокаций и других неоднородностей. Обычно домены имеют правильную форму.

• На рисунке показана идеализированная доменная структура кристаллического ферромагнетика.

  Доменная структура поликристалла приведена на рисунке. В магнитных материалах, предназначенных для устройств записи и хранения информации, создаются изолированные цилиндрические магнитные домены (ЦМД). На рисунке показаны ЦМД в тонкой магнитной пленке. Емкость отдельного ЦМД-элемента может достигать 105 бит. В отсутствие внешнего магнитного поля смещения в ЦМД-материалах доменная структура имеет вид либо ЦМД-решетки, либо полосовой структуры.

• Намагничивание магнитных материалов. Кривая намагничивания

• Если образец был размагничен, то зависимость индукции от напряженности внешнего магнитного поля называется кривой намагничивания. В процессе намагничивания образца основную роль играют два процесса - смещение доменных границ и вращение векторов намагниченности доменов. Посмотрите, как происходит процесс намагничивания и изменения доменной структуры.

• Магнитный гистерезис

Магнитный гистерезис вызывается необратимыми процессами намагничивания. Ход кривой намагничивания на рисунке показан стрелкой. К основным параметрам петли гистерезиса относятся:

Bs - индукция насыщения; Br- остаточная индукция; Hc - коэрцитивная сила (напряженность размагничивающего поля, при которой Br становится равной нулю). Для различных значений H можно получить семейство петель гистерезиса. Петля гистерезиса при Bs называется предельной.

• Структура ферромагнетиков

  Ферромагнетики в основном кристаллизуются в трех типах решеток: кубической пространственной, кубической объемно-центрированной и гексагональной, показанных на рисунке. Зависимости B=f(H) показывают, что кристаллы являются магнитоанизотропными. На рисунке эта зависимость показана для железа. Направления намагничивания указаны в квадратных скобках. При отсутствии внешнего поля векторы намагничивания располагаются в легком направлении. Площадь, заключенная между кривыми легкого и трудного намагничивания, пропорциональна энергии, которую требуется затратить для изменения направления намагничивания от легкого до трудного.

• Энергию естественной кристаллографической магнитной анизотропии - Е_к характеризуют константами кристаллографической магнитной анизотропии. Для кубического кристалла

• E_K= K_o + K₁ ^. ( ₁^2 .  ₂² +  ₂^2 .  ₃² +  ₃^2 .  ₁²) + K₂^. ₁^2 .  ₂^2 .  ₃²

• где K_o, K₁,K₂ - константы кристаллографической магнитной анизотропии;

• a  ₁ , ₂ ,  ₃ - направляющие косинусы вектора намагниченности по отношению к осям x,y,z ребер куба.