11.6.3. Динамические эффекты процесса намагничивания
На процессы намагничивания большое влияние оказывает наведенная магнитная анизотропия, которая стабилизирует направление намагниченности во всех точках кристалла, как в доменах, так и в доменных стенках. Поскольку наведенная анизотропия обусловлена неким распределением примесных ионов, вакансий и т.п., то установление такого распределения определяется диффузионными процессами. Скорость этих процессов зависит от распределения постоянных времени, спектр которых чаще всего бывает непрерывным с выделенным средним значением и сильно зависит от температуры, так как для диффузионных процессов необходима тепловая энергия активации. Возможны два крайних случая: 1) при данной температуре во времени не происходит существенного изменения наведенной анизотропии, она как бы «заморожена», следствием чего является так называемый перминвар-эффект; 2) стабилизация намагниченности меняется во времени, что приводит к эффектам, называемым магнитным последействием.
11.6.4. Перминвар - эффект
При сильной стабилизации направлений намагниченности в доменах и доменных стенках последние находятся в глубоких ямах потенциальной энергии и при приложении все возрастающего поля стенки остаются в них вплоть до значительных величин напряженности. В начальной стадии роста поля фактически отсутствует область Рэлея, т.е. магнитная проницаемость остается постоянной, и только при достижении полем
Рис. 11.20. Перетянутая, или двойная, петля гистерезиса. Нр ‒ критическое поле
определенной критической величины (поля стабилизации H) происходит срыв доменных границ и развитие процесса их смещения. При циклическом изменении поля наблюдается перетянутая, или двойная, петля гистерезиса (рис. 11.20). Практически, как правило, в очень сильных полях стягивание исчезает. Перминвар-эффект наблюдается в сплавах железа и никеля с кобальтом, а также в ферритах с небольшим содержанием Со2+. Эффект особенно заметно выражен в тех случаях, когда кристаллографическая магнитная анизотропия невелика и подавляется сильной наведенной анизотропией [40, 41].
11.6.5. Магнитное последействие
Магнитное последействие ‒ это запаздывание изменения намагниченности при изменении магнитного поля. Эффект связан главным образом с диффузионными процессами, постоянные времени которых сравнимы со временем изменения поля или временем наблюдения. Рассмотрим простой пример. Пусть образец длительное время находится в магнитном поле H0, а затем в какой-то момент времени поле скачком возрастает до величины H, (рис. 11.21,а). Намагниченность при этом увеличивается скачком на величину ΔM и далее с течением времени постепенно растет (рис. 11.21,6). На какую величину произойдет постепенное увеличение, зависит от величины ΔМ и от того, какому участку кривой намагничивания соответствует исходное состояние в поле Н0:
Рис. 11.21. Иллюстрация увеличения намагниченности во времени благодаря магнитному последействию: а ‒ скачок магнитного поля; б ‒ изменение во времени намагниченности
если участку интенсивного роста намагниченности за счет смещения доменных границ, то увеличение значительное, если же области обратимого вращения намагниченности, то увеличение небольшое. Явление постепенного роста намагниченности, которое часто называют магнитной вязкостью, обусловлено процессом изменения условий стабилизации доменных границ в ходе изменения магнитного состояния. Причем это относится к доменным границам как к не сместившимся в результате скачкообразного изменения намагниченности, так и скачком сместившимся, но остановившимся перед высоким барьером. Изменение условий стабилизации связано с диффузионными процессами, которые могут быть и достаточно быстрыми, фактически электронными, если диффундируют разновалентные ионы одного и того же элемента, например меняются местами Мn3+ и Mn4+. В переменном поле отставание изменений намагниченности от поля приводит к потерям энергии. В некоторых случаях, если образец длительное время находился в размагниченном состоянии и не подвергался внешним воздействиям, при приложении сильного переменного поля, даже достаточного для получения предельной петли гистерезиса, петля сразу не формируется и только по истечении многих минут постепенно приближается к предельной.
Магнитное последействие проявляется также в явлении дезаккомодации, которое заключается в уменьшении со временем магнитной проницаемости. Так, если образец перевести в размагниченное состояние, например, путем перемагничивания его в переменном поле с постепенно убывающей амплитудой и затем снять временную зависимость магнитной проницаемости в небольшом поле, то оказывается, что магнитная проницаемость с течением времени уменьшается. Пример такой зависимости приведен на рис. 11.22. Причиной дезаккомодации магнитной проницаемости является постепенное закрепление размагниченного состояния благодаря стабилизации доменных границ, путем диффузионных процессов.
Рис. 11.22. Дезаккомодация магнитной проницаемости поликристаллического Mn ‒ Zn феррита [40, 41]