U današnjem informacionom društvu, senzori magnetskog polja postali su neophodna osnovna komponenta u informacijskoj i informacionoj industriji.
Trenutno su razvijeni senzori magnetskog polja koji koriste različite fizičke, hemijske i biološke efekte koji se široko koriste u različitim aspektima naučnog istraživanja, proizvodnje i društvenog života i preuzeli su zadatak istraživanja različitih vrsta informacija. Međutim, većina tehnologija senzora magnetskog polja i dalje ima problema u osjetljivosti i grešci u histereziji, što otežava njihovu praktičnu primjenu. Kombinujući visoku magnetsku osetljivost, nisku histerezu i brzu reakciju površinskog akustičnog talasa magnetostriktivnog filma gvožđe-kobalt (FeCo), moguće je ostvariti novi tip brze, visoke osetljivosti, niske histerezne greške, stabilne i pouzdane. Metoda detekcije magnetnog polja otkriva magnetno polje.
Wang Wen, Ph.D., istraživač Ultrazvučnog tehnološkog centra Instituta za akustiku Kineske akademije znanosti i drugih, utvrdio je da dizajn mreže uzoraka magnetostriktivnog gvožđa i kobalta može dobiti novi tip brze i osjetljive metodom detekcije magnetnog polja i poboljšati senzor magnetnog polja. Linearnost, konzistentnost i stabilnost smanjuju greške u histereziji, čime se poboljšavaju performanse senzora magnetskog polja. Relevantni rezultati su objavljeni u međunarodnom časopisu AIP.
Poslednjih godina, istraživači su koristili magnetostriktivne filmove kao senzore površinskih akustičnih talasa (SAW) za osjetljive filmove, pružajući novu metodu za projektovanje senzora magnetskog polja. Istraživački tim Wang Wen-a predložio je SAW uređaj zasnovan na željezno-kobaltovom filmu za senzaciju struja / magnetnih polja, a osjetljivost dobijena teoretskom optimizacijom je čak 8.3 kHz / mT. Međutim, snažan histerezni efekat * u magnetostriktivnim filmovima donosi značajne greške u histereziji i značajno smanjuje performanse senzora.
Ovog puta istraživači su kombinovali magnetostriktivni gvožđe i kobalt osjetljivog filma dizajna mreže sa površinskim akustičnim talasom za senzor magnetskog polja. Predloženi senzor se sastoji od diferencijalnog dvostrukog kašnjenja oscilatora, kao što je prikazano na slici 1.
Površina uređaja na kanalu za senzor se odlaže RF prskanjem i graviranjem za deponovanje gvozdene-kobaltne mrežice, što efektivno potiskuje efekat histereze oslobađanjem unutrašnjih promena stresa u željeznom kobaltu. Referentni kanalni uređaj se koristi za efikasno smanjenje efekata temperature okoline i drugih efekata pomoću diferencijalnih metoda. Kada se magnetsko polje promeni, magnetostriktivni efekat * i ΔE efekat * filma gvožđa i kobalta uzrokuju promjenu u brzini propagacije SAW-a, a promjena frekvencije signala frekvencije oscilacije može se koristiti za karakterizaciju jačine magnetnog polja na meriti.
Eksperimentalni rezultati pokazuju da efekat histereze u materijalu gvožđa i kobalta uspešno potiskuje senzor magnetnog polja SAW pomoću magnetno osetljivog filma tipa gvožđe-kobalt, a greška histesteze je samo jedna petina onog od gvožđe- senzor kobaltnog filma. Senzitivnost i linearnost senzora takođe su znatno poboljšani, kao što je prikazano na slici 2. Ova studija pruža efikasan način za detekciju magnetnog polja visokih performansi.
* Snažni efekat histereze: Promena stanja magnetizacije feromagnetnog materijala uvek zaostaje za promjenom primijenjenog magnetskog polja. Nakon uklanjanja spoljašnjeg magnetskog polja, materijal i dalje može zadržati originalne delimične magnetske osobine.
* Magnetostriktivni efekat: Veličina i zapremina materijala se menjaju kada se feromagnetni materijal menja u vanjskom magnetnom polju.
* Efekat ΔE: Kada se feromagnetni materijal promeni u spoljašnjem magnetnom polju, njegov modul elastičnosti (Young) takođe se menja.
Slika 1 (a) Osnovna struktura senzora magnetnog polja površinskog akustičnog talasa, (b) senzorski element, (c) senzorski uređaj za odlaganje pločastog željeznog kobalta
Slika 2 Upoređivanje performansi senzora između deponovanog filma gvožđa i kobalta i matrične matrice, (a) testa greške u histereziji, (b) test osetljivosti