Interested Article - Магнитоакустическая эмиссия

Магнитоакустическая эмиссия (МАЭ)— совокупность акустических колебаний возникающих в ферромагнетике при его перемагничивании.

Общие сведения

При исследовании перемагничивания ферромагнетиков различают электромагнитный эффект Баркгаузена и акустическую эмиссию Баркгаузена (магнитоакустическая эмиссия) . Причём магнитоакустическая эмиссия не всегда сопровождается скачками Баркгаузена и, наоборот, скачки Баркгаузена не всегда сопровождаются магнитоакустической эмиссией. Источником магнитоакустической эмиссии при перемагничивании ферромагнетиков , по современным представлениям, являются локальные участки магнитострикционных деформаций, происходящих при перестройке доменных границ . Возникающие упругие колебания имеют довольно широкий диапазон частот и могут быть зарегистрированы с помощью пьезопреобразователей .

История вопроса

В 1919 году в Германии Баркгаузеном было обнаружено скачкообразное изменение намагниченности ферромагнетика. При этом в катушке, намотанной на образец индуцировались импульсы Э.Д.С. Этот эффект получил название эффект Баркгаузена . В 1924 году Хипс обнаружил, что при перемагничивании ферромагнетика, помимо скачков Э.Д.С. в намотанной на образец катушки, происходит образование акустического шума . В результате чего, каждый скачок является источником механических колебаний всего образца. Это явление получило название магнитоакустической эмиссии и объяснялось тем, что магнитострикция в образце также менялась скачкообразно. Про этот эффект практически забыли до 1974 года, пока для регистрации акустических шумов не начали использовать пьезокерамические преобразователи на основе цирконат-титаната-свинца . Был проведён целый ряд экспериментов по возможности использования эффекта магнитоакустической эмиссии для неразрушающего контроля. Выяснилась его чувствительность к изменениям структурного и напряжённо-деформированного состояния ферромагнитного материала. В отличие от электромагнитного эффекта Баркгаузена, позволяющего исследовать только поверхность образца, магнитоакустическая эмиссия несла информацию о перестройке доменной структуры со всего перемагничиваемого объёма.

Практическое применение

Наибольшее применение метод магнитоакустической эмиссии нашёл в дефектоскопии . На основе многочисленных экспериментов выяснилось, что явление магнитоакустической эмиссии связано с двумя процессами: смещением доменных границ, вращением векторов магнитных моментов . При необратимых смещениях нечётных доменных границ происходит магнитострикционная деформация, которая также происходит скачкообразно. В работах подробнейшим образом изучена связь магнитоакустической эмиссии с поведением магнитной доменной структуры. Показано, что параметры МАЭ отражают процессы, связанные с перестройкой магнитных доменов, и обладают высокой чувствительностью к кристаллографической ориентации материала. Исследования проводились на монокристаллах кобальта в виде дисков и на монокристаллах кремнистого железа в виде полосок. Характерно как для полосок, так и для дисков отсутствие пропорциональной связи между величинами сигналов МАЭ и значениями линейных магнитострикций, измеренными вдоль соответствующих кристаллографических направлений. В области малых полей, где перемагничивание осуществляется преимущественно смещением доменных границ, параметры МАЭ линейно связаны с результирующей магнитострикцией, представляющих сумму линейных магнитострикций различных кристаллографических направлений или их проекций на направление, параллельное или перпендикулярное магнитному полю, и отражают процессы, связанные с перестройкой нечётных доменов во всём объёме монокристаллов. С увеличением вклада процессов вращения линейность между МАЭ и магнитострикцией нарушается, что необходимо учитывать при анализе магнитного состояния ферромагнетиков, проводимом с использованием параметров магнитоакустической эмиссии.

Литература

Lo C.C.H., Scruby C.B. Study of magnetization processes and the generation of magnetoacoustic and Barkhausen emissions in ferritic/pearlitic steel.// J.Appl.Phys., 1999, v.85,№8,p.5193-5195.
Кумейшин В.Ф., Лаптев В.В., Волков В.В., Черниховский М.Ю., Щербинин В.Е., Аппаратура для регистрации скачков Баркгаузена с помощью пьезодатчика// II всесоюзная школа-семинар «Эффект Баркгаузена и его использование в технике», г. Калинин, КГУ, 1980 г.с.147-153.
Вонсовский С.В. Магнетизм, изд. «Наука»,М. 1971 г., с.1032.
Акулов. Н.С. Ферромагнетизм. М.-Л.,ГИТТЛ. 1939, с.212.
Власов А.Я., Тропин Ю.Д., Скачки намагниченности и магнитострикции в никеле.// – Изв.АН СССР, сер.физ. 1961, т.25,№12, с.1514-1517.
Кулеев В.Г., Щербинин В.Е., Жаков С.В., Субботин Ю.С., Меньшиков Н.М., Влияние физических различий между эффектом Баркгаузена и акустической эмиссией Баркгаузена на их применение в неразрушающем контроле. // Дефектоскопия, Свердловск, УрО РАН, №9, 1986 г. стр. 3 – 17.
Buttle D.J., Sakubories J.P., Briggs G.A. Magnetoacoustic and Barkhausen emission from domain wall interaction with precipitates in Jucoloy 904 // Philosophical Magazine, A, 1987, 55, 6; 735-756.
Горкунов Э.С., Хамитов В.А.,Бартенев О.А., Магнитоупругая акустическая эмиссия в пластически деформированных ферромагнетиках //Дефектоскопия.№9, г.Екатеринбург, УрО РАН, 1988 г.,стр.10-16.