Στη σημερινή κοινωνία της πληροφορίας, οι αισθητήρες μαγνητικού πεδίου έχουν καταστεί αναπόσπαστο βασικό στοιχείο στις βιομηχανίες πληροφορικής και πληροφοριών.
Προς το παρόν, έχουν αναπτυχθεί αισθητήρες μαγνητικού πεδίου που χρησιμοποιούν διάφορες φυσικές, χημικές και βιολογικές επιδράσεις και έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διάφορες πτυχές της επιστημονικής έρευνας, της παραγωγής και της κοινωνικής ζωής και έχουν αναλάβει το έργο της διερεύνησης διαφόρων ειδών πληροφοριών. Ωστόσο, οι περισσότερες από τις τεχνολογίες ανίχνευσης μαγνητικού πεδίου εξακολουθούν να έχουν προβλήματα ευαισθησίας και σφάλματος υστέρησης, γεγονός που εμποδίζει την πρακτική εφαρμογή τους. Συνδυάζοντας την υψηλή μαγνητική ευαισθησία, τη χαμηλή υστέρηση και την γρήγορη απόκριση του επιφανειακού ακουστικού κύματος του μαγνητοσυστολικού φιλμ σιδήρου-κοβαλτίου τύπου πλέγματος (FeCo), είναι δυνατό να πραγματοποιηθεί ένας νέος τύπος σφάλματος γρήγορης, υψηλής ευαισθησίας, χαμηλής υστέρησης, σταθερής και αξιόπιστης. Μια μέθοδος ανίχνευσης μαγνητικού πεδίου ανιχνεύει ένα μαγνητικό πεδίο.
Ο Wang Wen, Ph.D., ερευνητής του Τεχνολογικού Κέντρου Υπέρηχων του Ινστιτούτου Ακουστικής, της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών και άλλων, διαπίστωσε ότι ο σχεδιασμός πλέγματος του μαγνητοσυστολικού φιλμ σιδήρου-κοβαλτίου μπορεί να αποκτήσει έναν νέο τύπο γρήγορου και ευαίσθητου τη μέθοδο ανίχνευσης μαγνητικού πεδίου και τη βελτίωση του αισθητήρα μαγνητικού πεδίου. Η γραμμικότητα, η συνέπεια και η σταθερότητα μειώνουν τα σφάλματα υστέρησης, βελτιώνοντας έτσι την απόδοση του αισθητήρα μαγνητικού πεδίου. Σχετικά αποτελέσματα έχουν δημοσιευθεί στο διεθνές περιοδικό AIP advances.
Τα τελευταία χρόνια, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μαγνητοσυστολικά φιλμ ως αισθητήρες επιφανειακού ακουστικού κύματος (SAW) για ευαίσθητες μεμβράνες, παρέχοντας μια νέα μέθοδο για το σχεδιασμό αισθητήρων μαγνητικού πεδίου. Η ερευνητική ομάδα του Wang Wen πρότεινε μια συσκευή SAW βασισμένη σε ταινία σιδήρου-κοβαλτίου για την ανίχνευση ρεύματος / μαγνητικών πεδίων και η ευαισθησία που προκύπτει από τη θεωρητική βελτιστοποίηση είναι τόσο υψηλή όσο τα 8.3 kHz / mT. Ωστόσο, το ισχυρό φαινόμενο υστερήσεως * στις μαγνητοσυστολικές μεμβράνες προκαλεί σημαντικά λάθη υστέρησης και υποβαθμίζει σημαντικά την απόδοση των αισθητήρων.
Αυτή τη φορά, οι ερευνητές συνδύασαν το μαγνητοσυστολικό φιλμ σιδήρου-κοβαλτίου με το επιφανειακό ακουστικό κύμα για την ανίχνευση μαγνητικού πεδίου. Ο προτεινόμενος αισθητήρας αποτελείται από έναν διαφορικό ταλαντωτή διπλής καθυστέρησης, όπως φαίνεται στο σχήμα 1.
Η επιφάνεια της διάταξης στο κανάλι ανίχνευσης εναποτίθεται με τη μέθοδο RF Sputtering και χάραξης για να αποθέσει τη συστοιχία πλέγματος σιδήρου-κοβαλτίου, πράγμα που καταστέλλει αποτελεσματικά το φαινόμενο της υστέρησης απελευθερώνοντας εσωτερικές μεταβολές στρες στο σίδηρο-κοβάλτιο. Η συσκευή καναλιού αναφοράς χρησιμοποιείται για να μειώσει αποτελεσματικά τις επιδράσεις της θερμοκρασίας περιβάλλοντος και άλλων αποτελεσμάτων μέσω διαφορικών μεθόδων. Όταν το μαγνητικό πεδίο μεταβληθεί, το μαγνητιστικό αποτέλεσμα * και το ΔΕ αποτέλεσμα * της μεμβράνης σιδήρου-κοβαλτίου προκαλούν αλλαγή στην ταχύτητα διάδοσης του SAW και η αλλαγή του σήματος συχνότητας διαφορικής ταλάντωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει τη δύναμη του μαγνητικού πεδίου μετρηθεί.
Τα πειραματικά αποτελέσματα δείχνουν ότι το φαινόμενο υστερήσεως στο υλικό σιδήρου-κοβαλτίου καταστέλλεται με επιτυχία από τον αισθητήρα μαγνητικού πεδίου SAW χρησιμοποιώντας τη μαγνητική ευαίσθητη μεμβράνη τύπου σιδήρου-κοβαλτίου και το λάθος υστερήσεως είναι μόνο το ένα πέμπτο αυτού του στρώματος σιδήρου- αισθητήρα φιλμ κοβαλτίου. Η ευαισθησία και η γραμμικότητα του αισθητήρα έχουν επίσης βελτιωθεί σημαντικά, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Η μελέτη αυτή παρέχει έναν αποτελεσματικό τρόπο για ανίχνευση μαγνητικού πεδίου υψηλής απόδοσης.
* Ισχυρό φαινόμενο υστέρησης: Η αλλαγή της κατάστασης μαγνητισμού του σιδηρομαγνητικού υλικού παραμένει πάντα πίσω από την αλλαγή του εφαρμοζόμενου μαγνητικού πεδίου. Αφού αφαιρεθεί το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, το υλικό μπορεί ακόμα να διατηρήσει τις αρχικές μερικές μαγνητικές ιδιότητες.
* Magnetostrictive effect: Το μέγεθος και ο όγκος της μεταβολής του υλικού όταν το σιδηρομαγνητικό υλικό αλλάζει στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.
* Effect ΔΕ: Όταν το σιδηρομαγνητικό υλικό αλλάζει στο εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, αλλάζει επίσης και το μέτρο ελαστικότητας του (E) του Young.
Σχήμα 1 (α) Βασική δομή ενός αισθητήρα μαγνητικού πεδίου επιφανειακού ακουστικού κύματος, (β) απόκριση στοιχείου αισθητήρα, (γ) διάταξη αισθητήρα για την εναπόθεση ενός διατεταγμένου σε πλέγμα φιλμ σιδήρου-κοβαλτίου
Εικόνα 2 Σύγκριση των επιδόσεων του αισθητήρα μεταξύ της εναποτιθέμενης μεμβράνης σιδήρου και κοβαλτίου και της συστοιχίας πλέγματος, (α) Δοκιμή σφάλματος υστέρησης, (β) Δοκιμή ευαισθησίας