一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种非晶微丝获得可调控的巨磁阻抗效应线性响应磁场量程的方法。
【背景技术】
[0002] 非晶微丝具有优异的软磁性能，尤其是具有高的巨磁阻抗性能，使其在微型化高 灵敏度磁传感器中得到实际应用。巨磁阻抗效应可简述为；对材料施加交流电流，同时外 加弱小磁场，由于趋肤效应，材料的电阻抗的产生巨大变化的现象。（参见Panina,Land K.Mohri(1994)."Magneto-impedanceeffectinamorphouswires".AppliedPhysics Letters65巧）：1189-1191.)。依据该一特性，巨磁阻抗（GMI)磁敏传感器得到开发。 (参见V.Zhukova,M.Ipatov,A.Zhukov."ThinMagneticallySoftWiresforMagnetic Microsensors".Sensors. 2009, 9:9216-9240.)O作为磁敏感器件，一方面要求材料具有 高的阻抗变化率和高的磁场灵敏度；一方面要求具有大的磁场响应量程，W满足不同磁 场变化区间的响应要求。基于此，对材料的阻抗性能提出了新的挑战，即在不牺牲响应 灵敏度的基础上，可W满足不同磁场区间响应的探测与甄别。在生物传感器件方面，在较 大磁场（150e)响应时，非晶带已医学方面得到应用。（参见化OYang,Lei化en,Yong Zhou,Da-XiangCuietc. (2010)"Giantmagnetoimpedance-basedmicrochannelsystem forquickandparallelenotypingofhumanpapillomavirustype16/18"Applied PhysicsLetters97:043702(1-3))。然而，该材料阻抗性能具有较低的磁灵敏度及在小 于20MHz频率激励下无法应用，且制备相对复杂，各向异性较大，限制了其更广泛应用。相 比非晶丝方面，并未报道此类较大的响应场，但非晶丝相对非晶带软磁性能更好，灵敏度更 高。有待于通过退火调制来实现。针对阻抗定义式；AZ/Z。％= 口化J-z〇]/z〇xioo%; 磁灵敏度C= 2XA[AZ/对/A山，轴向磁场Hex即对应了阻抗Zmax，同时，该磁场也 等于等效各向异性场Iff;改善等效各向异性场即提高微丝的周向场，有助于阻抗性能的提 高。而对于制备态材料，其残余较大内应力，各向异性过大，且存在结构不均匀或材料表面 不平整或不光滑等特点，导致材料的磁阻抗性能、磁场灵敏度不高。所W，目前具有高性能 的Gffl效应的材料（非晶丝、非晶带、软磁薄膜等）均是通过退火或后处理等工艺得到的。 一直W来，对微丝的退火调制主要包括：焦耳退火、磁场退火、应力退火等。于2014年，陈 东明、邢大伟、孙剑飞等人对烙体抽拉非晶丝C068.i5Fe4.35Sii2.25Bll.25Nb2CU2采用低温焦耳退 火，在300mA电流退火下，得到了较大的磁场区间（2. 5?6. 50e)的线性响应，其间的响应 灵敏度为99. 4%/Oe。同时，在大电流350mA退火时，大于17MHz时，实现了较大的响应外 场 90e。（参见D.M.Chen,D.W.Xing,J.F.Sun"CryogenicJouleannealinginducedlarge magneticfieldresponseofCo-basedmicrowiresforgiantmagneto-impedance sensorapplications".JounalofAppliedPhysics, 116, 053907(1-6))。然而，低温退火 采用对的液氮为介质，实现了大电流退火方式，但低温液氮的引入，并未能实现微丝应力的 释放，而是重新分布了微丝的内应力；该样，在小磁场（<2. 50e)区间的磁场探测与甄别方 面，有所欠缺；同时，也未能实现磁场响应量程的灵活调控。而液态介质（商业用油）焦耳 退火方式不仅实现了较大的退火方式，实现了更大的磁场响应量程（IlOe)，而且实现磁场 线性响应量程的调控，使其在0?IlOe区间能够通过不同的电流大小的退火，实现不同磁 场区间的线性响应特性。目前，国内外对具有该性能的非晶微丝的特性的研究尚未有相关 报道。
【发明内容】
[0003] 本发明的提供了一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法。
[0004] 本发明的一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法是按W下步骤进行的：
[0005] -、选取表面平滑、直径为30ym微丝、长度18mm的非晶微丝，将微丝两端用铜质 平头卡具固定，连入带有稳恒直流稳压电源退火电路中，将其置于液态油中，在退火电流为 50?400mA下退火3?6min后，完成非晶微丝的退火；
[0006] 二、将步骤一退火的非晶微丝用无水己醇和蒸馈水清洗烘干，置于零磁屏蔽空间 进行阻抗测试，即完成一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法。
[0007] 本发明包括W下有益效果：
[000引 1、该方法通过液态油介质焦耳退火对烙体抽拉非晶微丝进行退火，可有效释放微 丝内部残余应力等特性，特别是有效提高微丝周向各向异性，易于获得可控的Gffl磁场线 性响应量程的性能，与低温焦耳热退火相比，其有效控制焦耳热效应，可逐步增大焦耳退火 电流，实现阻抗对应的磁场从小到大连续性递增的线性响应的变化。易于改善敏感材料因 内部应力重新分布而对小电流的退火感生弱的周向场，也改善了退火电流过大（350mA)、产 生的焦耳热不能及时排出而使微丝晶化或灼烧的现象。
[0009] 2、该方法具有设备工艺简单、可操作性强、效率较高、电流密度易于控制、便于连 接及安全性高等优点，可克服现有非晶微丝只具有对微弱磁场响应的缺陷，如；阻抗的线性 响应在0?IOe或阻抗的线性响应只能在某一区间的特性。
【附图说明】
[0010] 图1为试验一液态油介质焦耳退火后非晶微丝在不同频率频率下阻抗AZ/Z。％
【主权项】
1. 一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法，其特征在于非晶微丝可调控阻抗线 性响应量程的方法是按W下步骤进行的： 一、 选取表面平滑、直径为30 ym微丝、长度18mm的非晶微丝，将微丝两端用铜质平 头卡具固定，连入带有稳恒直流稳压电源退火电路中，将其置于液态油中，在退火电流为 50?400mA下退火3?6min后，完成非晶微丝的退火； 二、 将步骤一退火的非晶微丝用无水己醇和蒸馈水清洗烘干，置于零磁屏蔽空间进行 阻抗测试，即完成一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法。
2. 根据权利要求1所述的一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法，其特征在于 所述的非晶微丝的成分为C〇es. isFe*. 35Sii2. 25B11. 25佩2化2。
3. 根据权利要求1所述的一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法，其特征在于 步骤一中在退火电流为100?400mA下退火3min。
【专利摘要】一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法，涉及一种非晶微丝获得可调控的巨磁阻抗效应线性响应磁场量程的方法。本发明的提供了一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法。本发明的方法为：一、将微丝两端用铜质平头卡具固定，连入带有稳恒直流稳压电源退火电路中，将其置于液态油中进行退火反应，完成非晶微丝的退火；二、将步骤一退火的非晶微丝用无水乙醇和蒸馏水清洗烘干，置于零磁屏蔽空间进行阻抗测试，即完成一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法。本发明具有设备工艺简单、可操作性强、效率较高、电流密度易于控制、便于连接及安全性高等优点。本发明应用于磁传感、磁记录、磁存储技术领域。
【IPC分类】C22F1-10
【公开号】CN104532174
【申请号】CN201410853386
【发明人】邢大伟, 陈东明, 孙剑飞, 沈红先, 刘景顺
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月31日