集旋转和多角度感生磁各向异性的管式真空磁场退火装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种磁场退火装置，特别是涉及一种集旋转和多角度感生磁各向 异性的管式真空磁场退火装置。
【背景技术】
[0002] 巨磁阻抗效应是当非晶或纳米晶材料两端以一定频率的交变电流作用时，沿丝材 轴向磁场的微小变化会引起交流阻抗的巨大变化，具有高灵敏度、磁滞低、响应快、温度稳 定性好和饱和磁场低等特点，适于弱磁检测的磁敏传感器开发。
[0003] 所应用的非晶敏感材料包括非晶纤维，非晶薄带和非晶薄膜等。
[0004] 通常，在非晶材料制备和获取过程中，为避免晶化相的产生，需极高的冷却速率 (可达106°C /s)，在非晶材料内部产生较高的残余应力，物理效应不显著，经过一定的调制 退火处理，可消除部分残余应力，改善其磁畴分布，达到改善巨磁阻抗效应的目的。总之，可 采取的多种非晶材料调制退火处理工艺，包括普通退火、电流退火和磁场退火等。
[0005] 特别地，磁场退火处理工艺的研究包括纵向磁场退火、横向磁场退火、转动磁场退 火和倾斜角度磁场退火等。其中转动磁场退火能有效释放残余内应力，改善其易磁化方向 和软磁性能，并感生多角度的磁各向异性场，达到改善巨磁阻抗效应的目的。
[0006] 依据铁磁学理论，磁场热处理的效果主要源自两种机制：其一是退火冷却过程中 材料内部发生有序-无序转变，造成原子重新排列而产生各向异性；其二是材料具有磁致 伸缩性能，磁场作用下合金尺寸发生微小变化，在磁弹性和热作用下原子发生重排，温度降 至室温时，尽管外磁场已经撤去，部分原子仍无法恢复到热处理以前的状态，使材料感生磁 各向异性。 【实用新型内容】
[0007] 本实用新型目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种能获得具有优良巨磁阻 抗性能材料的集旋转和多角度感生磁各向异性的管式真空磁场退火装置。
[0008] 为实现上述目的，本实用新型集旋转和多角度感生磁各向异性的管式真空磁场退 火装置，其特征在于包括磁场发生及控制系统、管式真空炉和抽真空系统、配横向滑动托架 的马达转动系统、加热与温度控制系统；管式真空炉和抽真空系统的真空腔室前端横向伸 出的真空颈管配置磁场发生及控制系统的提供稳定外部磁场输出的亥姆霍兹线圈，配接加 热与温度控制系统的马达转动系统的马达转动装置配置连接吸盘和端部带转动样品台的 连接杆，连接吸盘在连接杆及转动样品台伸入管式真空炉内时与真空颈管端口吸合密封。 其是基于旋转和多角度磁场退火感生磁各向异性的思路，设计并组装了集真空退火和磁场 退火功能于一体的热处理装置，获得了具有优良巨磁阻抗性能的敏感材料，为其在弱磁检 测的磁敏传感器方面的应用奠定了基础。其作为旋转和多角度感生磁各向异性的管式真空 磁场退火装置，具有能获得具有优良巨磁阻抗性能材料的优点。
[0009] 作为优化，马达转动系统的马达转动装置连接控制马达转速的马达外控直流电 源；马达转动系统配横向滑动托架。
[0010] 作为优化，磁场发生及控制系统连接向亥姆霍兹线圈提供稳定电流输出的直流稳 压电流源。
[0011] 作为优化，管式真空炉和抽真空系统的真空腔室配接有感应真空计和腔室真空显 示器；真空腔室上方设有可视窗口；真空腔室配有预抽和深抽两级真空栗。
[0012] 作为优化，真空腔室向下并列延接深抽分子栗和预抽机械栗。
[0013] 作为优化，真空腔室下面在靠近磁场发生及控制系统的一侧通过下直真空管连接 深抽分子栗，真空腔室下面在远离磁场发生及控制系统的另一侧通过外拐式弯头真空管连 接预抽机械栗。
[0014] 作为优化，加热与温度控制系统包括温控器电源、及温控器电源电连配置在转动 样品台上的发热电阻和K型热电偶；
[0015] 所述马达转动装置是马达壳体前端配置吸盘座，马达输出轴延接的连接杆穿过吸 盘座中孔并通过密封件与吸盘座中孔密封配合，吸盘座再向前密封配接所述连接吸盘，向 前穿过连接吸盘连接杆前端固连在转动样品台的后端中心；
[0016] 温控器电源延接的导线连接吸盘座与马达之间马达输出轴或者连接杆配置的导 电滑环，导电滑环再通过穿过连接杆的导线延接配置在转动样品台上的发热电阻和K型热 电偶；
[0017] 马达或者马达和吸盘座底部配置有横向滑块，所述横向滑动托架通过横向滑轨与 前述滑块横向滑配。密封件如密封填料盒，真空轴承，气密轴承等，所述连接吸盘与真空颈 管端口兰盘吸合后，还用标准紧固件进行加固。所述连接吸盘与真空颈管端口兰盘之间配 有密封垫。
[0018] 作为优化，连接杆为管状，导线经其中孔穿过。
[0019] 作为优化，转动样品台前端面制有长轴与连接杆轴线相交垂直用于配置非晶或纳 米晶材料的矩形凹槽腔室。
[0020] 作为优化，转动样品台的后面配置发热电阻，矩形凹槽腔室内底部配置K型热电 偶。
[0021] 即该装置包括磁场发生及控制系统、管式真空炉和抽真空系统、马达转动系统、加 热与温度控制系统等。其中磁场发生及控制系统包括提供稳定电流输出的直流稳压电流 源、提供稳定外部磁场输出的亥姆霍兹线圈，在此装置的辅助下，使非晶材料感生磁各向异 性，得到真空磁场退火的效果。其中管式真空炉和抽真空系统包括真空腔室、感应真空计和 炉腔抽真空系统等。其中真空腔室上方设有可视窗口，以便操作者观测腔室内样品台转动 情况。炉腔抽真空系统有两级真空组成，即预抽的机械栗和深抽的分子栗。其中马达转动 系统包括控制马达转速的外供电源、提供旋转动力的马达、连接杆和样品台。其中样品台一 面设有矩形凹槽腔室，实验中将非晶材料用铝箱固定住两端，一方面可依靠马达转动带动 样品台的转动，实现旋转磁场退火效果；另一方面任意改变矩形槽与亥姆霍兹线圈外部磁 场的轴向间的夹角并固定，观察特殊角度磁场退火的效果。其中加热与温度控制系统包括 温控器电源、发热电阻和K型热电偶等。发热电阻固定在样品台的上面，并采用原位加热的 方法为非晶材料提供足够的退火温度，K型热电偶用于监测退火过程中非晶材料的实际温 度变化。
[0022] 使用时，非晶材料样品的两端靠铝箱包住并固定在样品台矩形凹槽内，样品台的 转动靠后方马达提供动力，样品台的加热靠加热电阻并依靠温控器控制，实际加热温度的 监测凭借固定于样品台上的K型热电偶完成，马达的转速是任意可调的，样品装入后，机械 栗进行真空室的预抽，分子栗进行深抽真空，亥姆霍兹线圈和稳压直流电流电源提供稳定 的轴向磁场，样品台分别设置为转动模式或固定角度磁场退火模式，可得到不同的实验效 果。上述磁场退火完成后，非晶材料在真空炉腔内随炉冷却。同时，为便于操作者进行实验 观察，在真空腔室上方设有可视窗口，达到精确匹配实验参数的目的。
[0023] 利用上述自组装旋转和多角度磁场退火装置，可通过样品台转动或设置样品台与 亥姆霍兹线圈轴向磁场间角度来实现任意角度感生磁各向异性的磁场退火效果，有效释放 非晶材料的残余应力，并增强其巨磁阻抗效应效果，且上述装置操作简单、方便，同时该装 置设有可视窗口，能观测到腔体内样品台的转动情况，精确控制各系统的参数，达到间接改 变磁场方向的真空磁场退火目的。
[0024] 采用上述技术方案后，本实用新型集旋转和多角度感生磁各向异性的管式真空磁 场退火装置具有操作简单、方便，精确控制各系统的参数匹配，达到间接改变磁场方向的真 空磁场退火目的，并为磁敏传感器的研发奠定技术基础的优点。
【附图说明】
[0025] 图1为本实用新型集旋转和多角度感生磁各向异性的管式真空磁场退火装置的 结构示意图。其中：1-马达的外控直流电源；2-马达转动系统；3-磁场发生及控制系统； 4-管式真空炉系统；5-可视窗口；6-腔室真空度显示器；7-预抽机械栗；8-深抽分子栗； 9_提供亥姆霍兹线圈的直流稳压电流源；10-加热与温度控制系统。
[0026] 图2为本实用新型装置中马达转动系统中样品控制台的结构示意图。其中：2_1转 动样品台；2-2连接杆；2-3马达驱动装置；2-4连接吸盘；2-5样品台矩形凹槽。
[0027] 图3为制备态非晶材料的阻抗变化率△ Z/Z_随外磁场和频率的三维变化图；
[0028] 图4为真空退火态（450°C保温20min)非晶材料的阻抗变化率△ 2/2_随外磁场 和频率的三维变化图；
[0029] 图5为横向磁场退火态（350°C保温20min和450°C保温20min，磁场强度40000e) 非晶材料的阻抗变化率A Z/Z_随外磁场和频率的三维变化图；
[0030] 图6为转动磁场退火态（350°C保温20min和450°C保温20min，磁场强度40000e， 转速30r/min)非晶材料的阻抗变化率ΔΖ/Ζ_随外磁场和频率的三维变化图。
【具体实施方式】
[0031] 如图所示，本实用新型集旋转和多角度感生磁各向异性的管式真空磁场退火装置 包括磁场发生及控制系统3、管式真空炉和抽真空系统4、配横向滑动托架的马达转动系统 2、加热与温度控制系统10 ;管式真空炉和抽真空系统4的真空腔室前端横向伸出的真空颈 管配置磁场发生及控制系统3的提供稳定外部磁场输出的亥姆霍兹线圈，配接加热与温度 控制系统10的马达转动系统2的马达转动装置2-3配置连接吸盘2-4和端部带转动样品 台2-5的连接杆2-2,连接吸盘2-4在连接杆2-2及转动样品台2-1伸入管式真空炉内时与 真空颈管端口吸合密封。
[0032] 具体是马达转动系统2的马达转动装置2-3连接控制马达转速的马达外控直流电 源1，马达转动系统2配横向滑动托架。
[0033] 磁场发生及控制系统3连接向亥姆霍兹线圈提供稳定电流输出的直流稳压电流 源9。管式真空炉和抽真空系统4的真空腔室配接有感应真空计和腔室真空显示器6 ;真空 腔室上方设有可视窗口 5 ;真空腔室配有预抽和深抽两级真空栗。
[0034] 更具体是真空腔室向下并列延接深抽分子栗8和预抽机械栗7。
[0035] 优选真空