软磁非晶丝巨磁阻抗效应传感器研究进展与应用

基于软磁非晶丝巨磁阻抗效应(GMI)的传感器是近年来磁传感器领域的研究热点之一.非晶丝具有良好的软磁特性:如低电阻率、高磁导率、高饱和磁感应强度、低矫顽力、低损耗以及特殊的磁畴结构等,利用其GMI效应制成磁传感器,其突出优点是微型化、高灵敏度、快速响应、高温度稳定性和低功耗.本文讨论了软磁非晶丝巨磁阻抗效应的机理,叙述了非晶丝GMI传感器的研究进展,着重对敏感材料性能及制备、GMI器件结构形式、传感电路等作了介绍,并指出了GMI目前存在的问题及将来的发展趋势.最后对GMI的应用作了展望.     

基于CoFeNbSiB非晶丝巨磁阻抗效应的新型磁传感器

本文利用CoFeNbSiB非晶丝的巨磁阻抗(GMI)效应制作了一种新型微磁场传感器.该传感器尺寸小,灵敏度高,反应速度快,且不需要预热.文章中具体介绍了非晶丝的特性、传感器的硬件及软件设计.     

巨磁阻抗传感器应用研究最新进展

利用零磁致伸缩非晶丝的巨磁阻抗(GMI)效应,可制得新一类灵敏度高、响应快、功耗低、体积小的微型磁电式传感器。介绍了目前几种基于巨磁阻抗效应的传感器,包括磁场传感器、扭矩传感器、汽车交通监测系统和生物传感器等的工作原理和特性。     

内应力对玻璃包覆钴基非晶丝巨磁阻抗的影响

通过测量玻璃包覆钴基非晶丝、去除玻璃包覆层非晶丝和经直流焦耳热退火后玻璃包覆非晶丝的磁阻抗值,研究了玻璃包覆层和直流退火对玻璃包覆钴基非晶丝内应力及巨磁阻抗效应的影响。结果表明:通过处理,玻璃包覆非晶丝的GMI最大值更容易在弱磁场出现;随着淬火残余内应力的改变,导致样品壳内畴的体积增加,引起应力感生横向各向异性,从而增强GMI效应;其中经90mA直流退火的样品GMI峰值最大可达144%。     

GMI传感器的设计与性能分析

通过分析传感器工作原理,利用Co基非晶丝的巨磁阻抗(GMI)效应设计了传感器电路.选用晶振和反向器74HC04D产生频率为10MHz的脉冲电流激励,通过偏置和反馈提高了传感器的线性度和测量范围.该传感器具有灵尺寸小、灵敏度高、非接触、稳定性好等优点,可用于弱磁探测领域,如电路板的在线检测.     

巨磁阻抗传感器在生物检测领域的研究进展

对巨磁阻抗(GMI)效应的产生以及基于GMI效应制备的生物传感器的优势进行了简单阐述,分析了GMI生物传感器应用于生物检测的工作原理,并对GMI生物传感器的制备方法以及主要的薄膜结构对GMI比值的影响进行了综合介绍,总结了GMI生物传感器在生物检测中的应用,并重点阐述了GMI生物传感器在免疫磁珠、肿瘤标志物、细菌、病毒...     

基于PXI和LabVIEW的巨磁阻抗测量系统

Co基非晶和Fe基纳米微晶材料中观察到巨磁阻抗效应(GMI),受国内外专家的广泛关注.为了对该效应的应用和开发作进一步研究,我们自行设计和制作了一套基于PXI和LabVIEW的巨磁阻抗测量系统.通过LabVIEW平台控制交流信号的产生和采集,由亥姆霍兹线圈提供外磁场.测试结果表明,该系统能够满足各类材料测定巨磁阻抗的要求,具有较好的重复性和较高的精度.     

张应力退火对玻璃包覆钴基非晶丝GMI影响

采用张应力–焦耳热方式对玻璃包覆钴基非晶丝进行退火,测量其退火后的磁滞回线和磁阻抗值,研究张应力退火对玻璃包覆钴基非晶丝静磁性能和巨磁阻抗(GMI)效应的影响。结果表明:通过处理,其各向异性场降低,其中经140MPa张应力退火的样品GMI峰值最大可达80%,所对应的磁场强度降至60A/m。随着玻璃包覆钴基非晶丝内应力的改变,导致样品壳内畴的体积增加,引起应力感生横向各向异性,从而影响GMI效应。     

新型非晶磁芯巨磁阻抗效应弱电流传感器

近零磁致伸缩系数的Co66.3Fe3.7Si12B18非晶薄带卷制成环形磁芯，在2kA/m横向磁场作用下，用密度为25A／mm^2的脉冲电流退火30s后作为敏感元件，提出了一种利用巨磁阻抗效应制作的新型非接触弱电流传感器。磁芯采用高频脉冲电流励磁，信号处理电路由峰值检波、低通滤波及差动电路构成。分析了传感器的工作原理，对传感器信号处理电路进行了参数设计计算，对测量结果进行了分析。通过对电路参数的优化，提高了传感器的分辨力、线性度及灵敏度。     

激励电流对CoFeSiB非晶带GMI效应的影响

利用脉冲电流对Co基非晶带进行退火处理,研究了激励电流频率和幅值对非晶带巨磁阻抗(GMI)效应的影响。结果表明:该非晶带的特征频率为1.4MHz,磁场灵敏度Q在约1MHz下达到最大值1.46%/(A·m–1)。激励电流幅值增加,可以提高GMI变化率的最大值(ZGMI)max,磁场灵敏度却在激励电流幅值为7mA左右时达到最大值2.13%/(A·m–1)。     

非晶带GMI效应闭环弱磁场传感器

利用脉冲电流退火处理后的Co66.3Fe3.7Si12B18非晶带作为敏感元件,研制出一种基于非晶带GMI效应的闭环磁场传感器。分析了传感器的工作原理,设计了传感器的信号处理以及负反馈电路,并对传感器性能进行了测试。闭环传感器在线性量程为±260A/m范围内,线性度提高为0.49%。传感器可应用于地球磁场、环境磁场等微弱磁场检测领域。     

用于高灵敏微磁传感器的LMO膜制备与分析

采用溶胶凝胶法制备了LaMnOx(LMO)薄膜,系统研究了不同烧结温度、纵向直流磁场后退火和生长膜层数对LMO薄膜的巨磁阻抗效应的影响。结果表明,烧结温度、膜的层数以及纵向磁场后退火处理均有效提高了LMO的巨磁阻抗比,其中纵向直流磁场后退火处理提高薄膜阻抗比效果最显著,经过10Oe、400℃恒温1h磁场后退火处理后,在频率5MHz、100Oe外磁场下其磁阻抗比达15.8%,相比未后处理样品磁阻抗比提高了一倍,其对应的磁场灵敏度为0.16%/Oe。同时,实验发现磁场后退火不仅影响薄膜的巨磁阻抗比,也会改变阻抗比极大值所对应的激励频率,这一现象目前仍在探究中。     

FeCuNbCrSiB薄膜的制备及其巨磁阻抗效应研究

采用磁控溅射方法,在玻璃基片上制备了非晶的Fe73.5Cu1Nb3Cr0.5Si13B9薄膜及三明治结构M/C/M(M为Fe73.5Cu1Nb3Cr0.5Si13B9;C为Cu)的多层膜。在频率(1~40)MHz下,研究了薄膜材料的巨磁阻抗(GMI)效应随外加磁场的变化关系。结果表明:单层膜的GMI效应较小,只有4.4%;而三明治结构多层膜的GMI效应,比单层膜有较大幅度的提高,在5MHz、120Oe下,纵向和横向GMI效应分别达–17.4%和–20.7%。薄膜材料的纵向GMI效应随外加磁场变化呈现先增后减,而横向GMI效应随外加磁场的增加而单调递减,其变化规律与薄膜的易轴取向有很大关系。     

基于磁流包覆冷却拉锥全光纤磁场传感器特性研究

为提高光纤传感器磁场检测中的敏感度,进一步实现弱磁场环境中的高精度场强勘测,提出一种基于磁流包覆与冷却拉锥透射式全光纤高灵敏磁场传感器,拉锥过程采用间歇式停顿冷却技术,可更加便捷获得高质量干涉谱,减缓光子晶体光纤空气孔塌缩,制作工艺简单,具有可操纵性强、灵敏度高、损耗小等优势,实现了高灵敏磁场环境实时在线检测,并对传感器的变温影响进行了讨论。实验结果表明,光子晶体光纤的拉锥长度为5.5mm、腰椎直径为75μm时,可得到良好的干涉光谱,在0~78 Oe(1 Oe■79.578A·m-1)磁场范围内,灵敏度达95pm/Oe,线性拟合度为98.31%。     

非晶丝MI效应磁场方位角测量系统

本文利用双轴MI效应设计并制作了一种磁场方位角测量系统。分析了尖脉冲电流激励下MI效应,并设计CMOS多谐振荡电路产生尖脉冲电流对非晶丝激励,制作成灵敏度高、稳定性好、功耗低的磁场传感器。利用LabVIEW软件,方便地实现磁场方位角的计算以及数字化显示。     

纳米尺度自旋转移矩器件的制备工艺

提出一种改进的自旋转移矩器件的制备工艺:在电子束曝光形成纳米级图形之后,依次采用离子束刻蚀、带胶绝缘层淀积再正胶剥离的图形转移方法,成功制备了纳米柱状赝自旋阀结构磁性多层膜CoFe/Cu/CoFe/Ta,器件的横向尺寸为140nm×70nm。对该结构进行了电磁学性质的测试:在变化范围为-500～+500Oe(1A/m=4π×10-3 Oe)的外加磁场下,观测到巨磁阻效应;在零外加磁场下,施加垂直于膜平面的电流时,观测到电流诱导的磁化翻转效应,其临界电流密度为108 A/cm2量级。该方法具有工艺步骤少、易于实现的特点,在自旋转移矩器件等纳米级器件的制备中具有广泛的应用前景。