Magnetic field sensors based on amorphous ribbons

Makhotkin, V. E.; Shurukhin, B. P.; Lopatin, V. A.; Marchukov, P. Yu.; Levin, Yu. K.

doi:10.1016/0924-4247(91)87083-f

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“…Pode-se citar como primeira aparição do fenômeno na literatura, dentro do limite do conhecimento do autor, o artigo de V. E. Makhotkin de 1991 [2]. Neste artigo os autores comentam sobre possíveis sensores magnéticos fabricados com materiais amorfos de um ponto de vista essencialmente prático, se limitando a descrever o comportamento da impedância elétrica (medida através da passagem de uma corrente ac) de um pedaço de fita amorfa de FeCoSiB, mediante a aplicação de um campo magnético dc externo.…”

Section: Magnetoimpedância Gigante (Gmi)unclassified

“…Apesar de ser mais comum encontrarmos estudos relacionados à GMI longitudinal (quando o campo externo H e a corrente I estão na mesma direção) [2][3][4][5][6][7][8][9], existem muitos trabalhos referentes a GMI transversal (com H e I ortogonais entre si) [11 e 12] ou até mesmo resultados em função do ângulo entre o campo H e a corrente I [13]. Desde o seu descobrimento, a GMI tem atraído muita atenção, principalmente devido às enormes perspectivas em aplicações tecnológicas, sendo os sensores magnéticos um dos principais exemplos.…”

Section: Magnetoimpedância Gigante (Gmi)unclassified

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Magnetoimpedância Gigante em Materiais Ferromagnéticos Amorfos: Uma Breve Introdução.

Pirota¹

2000

Physicae

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ResumoÉ apresentada uma breve introdução informativa a respeito das características dos materiais magnéticos amorfos e suas aplicações tecnológicas. O conceito do efeito "Magnetoimpedância Gigante" é introduzido, bem como as bases teóricas existentes para o entendimento do fenômeno nos materiais ferromagnéticos amorfos. É apresentada também uma pequena revisão dos resultados experimentais ilustrada com alguns experimentos realizados no Laboratório de Materiais e Baixas Temperaturas (LMBT) do IFGW e no Departamento de Magnetismo da Academia de Ciências da República Tcheca (ASCR). Introdução Materiais magnéticos amorfosAs ligas magnéticas amorfas surgiram primeiramente em 1967 e são comumente fabricadas a partir de técnicas de solidificação rápida dos constituintes em fase líquida [1]. O grande número de avanços neste campo tem sido orientado na descoberta de novos materiais magnéticos e efeitos, visando a larga possibilidade de aplicações tecnológicas. O estudo dos materiais magnéticos amorfos tem sido tópico corrente da física do estado sólido e é interesse de físicos, cientistas de materiais e engenheiros em geral.Ao contrário de um material cristalino, os átomos em uma estrutura magnética amorfa estão distribuídos randomicamente e os estudos teóricos neste campo consistem em entender como a ausência de uma estrutura cristalina orientada afeta as propriedades magnéticas e elétricas de tais materiais. Nos materiais magnéticos amorfos é possível encontrarmos uma ordem magnética de longo alcance, enquanto tal ordem de longo alcance não existe na distribuição dos átomos constituintes. Esta é a principal diferença entre materiais amorfos e desordenados. Todo material amorfo é desordenado do ponto de vista dos átomos constituintes e, por outro lado, pode ser muito bem ordenado do ponto de vista magnético, ou seja, os momentos magnéticos constituintes estão ordenados de alguma forma periódica. Já os materiais magnéticos cristalinos possuem uma ordem de longo alcance com relação aos constituintes atômicos e podem ser absolutamente desordenados com relação aos momentos magnéticos, como no caso das soluções sólidas de elementos magnéticos onde as posições atômicas são fixadas pela estrutura cristalina enquanto a magnitude dos momentos magnéticos varia de forma aperiódica e randômica [1].Materiais magnéticos amorfos ordenados são classificados de acordo com o tipo de ordem magnética existente entre os momentos magnéticos locais (ferromagnéticos, ferrimagnéticos,...). Dentro do objetivo deste trabalho, concideraremos apenas os chamados ferromagnéticos, classe dos amorfos utilizada para o estudo do fenômeno da Magnetoimpedância Gigante discutido nas próximas seções.Nos materiais amorfos ferromagnéticos, os spins tendem a estar alinhados em uma mesma direção, porém seu arranjo topológico é irregular. Alguns exemplos desta classe de materiais são as ligas de metais de transição (Fe, Co, Ni) com elementos metalóides (B, C, Si, Ge, P). Abaixo de uma certa temperatura crítica T c (Temperatura de Curie), todos os spins estão, na ...

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Section: Magnetoimpedância Gigante (Gmi)unclassified

Magnetoimpedância Gigante em Materiais Ferromagnéticos Amorfos: Uma Breve Introdução.

Pirota¹

2000

Physicae

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“…This phenomenon, first described [1] in the 1930's, has been receiving special attention over the last 15 years [2,3] due to its potential technological applications [4,5] in sensors, devices and instruments. Its fundamental physics is also being deeply examined [6].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of the metal-to-wire ratio on the high-frequency magnetoimpedance of glass-coated CoFeBSi amorphous microwires

Valenzuela

Fessant²,

Gieraltowski³

et al. 2008

Sensors and Actuators A: Physical

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High frequency [1-500 MHz] measurements of the magnetoimpedance (MI) of glass-coated Co69.4Fe3.7B15.9Si11 microwires are carried out with various metal-to-wire diameter ratios. A twinpeak, anhysteretic behaviour is observed as a function of magnetic field. A maximum in the normalized impedance, ∆Z/Z, appears at different values of the frequency f , 125, 140 and 85 MHz with the corresponding diameter ratio p = 0.80, 0.55 and 0.32. We describe the measurement technique and interpret our results with a thermodynamic model that leads to a clearer view of the effects of p on the maximum value of MI and the anisotropy field. The behavior of the real and imaginary components of impedance is also investigated; they display a resonance that becomes a function of the DC field HDC for values larger or equal to HK the circumferential anisotropy field for each p value. These results are interpreted in terms of a rotation model of the outer shell magnetization.

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“…GMI effect in soft magnetic materials seems to be quit promising for applications in the technological area of small magnetic field sensors and magnetic biosensors [2,3]. The idea of a biosensor based on amorphous ribbon is attractive since this would allow construction of a cheap detector with the sensitive element designed as a disposable strip.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Magnetoimpedance Effect in CoFeMoSiB As-Quenched and Surface Modified Amorphous Ribbons in the Presence of Igon Oxide Nanoparticles of Water-Based Ferrofluid

et al. 2017

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Giant magnetoimpedance (GMI) has been proposed as a powerful technique for biosensing. In GMI biosensors based on the magnetic label detection the change of the impedance of sensitive element under the application of an external magnetic field was analyzed in the presence of magnetic nanoparticles in a test solution. Amorphous ribbon-based GMI biodetectors have an advantage of low operation frequency and low cost. In this work, magnetic and GMI properties of amorphous Co 68.6 Fe 3.9 Mo 3.0 Si 12.0 B 12.5 ribbons were studied in as-quenched and surface modified states both without and in the presence of maghemite ferrofluid. After the surface modification the coercivity was slightly increased and saturation magnetization decreased in good agreement with increase of the surface roughness, a decrease of magnetic elements concentrations in the surface layer, and formation of a surface protective oxide layer. The GMI difference for as-quenched ribbons in absence and in the presence of ferrofluid was measurable for the frequency range of 2 to 10 MHz and the current intensities of 1 to 20 mA. Although the proposed surface modification by the ultrasound treatment did not improve the sensitivity limit for ferrofluid detection, it did not decrease it either.

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Magnetic field sensors based on amorphous ribbons

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Magnetoimpedância Gigante em Materiais Ferromagnéticos Amorfos: Uma Breve Introdução.

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Magnetoimpedance Effect in CoFeMoSiB As-Quenched and Surface Modified Amorphous Ribbons in the Presence of Igon Oxide Nanoparticles of Water-Based Ferrofluid

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