Tài liệu Hệ đo Gradient từ trường trái đất bằng phương pháp cộng hưởng từ hạt nhân và đo biến thiên từ trường trái đất dùng biến từ màng mỏng từ

9 MÒ Đ ÌU Việc đo gradient từ trường t r á i đất l à rất cần t h iể t trong các đ ỉlu tr a cơ bảa, chitog líạn như thăm dò địa vật l ý , nghiên cứu về truyền sóng, đánh g iá curô’ïig dç va sự phân bế hf dòng đ iêa 0* tầag ỉoxi, nghiên cứu độĩig lưc hpc núi lử a , t iê n đoán dpng đất V. V. . . các phép đo lo ạ i này còn, cần cho ngành khảo cồ hpc, hải dương hpc Ta nhỉeu ngành kỉnh tế khác Dira tr ê n nguyên l ý cộng hưởng từ hgt nhân (đưọ'c phát minh bởi G,M. P u r ce ll và P e liz Bloch 1946) , trong những nătn g ầ n đ â y , các từ kể lư ^ a g tử đã được ữhể tạ o . các máỵ này oho phép đo g iá t r ị tuypt đối ciro’ng độ từ truxrng với áp chín xác oao tacm, do v iệc thay thể pkep đo từ trường bằng phé tần số tu ể s a i cua raômen tCr hột nhân, v i vậy t ’j ìcế l o ạ i này có đọ chinh xác cao hơn. các từ kể được ohể tạo đya trên nguyên tắc. lchác. VÍ dự như céc từ >ẩ cộ 05 i w n s từ h ạ t nhân do ¿ iá n đoạn cua P ackard và V arian dùng đễ đo g ia t r ị tuỵệt đối oưc’ũ độ từ tiư ơ o g t r á i đẫt ; các tư kể đo l i ê n tu e như các ’’máy p h á t" của 3 e n o it . . . r Hgười lâ đo tầ n 30 tu ế 3 a i ỉigt nhản bằng cách trọ xi Vữ'± tỉa hipu C 110 máy pilât -Vnu&n và ikc phác à A17 C 3 n i .3? vứl các vạch chuần th ờ i g ia ù t r ê n bộ tự ¿ h i. ĩ hi đó việc gỉảro tằ n 30 làm việc 3Ủr lý dễ dàng irm 73 g iả n ’o ớt ,/êu cầu về độ chính lá c của oác TạcbL olmầri. Dç ih í- ii xác ta u JLTQ-C tro n g thực t ể cỡ 0,25 'ỉamma / “ ? 7 , tu y vậy -3U> iý ¿hi phải r ấ t công phu. Do l a tư ki íiopt ĩộxiíT ’ile u +:ạo phách. Ngoai r*a ngiKyi ve 'ìã 2 hể 'ỹữ ĩác l'J a i ■ ” ? v j io “ - “El nguyên tấ c đểa 30 o VJ ,:ỳ ::iể 3a i -I 3 au a ộ t ctOüii:' " bò’i 5 1 an qui địntì (từ ice - tan 'cẩ/ hoặc :heo "Iguyên ,;.|c Jgrrj 3^ -Ji^ Vv GUa th e vhuaü ữ 381-! nộ'- ^i'-OVi ỉíăũ. 'õ aột go lLTc^tiạ: TTC định các chu ’í y tu e =?aì lả y 'S. (trừ -■;* - :2 hu 1P'J tri ■-$ lo g ỉ 1 th u ận ora vì c lt qûa io îùa ■î'ijng t ì Ị.ị Z : í ' ậ z ỷ (nghĩa l à w i HQ) và có th ẳ th u duç'c trự c tiế p theo ¿ b í v ị cường độ từ trường, các 'dụng cp đo l o ạ ỉ 2 cho th ấy phép đếr. t ỉ l ệ thuận với 1 / ^ 0 (hay vơ i 1/HQ) đòỉ hỏỉ phải đè ỉ k ế t qúa theo dtra v ị của cường đô từ truờng. Tuy rằng aơ đồ đỉpn tư của dựng cụ. đo k h i đó đcTi g ian 'aơn Ociiông đòỉ hỏi nhân tầ n sế t u l s a i ) , về nguyên t ắ c , s a i sế tồng cộng đ ư y c x ã o định th.90 t i aổ' t í n hiệu tr ê n tạ p . Đọ nhậy cỡ1 tr ê n dưới 1 gsnma ( ). ơu điềm của l o ạ i djing cụ đo dùng máy đlm dtlpn tư l à không có những yểu t ế gây sự d ich chuyền điếm không. Nẵm 1960 F ailli đã đsra ra một dụng cụ đo từ chống n h ỉeu , đo k i i u g i án dopa c ổ đô chính xác cao 10**^. Phép đo dwj’c t i In hành theo đỉầu khiến bằng ta y tần sế và pha của may phát t í n hỉệu tư a. Nhược điểm cúa dyng cụ đo là cấu trú c phức tạp do cơ cấu ngắt mạch chậm truòtag pliân cực và quay vecto’từ ãóa nhò’ xung 9 0 ° , cơ cẩu đi lu chế vòng Bjt g iả i biên. Ngoài r a nguời t a đã chế tạ o lo p l từ k ế tá c dụng l i ễ n t ụ c , như từ kể dùng máy phát cpng ỉaưỏTig hpt nhân có c h ấ t lỏng chay, ỗ đây t£ n h iệ u t u l s a i hẹt nhân được so 3anh với t í a hiệu từ m y phát tự a (dung th ạ c h anh.)0* bọ tr ò n tầ n hay bô tá c h sóng pha. Vipc đo tầ n 30 cộng uVG'nz ( t í lệ th u ận VỚI H ỳ (îirç’c t ỉ l n hanh, theo sự quey pha th ẹ o tỈ3ỜỈ ¿ i an ~&(Ị0 * l à tho’i g ia n dtfç’G lá c đ ịn h th eo Vạch raếc th ơ i g ia n . Trong tnromg họ*p t í n hiệu l i ê n tụ c , công tbưc cua độ nhạy có dang : khuếch đ ạ i. Tuy vậy k h i đó phổ Gủ a các trường đo lược 3 e b ị g iớ i hạn, Qhư th ể kböng p h ả i lú c n ào 3un;.: cho phép lư y c. s ế u t ă n g " ĩđ o Hơn nữa vipc tăn g £ 5 ® *9° *'3i c ®c s ié n g chu k ì ngán. TJ{Ỉ0 là n tăn g t í n h g iá a cìoạn oủa ptarơĩig - 3oháp» lam mẩt ITU th ế của nó tKTỚc phép đo tu ế a a i cần t h i ế t của ríệữ g ia công c h i t i ể t g ỉả n đồ dao đo ch ín h xác gây n h iều b ấ t t ỉ p n va tố n th ờ i g ia n - tự do. Sự động k h i r các th iể u só t trê.n. đã lch¿ đưọc một phần. tro n g công t r i n h của BopoBwK n M . Trong công t r ì n h aày duag mạch lp c cộng bương h ạ t nhân và máy p h á t đuyc ồn định ngogti bằng th ọ c h anh. Mạch lp c cộng hưởng hp t nhân có th ế dung môt t h i ẩ b ị nào có các đặc trư ng cpng hưỞBg hpt nhân với '¿)0 = ^ H 0/ 2T t h í dụ máy phát cộng hương hpt nhân cua Ck pu r\o 6vc'i raạch phân hồi b i c ẩ t hoặc t h i ể t b ị tương tự có phân cực động h ạ t nhân, ỏ l o i ra cũe apch l ọ c , pha V9 b iên đ§ cua điệa áp th a y đỗi tưoTiể ứng vứl từ tn rò n g t r á i đ ấ t, sau đó, qua tá c h sóng pha, t í n h iệ u t i l f A|H du’ç’C đira vào t h i ể t b ị g h i hay dao động ky. Đặc điếm cua t h i ể t b ị đo nàỵ l à có dç nhf!7 Qa° với từ truờng b iể n th iê n khổng n h iề u . Khi g h i, các n h iều lo ạ n từ trrro*n£ lera h ơ n + (2 - 3) gamma đã có sư b iế n đạcg của t£n blpu g h i, sau đó có ca sự t r i ệ t t i ê u t í n h iệu hoàn to à n do tín h p h i tu y ế n của đuròig đ£c trư n g (Ị) (¿±CJỦ ) (piia của t í n h iệu ra theo tầ n số tu ể 3 a i hay từ trư ờ n g ). » 8 I*G tg (T ,. A LO ) 7(ýi ĩ 2 tkó’i s i s a hồỉ -ọhục s p in - sp in . Việc 3¿ méo T>hi tuyển. đã thực h i |n được nhờ đ iề u c h in h độ địoh. pha xuẩt ở l ố i ra Tiạch lọ c bầng Tiạch i ỉ n chứa vòạg H elm áoltz. Ngoài r a , độ ũhịj g iớ i hạn của pỉurơng pháp pha cũng như phương phap tầ n 3ố kế t r ê n ch ỉ được nâng cao tro n g tra ô ’rLg Itç*? tù* tr r ò n g đo Hq l à không đỗi hay th a y đổi ìhậra. Khi tầ n g vận. tố c đo tư trườ ng, độ nhậ.7 siảra / “Khảo s á t lịp..i vận tổ c cho phép đe đo A.H đuyc xáo lịn h bơi hệ - .1 Ứ-.5 d (¿\E) ỵ ~ ~ ĩtx ~ t ĩ ~ ~ J 2 Tư kấ có mạch lp c hạt nhân g h i không b iến dịiJ3g các n h iều lo ạn từ trường kh i thực hipn do từ 2 a đển Ih* các n h iễ u loflQ nhflP-h bo’ll b i b iể n dfrng v l b iê n dô* Đọ nhậy g iớ i hạn của phép đo n h ieu lo ạn từ t r ê n băng tự g h i vào CO’ 0 ,1 (sanana) • -Mộ.t nhưọ’c điếm nữa của từ kể th e o phương pháp pha cũng như phương pháp dựa t r ê n phểp đo tầ a 30 l a cẨụ tr ú c Phức tạ p , cồtig kầtth : tg o hệ xung phức t ạ p , h ệ tp o m!u ch ẩt l ỏ n g chảy • • • Trong công t r ì n h từ kể có tự đ iề u c h in h , dung mạch bám s á t va máy phát phân cưc n ộ i. Phép đểm đưyc t i ế n hành th eo góc quay của độag CO' của hệ "bám s e t . các máy phát sp in có t h i ẩu só t quan trọ n g l à tồ n t ạ i ’’hiện tưọTig l ô i cuốn". £opo3uH IT.M. đã dung cuôa H elm holtz đ iề u hướng trư ờ ng th eo t à a số của máy phát ohuẫn, nhũ’ đó hệ bám s á t O’ đây đ ạ t t í n h chếng n h iễu t ố i ưu, khử đuyc " h lf n t Ifyng l ô i caon tần. so" và giam được sự cần t h i ế t của máy đểrn đ iệ n tử và các bô g h i phirc tọ p . Trong k h i đo, từ kẩ của S a lv i đ ạ t Bgươag nhạy cao 0,0 ; gamma nhưng l ạ i đòi hoi đô ỉ)ất òa định điện, áp nguồn. nuôi cực thấp ■ 10 ~^. Những 7 đồ đầu t i ê n về đo g r a d ie n t đ ịa từ truc'Sg theo chuyền động tu ế gai cùa hạt nhân tự do TUẩt liiện lẩm 1958 tro n g các công t r ì n h cua MeyibHuKcổ A-0 yM op® i c ổ A .A /ra W aters G. , F r a n c is p . n 7 . Trong các công t r ì n n này, có th ề đo th e o tầ n 30 phách của ìiaỉ t í n b iê u từ h a i đầu io i a t t a i sac điềm tro n g khô ¡02 g ia n co đọ Ir/G ou-c*n.r -ỉo t'j! t-nường khác nhau. Khi h a i tín hipu có cùag b iê n đô và pha» ‘biên độ t i n iaiậu k ê t qua la D0 = 0o axỹ (------ ) o c a - r r A Í t wi A v = ~~~ A h * l à n iệ u từ tTvv'zg. Độ c h í an. rá c » , 2JT _ \ ■ cua phep đo chưng 0 , 0 Ị Hz, ngtìds l a CiHTĩỊS 0 , 2 3 ¿anuna oni l ạ duNj’c khi khảo 3at t ỉ TQỈ Ii5 n t ỉ l p 2 ác dao động đồ. írong Kh: đo 0’ lo ạ i từ kể Ti 3ai mắc aẩỉ t ỉ l p hai dầu đo dung -nột kênJ co âq chỉnh xác của phép lo còn nhỏ bon 0 ,4 gamma và ì: hông - 5 .th u ậ n l ỹ i đấm thuận só t ữ c á c n h iề u t ố i đề đo t í n h iệ u lớ n Jxro lO gamma. rò 3cể dùoổ máy nghịch gây s e ỉ số còn lớ n hơn ( 1 ,4 ganuna). T hiểu từ kể k ỉ l u máy đểm l à không 'bảo dam tx n h chống ưu. Đe nghiên cứu va phát h ig n các b iể n th iê n nhanh cua từ trườ ng yểu, R. Iro n s ỉ J . Schwee /" 3 1 J và J . 3 a d e r, L . P u a s e ll 2 đã quan t â a đến các b iể n tử mang mỏng t ư . Những t í n h c h ẩ t đpC b iệ t của nó cho phép dùng vào v ± |c đo t ừ truờ ũg ma C6C v ậ t lỉp u k h ố i khăng th ề thực hipu đưọ-c. rĩ hững đặc tín h đó l a : t i n h dị bướag dừn tr ụ c m^ah, tố c đệ đao từ lcm , t i ê u hao dòng xoáy nho, đ iệu trỏ ’ 3 Uẩt cửa màng 1 % .Ỹ cao« t i ê u hao năng lư^ng do đao tư nhò . . . Mang mỏng từ tìrrỳng dùng có độ day 200 * 3000 A°, đtĩyc chể tạ o băng Ịcìĩa có từ g iảo ‘b ầng 0 như p erm allo v 80ĨTỈ 20 P s , Mang đưcyc chể tạ o bang phưovng pháp "bốc bay tro n g c không t r ê n một để thuy t i a h đốt nóug đ ạt tro n g một từ trườnỂ aoũg song r ó i đế (phương phá? S p i t a x l ) . Mang taỏag th u iuợc có t í n h d ị hương đcra trự c iĩiạah, tro n g đo trụ c d i từ hóa 30 Dí song r ó ỉ hướng từ tiư ờog một c h iề u đặt tro n g lú c bẩc bay tro n g chân không. Theo *rục de này đuryc từ t r i cố dạug vuô.ru SOC, có lưc khang tư thương nam tro n g khoang H, = 2 - 5 Oe. Phép đo đặc tn rn g tư tiieo trụ c khó từ hóa l a tryic vuông góc với tr ụ c de và âằra tro o g mặt phằag aàag 3Q có đl^o ĩBỘt '&ro*r^ t r ễ hẹp, bão hòa tư ve p h ía tr ụ c dương và âm (cõ* H^y. Dương t r i theo trụ c khó th u điryc l à do aư quay cua vecto* từ hóa tư ¿rục de đếa trụ c khó từ ¡lóa k h i đ ăt vào tr p c khó một từ tPÄ B g CỠ Khi o g lt trường n ày, vecto' từ hóa M l ạ i tx ỡ về v ị t r í ba l ị a h tr ê ũ trụ c d l. 2 ác lo ạ ỉ tù’ I r | ding biẩEL cảm ohua nàng nông oiiia ra một 3ố Ị 03 Ỉ 2 h ìn h aau : - 3 1 ẩn ¡n a n g -n on g t • cả-a dữ9 trê n , aự phụ th u ò c ¿!ia độ từ tAỈra 3 \ia T*ao t ì ? " rxo T L --; lO g c a i. - B iến , cảm dya t r ê n a g u y ẫ n l ý cg o g ütfövsg - Biển Cfipn dựa tr ê u h iệu 'íng tháog từ . ã ít từ . - sLoẹd thứ h a i, (X> định từ tiuró’ng ngoài từ b iể u thức ^ f B(Hb ± = Ý * Trường t ầ n và c h ỉ sự số cao tầ n số 0 , 5 Oe 3C6C + Hu)_7 1/2 wi 1 , 7 6 . 10 ^ ra d /O e .s . ngoài H = Hg + Hu đ ặt vuÔEg góc w ỉ trươ ng k íc h cao cả hai trường nằm tro n g mặt phẳng màng. Dấu + và phụ thuôc k h ỉ H đ ặt th eo tr ụ c dễhoặc khó. "Vơitầ tầ n 1,3 GÏÏZ, các trư ờ ng ngoai cần đo to’i 35 O 300 MHz, các trường đo nằm tro n g g i ả i từ 1 0 " 4 cc thề đuơc đặc trưng bởi hằng 30 th ờ i g ia n T.| g ọ i là tiiò'i g ia n hồi phục dọc hay hồi phục sp in mạng. Sự b iế n đ êỉ của My ( t ) xảy ra tlaeo hàm. mũ ĩ ủ ( t ) = Mo- Z"M0-M Co)_7exp(- ^ - ) ỊỊ (10) j ị T1 Sự b iển đỗi độ lớn của thành phần ngang MJ_ ( t ) của v éctơ tu ế s a i M xảy ra do tưcrag tá c s p in . Spin của các h ạ t nhân V Ớ I nhau. Tốc đ ô của qúa t r ì n h nay được dtặc trư ng bởi h ầ n g 3ố th ờ i gian ^ 2 Sọi là th ờ i gian hồi phục ngang hay hoi phục sp ỉn . Spin. Sư b iến đổi của M j_(t) theo quỉ lu ậ t = M, (o) exp c---—- ) T2 hàm mũ ĩ (11) Theo lý thuyểt v ĩ mô của Blooh, hành tra n g của vécto’ M đưq’c ktiao s á t khl có từ trường không đ êi ì?^ và từ trường b iển đôi H1 ♦ Phircmg t r i n h chuyển đông cuạ véc tơ tư hóa h at nhân M tro n g tư trường H có dạng : dM d t Muốn tín h đến qúa t r i n h hềỉ phục, tro n g phương t r ì n h (12) nguời ta đưa thêm 30 hẹng hồi phục. Phương tr ìn h Bloch. đổi với trường đồng nhắt có dạng: đM — - í (ụ, dt 7 z dM — it = M - i iZ, JH j — Ĩ i2 - ỉf (M H - M H ; ----— di* « M (13) Tp M--ỈỈ ■ 3 Í “A - MA ■ - 14 - Các phương t r ìn h cỗ đ ỉẩn Bloch (13) phù h > véc to* M ờ trọ n g th á i không dừx L (M Ậ 0) và chuyển động tu ế saj quanh HQ. Trong cuộn L xuất HÌnh 1 - Phương từ trưcmg h iện auất đ iện động cảm ứng vc vỏ tuyến b iền độ ĩ 7 x\ u = 4 TỊ 108 .21 dv /~ v o n _ 7 (14) n là sổ vòng tro ng cuôn dây, 21 là chiầu d ài cuộn dây, dv ĩ yếu tố thể t í c h mẫu. Vệy t í n hiệu cộng hướng từ h ạt nhân t ỉ lê thuận với tiaànix phần Bdj_ của vécto’ từ nóa, nghĩa là t ỉ Xệ với H0 (tiaeo ( 9 ) ) . Thông thuờng, nhiều truờn^ nQT? thực tế nay dìu các trường H-o cỡ 10.000 gauas và lớn hem. 'như ỏ' các pho ki công huởng từ h ạt nhân)« Các trường này lớ n hơn từ trường t r â i đất cỡ 10^ lầ n (khoảng 0,5 g eu as). Hiển nhiên là nếu quan s á t t í n hiệu cộng huỏ*ng từ tro n g từ trường t r á i đ ất bằng cùng một phưcrag pháp như với từ trường aẹnh t h ì không th ể ghi nhân đuợc t í n hiệu trê n nền tẹ p . có t h l tăng cường đô t í n hiệu này bầng cách tăng thẩ t íc h mẫu. Tuy vậy các p tính, cho b iế t là t ỉ sỗ t í n hiệu trê n tạp <ỳ l ố i ra cua t h i ế b i thu t ỉ lê vó*i trong khi đó phu thuôc vào trường cò: mẹnh. hơn do đó v iệc tăng nói tr ê n l à không đáng kl* Phuơng pháp này dựa tr ê n chuyển đông tu ế s a i cua yécto* từ hóa h ạt nhân, xảy ra do tá c dụng của tyường xoay chiều k ic th íc h H.J. Khi đó t í n hiệu hấp thụ quan a é t được có tầ n số bằng tầ n sổ của trường kích th íc h H.| > còn b iê n độ có t í c h chất cộng hương rõ r ê t và cực đại khỉ 60 “ tá c dụng bên ngoài như trường H.J mất d i t h ì xảy ra chuyển động tu ế s a i tự do cùa M quanh từ trường ngoài H0 với tà n sổ tu s a i u) 0 - Ý H0 . còn các thành phàn cùa M thay dũi theo qui lu ậ t (10) và (1 1 ). Trên cuộũ cẩm L xuất h iện su ẩt điện đồng cảm ứng là mọt dao dộng đieu hòa có b iê n đô t ỉ lệ Mj_ và là mệt hằm mũ của th ờ ỉ g ia n . T2 c®nẽ lớn t h ì txn hiệu càng kéo d à i. Ngoai T2 * tín h không đong nhất của tur trư òng Ho cũng làm t í n h ỉêu • t ắ t dần nhanh hơn. Tuy vậy, t í n hiệu thu trự c tiế p có cường đô còn nhỏ do đọ từ hóa h ạt nhân tĩn h M0 = X qHq nhỏ. Nếu từ ¿Lỏa ;aẫu 30' bô bang tact từ tru ờ n g ¡nạnh 3 * ‘ '>/‘> HQ, n g h ĩa l ầ tạo ra mò vécto' tSr b.óa đu lớn M = (ỏ* đây H = H* + H ) (1 5 ), xem hình 2 th i 3au khi bỏ từ trường H có th ể quan s á t t í n h iệu tu ế s a i tự do, cường độ ban đầucủa nó sẽ t ỉ lệ thuận vó’ỉ HÍnh 2 - Thu t í n h iệu tu ế 3 a i tự do tro n g từ tru ò n g t r á i đ ấ t. - 16 - Tần sổ của t í n h iệ u t ắ t dằn đuợc lá c đ ịn h theo từ tru ờ n g còn l ẹ i l à từ trư ờ ng t r á i đ ấ t H0 : C0o = Y HQ . Trang t h á i không cân bằng của M có th ễ te o r a bầng h a ỉ cách. Cách th ứ n h ấ t : aau khi n g ắt chậm từ trư ờ n g bổ sung H* , véc tơ to sẽ đ ịn h huớng theo từ tru ờ n g t r á i đ ắ t nhò*một xung vô tu y ến có th ờ ỉ g ỉa n kéo d à ỉ và b iê n độ xác định làm quay véctcy M t ớ i Ti t r i vuông góc v ớ i H0 * Cách th ứ h a i không cần dùng trường vô tuyến mà sự k íc h th íc h tu ế s a ỉ h ạ t nhân tự do đưo’c thực h iệ n bằng cách n g ắ t nhanh từ trường ồỗ sung H • Phương pháp này do H, Packard và R .V arian Ị_ 1_7 đầ r a . ổ đây mẫu đưo*c đ ặt tro n g cuộn dây th u dùng lam khung dao động dưc’c đ iều huớng ở tà n 30 công hưởng. Sự từ hóa mẫu bang từ tru ờ n g mẹnh hon H (hàng trăm g au ss) bằng cách cho dòng đ iệ n một ch iầ u qua cuộn từ hóa (sa u đó cũng dùng làm cuộn th u ) . True của cuộn th u (cũng l à phưcmg của từ trường bỗ sung H* ) phẻi gần vuống góc vó*ỉ từ trường t r á i đ ẩ t ( h . 2 ). Sau k h i làm cho M có phuoTig th eo H, nghĩa là thưc t ế vuông góc v ớ i 3qI từ trường bổ sung H* đuợc n g ắt nhanh sao cho sau k h i n g ắ t, vécto' M không kip tJaay đỗi cả hướng lẫ n đô ló*EL. Sự ngẩt. ahự vậy tgo r a trạ n g t h á i không duns -iặc b vécto’ từ hóa h ạ t nhân tro n g ¡nẫu gàn vụoruz góc vó-i trư ờ ng còn l ẹ i Hq . Chuyền động tu ế a a i của vếcto* từ hóa h ạ t nhân đuợc^ghi nhận bầng cách đo 3Uắt đ iện động cảm 'ing tro n g cuôn th u . (CÓ th ể quan s á t t í n hiệu này tr ê n dao ‘ĩộng ký sau k h i,đ a khuếch đ ại lè n 10 l a n ) . ìỉhò’ phương pháp tù’ iióa phụ mà ữvờĩiiị 'ĩộ t í n ;iiẹ.u có "the tầXitỉ Xên haní? 'traïïï Lcãii klia thuân 'tiổn Cĩio 'ìbc 'mg dung thực t ẩ k h i n g h iên cứu từ tru'eng t r á i đ ấ t . \ 1 .1 .3 . ĩy hạt 30 tin nhản a ieu tư trsn tap vg dqng "in n i^ u t ue 3ai do. Theo P a in l G. và Q. o v e lto ị_ 5_7, cường lộ tv n h iệ u ■' " V- I1J.ÍĨ 1 - 17 - tu ế s a i h ạ t nhân được xác định, bầng b iễ u thức = 16 ĩ l 1 o a ’0 n I ( 16 ) (21) '! ổ đây (21) là ch iều d à i cuộn dây vk là th ề t í c h bên tro n g cuộn dây l à hệ sổ choán có sổ t r ị ĩ 1 ■ <■4+ Hv2) H2 -* • k - dV (17) vái H = -E £ ỈJ L 2e (18) I* là dòng đ iệ n qua yếu tố d iệ n t í c h s. Nếu c h iề u d à ỉ cuộn dây vừa phủ k ín mẫu t h ì rỊ = 1 ĩlếu ¡nẫu đủ nh.ỏ so vc?i ch iều d a i cuôn dây th.1 có thể tích . : H = 2TT Ĩ1 ĩ 1 + e Vl = X V, và (19) l 2+e: ( 20) Tư h a i b iể u tỉxức (1ố)"vằ (20) có th ề xác định ‘b ỉẽn đô t í n ỉxiệu tu ế s a ỉ . ỉlhưng muốn đánh g iá độ nhạy của t h i ế t b ị cần phẫỉ x é t t ỉ 30 t í n h iệ u tr ê n tạ p . Tạp n h iệ t ở cuộn dây th u , tạp ơ đèn l ổ i vào củe t h i ế t b ị th u , các thăng gián g n h iệ t của véctũ’ từ hóa trong aiẫu là những nguồn tạ p ahủ yếu. Trong i i ầ u k iệ n r .h ilu côn g n g h iệ p £ t , đô lớ n tạp có th ể lá c đ ịn n nỉiư aau : 4 /p Sn 6 đây : T = (4KT ¿ V RĩO n h iệ t độ, độ tu y ệ t đ ố i K là hằng 80 3oltam ann Iu là ( 21) - 13 - / y ỷ là g iả i thông hiệu dụng R là điện trở thuần của cuộn dây thu F là hệ 3 ố tạp đ tằn số 2KHz bỗ qua hiệu ứng ngoài dã có thề c o ỉ điện trở R bkng điện trỏ* cuộn dây vó*i dòng điện môt ch ỉầu . Vậy t ỉ BO t ín hiệu trên tạp có thể xác định từ : = X o ^ o ( 8 KTA ^ RF )” “ 2“ 1*16 TC2 (-21)" n V^VỊ (22) En E è dây là điện áp hiêu dụng củô t í n h iễ u . s Hê aổ choán có thế xác định từcông thức thực nghiệm sau: an*2 1 Ị )} s 0,44 (— ) ( - — ) 2 với a 1 a là 'ban kính mẫu hinh là chiằu cao mẫu là bán kính cuộn dây Công thức (23) trụ này được kiểm nghiệm khi : 0,7 5 i — N a i z x và 1 = 1 (24) Khi chiều dài c của cuộn thu knông thể bỏ •■qua- đưtỵe „ có thề thay a bằng bán kính hiệu dụng sau : hd - at r + 0 ,6 = art + 0,10 (25) vớ i a. là bán kính bên trong tr H , , y atb E trung bỉah. về dạng của t ín hiệu tuể 3ai tự do, trong các công trin h l_ 1_7, đã khảo sát đạngcủa t ín hiệu đối với độ không đồng nhất tuyến tín h của từ trường. .'íiẫu hlnh tru dài ?'!, bán kính aQ c o i như trvcrag tiiay uồi tuyến tín h L':efl JX vè trục Ox cua hệ* tọa độ• hướng trục hình trụ« : • * V dọc • • H « H0 - 5X (26) - 19 Ổ đây G l a g rad ien t của từ trường# Khi trường không đồng n h ất Ox có thể hướng theo một góc nào đó với ĩ? , nhưng có th ể c o i g iá t r i tu y ệ t đổi của đô không đồng nhất nhỏ hon trường H0 r ấ t nhiều nên chỉ x é t thành phần song song với H0 * Kếtqủa công thức cho b iế t dạng hình baocủa t í n h iệ u : _ I_ . exp ( - - M Eo -£ í- T2 ờ đây £ = V GTg1 trụ•c h ình t r ụ : T2 (27) T2 (2 8 ). Nấu g ra d ie n t hướng vuông góc với * H ■= H - Gỵ hoặc H (29) = H - GZ t h ì công thức với hlnh bao đỗi dang : JL = 2 exp ( - - M E. I2 I2 J ,(4 Í- ) t2 . (30) với ỹ =■ Ỵ G a0T2 (3 1 ), còn J^( f * ) là hàm B essel lo ạ i 1. T2 Hai phương tr ì n h vầ trê n đeu mô tề hiện tượng phách vó*i tầ n sổ S I đươc 0 xác định từ độ không đồng nhất của trường tro n g các g iớ i han toàn mẫu : hay l ĩ . = 2 VGI (32) t % % * I'l’i£1 _ Do J.Z. xac định đưưc (gradient tư trương tư 240---- đen 2 4 0 0 ^“ —nỉ^ khi 2 1 = 2r o = 1 0 cm. -O. - 2 >f Gart 1 .2 . CO SO LY ĨHUYEĨ TẼ HANG MONG SAĨ ĨU. 1 .2 .1 . Khái niêm màng mỏng 3ắt từ j Mang mong có gicýi han tr ê n 76 c h iề u dày từ 10**^ đến 10 ^ cm. Mang móng s ắ t từ là những màng mè mômen từ nguyên tử tro n g đó tham gia tiro-ng tá c tr a o đ ổ i. Những màng phản s ắ t từ cũng dược định ngiiia như vậy, ohúng có tín h d i dưcmg dem trụ c . - 21 1 . Cẩu trúc hat và biên hgt (ỷ màng; mỏng, t ừ . Ị_ 34_ 7 Trong phần lcm các v ệ t l i ệ u tư , sự t á i từ hóa đươc ìhư aự chuyển động của các b iê n h ạ t. Sự tồ n t ạ i của lạt (đômen) được Weisa đưa ra từ năm 1907* L 35_7 K i t t e l đ i tín h cho các hệ có trụ c d i từ hóa vuông ớ i mặt phẳng của màng. Kết qủa có 5 dạng cấu trú c h a t ; màng mỏng đcm tru c ¿_ 36_7 : a ) Gấu c ) Cấu e) Cẩu a trú c đóng trú c phiến trú c đo’n hạt b ) ơấu trú c mc d) cấu trú c p h iế n đóng b c\ c Hình 3 - Các dạng cấu tr ú c h ạt tro rg màng uỏng đơn tr ụ c . Khi từ trường ngoài bầng 0, năng lượng tư do tro n g rưò’ng hợp là tổng của ba sổ hạng : Năng lương bầ mặt ác b iê n h ạ t E jj , năng lưcyng từ tĩn h cúa cấu h ìn h Em, lu ơ n g d ỉ hướng của cấu h ìn h 3 . cì cấu h ìn h (dạng) của một h ạ t c o i như én định k h i tổ n g s ¿0 +s m + là cực t i ề u đ á i v ớ i các k íc h thước của h ạ t ấy . Sự thay 'lồx văng luxyng to àn phần cua mỗỉ cấu là asm cua chiHu day màng, cẩu tr ú c đơn h ạt có l ơ i về ; lượng với chiầu dày -ìhò nơn ;>00Q A°. niĩưng tr ê n g iớ i này, cẩu trú c dóng vó’i 'á c l ạ t t ả i ra qua cả bề đàv ĩ có lo;i hơn ve a ặ t nản,- Xuxyng (khoảng :0 “A T 1 0 “ * c a ) . a 10 cm các hạt khôr.Ị* càn t r ả ỉ ra cả nàng V8 cấu tr ú c ển đóng có lợ i hoTi, Khi ch iều ò 8 J neo ntra 9.10"^ om, mèr.^ mor.fl 31 .Ti 193?e 'ìcm h ạ t khi từ trường agoàỉ bằng 0 . Theo K itte l nểu b ỉê n - 20 - CÓ thể c o i là màng mỏng gồm các lóp hat có tương tá c trao đ ồ i, còn biên của các tin h thể khổng phải lú c nào cũng có các tuơng tác tihư thế* Nấu giữa b iên của các tin h thế có những nguyên tử lo a i kháù hoặc các nguyên tử cùng l o ẹ ỉ nhưng hỗn độn th ì giữa các tin h t h l ch ỉ tồn t ạ i .các tương tác lưỡng cưc yếu hen hoặc mạnh hơn đôi ch ú t. đ màng mỏng có một đặc điểm là t ỉ số thể t íc h b iên hat và thể t íc h toàn màng thường r ấ t lớn hớn trong trường hqT? vật thể khối lớ n , ổ màng mỏng tạo ra bằng cách bổc bay, kích tiiước ngang của tin h thể CỠ 10”° cmf còn ở các vât thể 1ỚĨ1 cỡ 10”4 - 10"1 cm. Nấu giả t h iế t bề dày của b iên hạt là 10~7 cm (bằng 2 - 3 lầ n khoẩng cách các nguyên tử ) và tin h thễ hình lập phưcmg th i ỏ* màng mong đó —J - liTO’ng chất của nó tạo nên các biên của tin h th.1 còn ỏ’ v ậ t thể lcrá t h i thể tíc h biên chiếm phần không đáng kể. Di thường của các đạỉ lượng đặc trưng cho qúa tr ìn h t á i từ hóa (độ từ dư Mr , độ từ hóa tự phát M , n h iêt độ Curie To và Xực từ kháng Hc ) thể hiện khi ch.i!u dày của màng và của b iên hạt từ hóa tự phát (vách đômen) vào cô’ 10” 7 10~5 cm, Trong truờng hợp nay , qúa trin h t á i từ hóa phụ thuộc rõ r ệ t vào đặc điếm của các b iên h ạ t. còn qúe tr ìn h t á i từ ¿lóa binh thưcrag CÍ1Ỉ xay ra khi ch iều dày màng l e m hon Ì O ’ 4 c m . Gấu trúc tin h thể của các màng ngay cả đối vo'i những độ dày rất le n vẫn khác nhiều cấu truc CU5 các vật thễ lem. Trong các điều kiện đã b iế t , các d ị thường cấu trúc như vây (t h i dụ Î kích thước cưc nhỏ oủa các tin h th ề, kểt cấu các mạng tin h th ể, biển dạng mann và các pha ¡chông ỏn định n h iệt động) có thể ảnh hưởng đến qúa tr in h t á i W tióa. ilgoài ra các dị thưừng củacấu trúc ấy có thể gây ra những dạng khác nhau cua d ị thường từ n èn khàn g thề xáo định đuợc gicýi hạn trẽn của chiầu dày ,ĩiàn£ ¡non? từ.