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保磁力は、磁気保磁力、保磁場、保磁力とも呼ばれ、強磁性体が外部磁場に耐えて磁化が消失しない能力の尺度です。保磁力は通常、エルステッドまたはアンペア/メートル単位で測定され、 H Cと表示されます。
電気工学および材料科学における類似の特性である電気保磁力は、強誘電体材料が脱分極することなく外部電界に耐える能力です。
保磁力の高い強磁性材料は磁気的に硬いと呼ばれ、永久磁石の製造に使用されます。保磁力の低い材料は磁気的に柔らかいと言われます。後者は、変圧器やインダクタの コア、記録ヘッド、マイクロ波装置、磁気シールドに使用されます 。
定義
強磁性材料の保磁力とは、サンプルの磁化が強い磁場によって飽和状態になった後、その材料を消磁するために必要な印加磁場( H磁場)の強度です。この消磁磁場は、元の飽和磁場と反対方向に適用されます。ただし、何を「消磁」とみなすかによって保磁力の定義は異なるため、「保磁力」という単純な用語は曖昧になる可能性があります。
- 通常の保磁力H Cnは、磁束（材料内の平均Bフィールド）をゼロにするために必要なHフィールドです。
- 固有保磁力H Ciは、磁化（材料内部の平均Mフィールド）をゼロにするために必要なHフィールドです。
- 残留磁化率H Crは、残留磁化をゼロにするために必要なHフィールドであり、 Hフィールドが最終的にゼロに戻ると、BとMも両方ともゼロに低下する（材料がヒステリシス曲線の原点に到達する）ことを意味します。[1]
通常の保磁力と固有保磁力の差は軟磁性材料では無視できる程度ですが、硬磁性材料では差が大きくなることがあります。[1]最も強力な希土類磁石はH Cnで磁化をほとんど失いません。
実験的決定
通常、磁性体の保磁力は、上の図に示すように、磁化曲線とも呼ばれる磁気ヒステリシスループの測定によって決定されます。データを取得するために使用される装置は、通常、振動サンプルまたは交流勾配磁力計です。データ ラインがゼロと交差する印加磁場が保磁力です。サンプルに反強磁性体が存在する場合、交換バイアス効果の結果として、増加する磁場と減少する磁場で測定された保磁力が等しくない場合があります。[引用が必要]
材料の保磁力は、磁化曲線が測定される時間スケールに依存する。保磁力よりも名目上小さい印加逆磁場で測定された材料の磁化は、長い時間スケールでゆっくりとゼロに緩和する可能性がある。緩和は、磁壁移動による磁化の反転が熱的に活性化され、磁気粘性によって支配されるときに発生する。[22]高周波での保磁力の値が増加すると、高帯域幅磁気記録のデータレートの増加に対する重大な障害となり、ストレージ密度の増加には通常、メディアの保磁力の上昇が必要になるという事実によってさらに悪化する。[要出典]
理論
保磁力のある磁場では、印加磁場の方向に沿って測定された強磁性体の磁化のベクトル成分はゼロです。磁化反転には、単磁区回転と磁壁移動の 2 つの主なモードがあります。材料の磁化が回転によって反転する場合、ベクトルは印加磁場に直交する方向を指すため、印加磁場に沿った磁化成分はゼロです。磁化が磁壁移動によって反転する場合、すべての個別の磁区のモーメントの合計がゼロになるため、すべてのベクトル方向で正味の磁化は小さくなります。回転と磁気結晶異方性によって支配される磁化曲線は、基礎研究で使用される比較的完全な磁性材料で見られます。[23]実際のエンジニアリング材料では、粒界や不純物などの欠陥が反転磁化ドメインの核生成サイトとして機能するため、磁壁移動の方が重要な反転メカニズムです。欠陥は磁壁を核生成するだけでなく、磁壁を固定する可能性があるため、保磁力を決定する上での磁壁の役割は複雑です。強磁性体の磁壁のダイナミクスは、磁壁と粒界が両方とも平面欠陥であるため、冶金学における粒界や塑性のダイナミクスに似ています。 [引用が必要]
意義
あらゆるヒステリシスプロセスと同様に、1 サイクル中の磁化曲線内の領域は、磁化を反転する際に外部磁場によって材料に対して実行される作業を表し、熱として散逸されます。磁性材料における一般的な散逸プロセスには、磁歪と磁壁移動があります。保磁力は磁気ヒステリシスの度合いの尺度であり、したがって一般的な用途における軟磁性材料の損失の特性を表します。
飽和残留磁化と保磁力は硬質磁石の性能指標であるが、最大エネルギー積も一般的に引用される。1980年代には、エネルギー積は高いがキュリー温度が望ましくないほど低い希土類磁石が開発された。1990年代以降、高保磁力の新しい交換スプリング硬質磁石が開発されている。[24]
参照
参考文献
- ^ ab Giorgio Bertotti (1998年5月21日)。磁気におけるヒステリシス：物理学者、材料科学者、エンジニア向け。エルゼビアサイエンス。ISBN 978-0-08-053437-4。
- ^ Tumanski, S. (2011).磁気測定ハンドブック. ボカラトン、フロリダ州: CRC プレス. ISBN 9781439829523。
- ^ MA Akhter-DJ Mapps-YQ Ma Tan-Amanda Petford-Long-R. Doole; Mapps; Ma Tan; Petford-Long; Doole (1997). 「パーマロイ薄膜の保磁力の厚みと粒径依存性」. Journal of Applied Physics . 81 (8): 4122. Bibcode :1997JAP....81.4122A. doi :10.1063/1.365100.
- ^ Calvert, JB (2003年12月6日) [2002年12月13日]. 「Iron」. mysite.du.edu . 2007年9月15日時点のオリジナルよりアーカイブ。2023年11月4日閲覧。
- ^ abc 「固体の磁気特性」Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . 2014年11月22日閲覧。
- ^ 「タイムアウト」。Cartech.ides.com 。 2014年11月22日閲覧。[永久リンク切れ ]
- ^ トンプソン、シルバヌス・フィリップス（1896年）。発電機と電動機械。 2014年11月22日閲覧。
- ^ MS Miller-FE Stageberg-YM Chow-K. Rook-LA Heuer; Stageberg; Chow; Rook; Heuer (1994). 「RF マグネトロン スパッタリング条件がニッケル薄膜の磁気特性、結晶特性、電気特性に与える影響」Journal of Applied Physics . 75 (10): 5779. Bibcode :1994JAP....75.5779M. doi :10.1063/1.355560.
- ^ Zhenghong Qian; Geng Wang; Sivertsen, JM; Judy, JH (1997). 「対向ターゲットスパッタリングによる Ni Znフェライト薄膜の作製」. IEEE Transactions on Magnetics . 33 (5): 3748–3750. Bibcode :1997ITM....33.3748Q. doi :10.1109/20.619559.
- ^ オルロフ、ジョン (2017-12-19)。荷電粒子光学ハンドブック、第 2 版。CRC プレス。ISBN 9781420045550. 2014年11月22日閲覧。
- ^ Luo, Hongmei; Wang, Donghai; He, Jibao; Lu, Yunfeng (2005). 「磁性コバルトナノワイヤ薄膜」. The Journal of Physical Chemistry B. 109 ( 5): 1919–22. doi :10.1021/jp045554t. PMID 16851175.
- ^ 「鋳造アルニコ永久磁石」(PDF)。アーノルド・マグネティック・テクノロジーズ。 2023年11月4日閲覧。
- ^ Yang, MM; Lambert, SE; Howard, JK; Hwang, C. (1991). 「低ノイズ縦記録用積層CoPt Cr /Crフィルム」. IEEE Transactions on Magnetics . 27 (6): 5052–5054. Bibcode :1991ITM....27.5052Y. doi :10.1109/20.278737.
- ^ CD Fuerst-EG Brewer; Brewer (1993). 「高残留磁化急速凝固 Nd-Fe-B: ダイアップセット磁石 (招待)」. Journal of Applied Physics . 73 (10): 5751. Bibcode :1993JAP....73.5751F. doi :10.1063/1.353563.
- ^ 「WONDERMAGNET.COM - NdFeB磁石、マグネットワイヤー、書籍、奇妙な科学、必要なもの」。Wondermagnet.com。2015年2月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年11月22日閲覧。
- ^ チェン＆ニクルズ 2002
- ^ Bai, G.; Gao, RW; Sun, Y.; Han, GB; Wang, B. (2007 年 1 月). 「高保磁力焼結 NdFeB 磁石の研究」. Journal of Magnetism and Magnetic Materials . 308 (1): 20–23. Bibcode :2007JMMM..308...20B. doi :10.1016/j.jmmm.2006.04.029.
- ^ Jiang, H.; Evans, J.; O'Shea, MJ; Du, Jianhua (2001). 「Nb および V バッファ層上の急速アニール NdFeB 薄膜の硬磁性特性」. Journal of Magnetism and Magnetic Materials . 224 (3): 233–240. Bibcode :2001JMMM..224..233J. doi :10.1016/S0304-8853(01)00017-8.
- ^ 中村 秀; 栗原 健; 立木 剛; 杉本 誠; 岡田 正; 本間 正 (1992 年 10 月)。「水素中で熱処理した Sm 2 Fe 17 N x 合金の相変化と磁気特性」IEEE Translation Journal on Magnetics in Japan . 7 (10): 798–804. doi :10.1109/TJMJ.1992.4565502.
- ^ Rani, R.; Hegde, H.; Navarathna, A.; Cadieu, FJ (1993 年 5 月 15 日). 「高保磁力 Sm 2 Fe 17 N x およびスパッタリングされたフィルムサンプルの関連相」. Journal of Applied Physics . 73 (10): 6023–6025. Bibcode :1993JAP....73.6023R. doi :10.1063/1.353457. INIST 4841321.
- ^ デ・カンポス、MF;ランドグラフ、FJG;ニューハンプシャー州斉藤。ロメロ、SA;ネイバ、AC。ミッセル、FP;ド・モライス、E.ガマ、Ｓ．オブルチェヴァ、EV;ジャルニン、BV (1998-07-01)。 「SmCo5磁石の化学組成と保磁力」。応用物理学ジャーナル。84 (1): 368–373。Bibcode :1998JAP....84..368D。土井：10.1063/1.368075。ISSN 0021-8979。
- ^ ゴーント 1986
- ^ ジェニッシュ他 2004
- ^ クネラー＆ハウィグ 1991
- Chen, Min; Nikles, David E. (2002). 「Fe x Co y Pt 100- x - yナノ粒子の合成、自己組織化、および磁気特性」。Nano Letters . 2 (3): 211–214. Bibcode :2002NanoL...2..211C. doi :10.1021/nl015649w.
- Gaunt, P. (1986). 「磁気粘性と熱活性化エネルギー」.応用物理学ジャーナル. 59 (12): 4129–4132. Bibcode :1986JAP....59.4129G. doi :10.1063/1.336671.
- Genish, Isaschar; Kats, Yevgeny; Klein, Lior; Reiner, James W.; Beasley, MR (2004). 「SrRuO 3薄膜における磁化反転の局所測定」。Physica Status Solidi C. 1 ( 12): 3440–3442. Bibcode :2004PSSCR...1.3440G. doi :10.1002/pssc.200405476.
- Kneller, EF; Hawig, R. (1991). 「交換スプリング磁石: 永久磁石のための新しい材料原理」. IEEE Transactions on Magnetics . 27 (4): 3588–3600. Bibcode :1991ITM....27.3588K. doi :10.1109/20.102931.
- Livingston, JD (1981). 「保磁力メカニズムのレビュー」.応用物理学ジャーナル. 52 (3): 2541–2545. Bibcode :1981JAP....52.2544L. doi :10.1063/1.328996.
外部リンク
- 磁化反転アプレット（コヒーレント回転）
- さまざまな磁気記録媒体の保磁力の表については、fujifilmusa.com の「データ ストレージ テープ磁気メディアの消磁」( PDF ) を参照してください。