Использование магнитоупругого эффекта для детектирования механических напряжений с высоким пространственным разрешением

Объект исследования: магнитная структура планарных ферромагнитных микрочастиц квадратной формы на примере пермаллоевых и CoNi- частиц. Цель: исследование возможности использования наблюдаемых изменений в магнитной структуре микрочастиц для детектирования механических напряжений, действующих на частицу. Предложена и апробирована методика детектирования одноосных механических напряжений по изменению магнитной структуры планарной ферромагнитной микрочастицы, имеющей квадратную форму. Показано, что за счет подбора размеров и материала, из которого сделана такая микрочастица, можно добиться изменения ее доменной структуры в заданном диапазоне механических напряжений. Установлено, что при уменьшении латеральных размеров частицы для изменения ее доменной структуры требуется большее механическое напряжение, т.е. происходит снижение чувствительности доменной структуры к механическому воздействию. Добиться увеличения чувствительности планарной частицы к механическим напряжениям можно за счет уменьшения ее высоты или изготовления ее из материала с более высокой константой магнитострикции. Показано, что квадратные частицы, изготовленные из пермаллоя (основной состав: Ni 79%, Fe 16%, Mo 4%), эффективны для детектирования механических напряжений в диапазоне 20 - 70 МПа при латеральных размерах 25 мкм и высоте 25 - 30 нм. Частицы, изготовленные из CoNi-сплава (Co 18%, Ni 82%) эффективны в указанном диапазоне механических напряжений при латеральных размерах 8 мкм и высоте 25 - 30 нм. Разрешающая способность предложенного метода сопоставима с латеральными размерами частиц (8 - 50 мкм) и существенно превосходит разрешающую способность существующих методов измерения механических напряжений при помощи различных тензодатчиков, в том числе работающих на магнитоупругом эффекте. В отличие от методик, использующих методы комбинационного рассеяния света (рамановская спектроскопия), которые имеют более высокую разрешающую способность, предложенная методика может быть использована при диагностике металлических немагнитных поверхностей, для выявления высокоградиентных деформаций в области возможного образования трещин под действием механической нагрузки.