Estudio del fenómeno de magnetoimpedancia gigante MIG en cintas magneticamente blandas de aleaciones Fe73.5-xCrxNb3CuSil3.5B9

Abstract

En este trabajo se fabricaron cintas amorfas de composición Fe73.5-xCrxNb3Cu1Si13.5B9 con 0 ≤ x ≤ 10 por medio del método de solidificación rápida de la rueda fría “melt spinning”, las cuales presentan el fenómeno de Magnetoimpedancia gigante (MIG); éste consiste en el cambio tanto de la componente real como imaginaria de la impedancia de un material magnético blando cuando a través de él se hace pasar una corriente eléctrica ac de magnitud I 73.5 3 1 13.5 9 Fe Cr Nb Cu Si B −x x 0 ≤ x ≤ 10 ac y frecuencia f en presencia de un campo magnético dc, H0. Tal efecto se ha presentado en materiales magnéticamente blandos en forma de hilos, cintas, películas y multicapas, en el estado amorfo, nanocristalino y cristalino. Para estudiar el efecto de MIG en estas cintas, se desarrolló un sistema económico, versátil, confiable, y preciso, que permite realizar mediciones de impedancia hasta 20 MHz, desarrollando un método que consiste en un divisor de voltaje realizado sobre un circuito serie formado por una resistencia y la muestra a estudiar; este método tiene como ventaja en que sólo se realizan dos contactos eléctricos sobre la muestra. Se presentan y describen los resultados obtenidos experimentalmente del efecto de MIG de las cintas fabricadas. Por último se propone el prototipo de un sensor de posición basado en el efecto MIG, construido con base de los resultados obtenidos y utilizando como elemento de detección una de las cintas estudiadas en este trabajo. El sistema se puede modificar para realizar estudios de impedancia en sistemas biológicos; en este caso la técnica se denomina bioimpedancia. / Abstract: Amorphous ribbons of composition Fe73.5-xCrxNb3Cu1Si13.5B9 with 0 ≤ x ≤ 10 were prepared in this work by the melt spinning method of fast solidification. These ribbons manifest the giant magnetoimpedance effect (GMI) which is the change in both the real and imaginary components of the impedance that results from applying an AC electrical current of magnitude Iac and frequency f in presence of a DC magnetic field, H0. This effect has been observed in soft magnetic materials in the form of wires, ribbons, films and multilayers, in the amorphous, nanocrystal, and crystal states. In order to study the GMI effect present in these ribbons, it was developed a system that is economic, versatile, reliable and high precision, capable of measuring at frequencies up to 20 MHz. The measurement of impedance in the system is done through a method that consists of a voltage divisor over a serial circuit formed by a resistor and the sample. One of the advantages of this method is the use of only two electrical contacts over the sample. Experimental results showing the GMI effect in the prepared ribbons are illustrated and described. Finally, a position sensor prototype is proposed based on the GMI effect and the results obtained in this work. It uses as element of detection one of the ribbons that was studied in this work. The system can be modified to study impedance in biological systems; in this case the technique is call bioimpedance.