Estudio de las propiedades eléctricas de materiales magnéticos basados en fe por medio de los modelos de Debye y Cole-Cole

Abstract

En esta tesis se presenta un estudio de las propiedades de impedancia y función dieléctrica de los vidrios metálicos Fe70Nb10B20 y [(Fe50Co50)75B20Si5]96Nb4mediante el uso de la resonancia ferromagnética de una pequeña bobina. Para este fin la muestra se colocó dentro de la bobina pequeña y éste conjunto a su vez se colocó en el centro de una bobina de Helmholtz. Las medidas de impedancia se realizaron en el rango de frecuencia 0 < 30 < MHz para diferentes campos magnéticos a temperatura ambiente. El campo AC generado por el pequeño solenoide es del orden de 3 Oe RMS y el campo generado por la bobina de Helmholtz fue de HDC = 0, 5, 10, 20, 30 y 40 Oe. A partir de las medidas experimentales se determinó un circuito equivalente constituido por una inductancia principal conectada en serie con una resistencia, un capacitor y una inductancia secundaria que están conectadas en paralelo entre ellas. Además, para el tratamiento de datos experimentales se desarrolló en Matlab un algoritmo de ajuste numérico por inteligencia artificial. Se realizó un estudio estadístico del sistema de medición constituidos por bobina y (bobina y baquela), encontrando una variación de las medidas de impedancia por debajo del 1.5% en todo el rango de frecuencia utilizado, para los diferentes campos DC empleados. Inicialmente se caracterizó la respuesta de la bobina ante el campo magnético DC y la frecuencia. Se encontró que presenta el fenómeno de resonancia ferromagnética, posteriormente se usó un postamuestras constituido de baquelita que se colocó al interior de la pequeña bobina para formar el sistema (bobina y baquela). Se encontró que esta baquelita anula la resonancia ferromagnética de la bobina. Una vez caracterizado el sistema de medición se realizaron las mediciones de impedancia de los materiales anteriormente mencionados. Se encontró que ambos restituyen la resonancia ferromagnética de la bobina, lo cual refleja que ellos exhiben una resonancia natural. El circuito equivalente describe bien la respuesta de impedancia de ambas muestras en el rango de frecuencia donde se presenta la resonancia principal (0 ≤ ω ≤ 5 ∙E7 rad/s). Usando la relación entre la función dieléctrica y la impedancia se determinó un intervalo de frecuencia en donde la función dieléctrica de las muestras es descrita apropiadamente por un diagrama de Cole-Cole (2MHz ≤ f ≤ 2.9MHz) (Texto tomado de la fuente)

In this thesis a study of the impedance properties and dielectric function of the metallic glasses Fe70Nb10B20 and [(Fe50Co50)75B20Si5]96Nb4 is presented by using the ferromagnetic resonance of a small coil. For this purpose, the sample was placed inside the small coil and this set was placed in the centre of a Helmholtz coil. Impedance measurements were made in the frequency range 0 < 30 < MHz for different magnetic fields at room temperature. The AC field generated by the small solenoid is of the order of 3 Oe RMS and the field generated by the Helmholtz coil was HDC = 0, 5, 10, 20, 30 y 40 Oe. From the experimental measurements, an equivalent circuit was determined consisting of a main inductance connected in series with a resistance, a capacitor and a secondary inductance that are connected in parallel between them. In addition, for the treatment of experimental data, a numerical adjustment algorithm by artificial intelligence was developed in Matlab. A statistical study of the measurement system constituted by coil and (coil and drum) was carried out, finding a variation of the impedance measurements below 1.5% in the entire frequency range used, for the different DC fields used. Initially, the response of the coil to the DC magnetic field and frequency was characterized. It was found that it presents the phenomenon of ferromagnetic resonance, later a Bakelite post-sample was used, which was placed inside the small coil to form the system (coil and Bakelite). This Bakelite was found to nullify the ferromagnetic resonance of the coil. Once the measurement system was characterized, the impedance measurements of the aforementioned materials were performed. Both were found to restore the ferromagnetic resonance of the coil, which reflects that they exhibit a natural resonance. The equivalent circuit describes well the impedance response of both samples in the frequency range where the main resonance occurs (0≤𝜔≤5∙10 7rad/s). Using the relationship between the dielectric function and the impedance, a frequency range was determined where the dielectric function of the samples is appropriately described by a Cole-Cole diagram (2MHz≤𝑓≤2.9MHz)