[发明专利]一种获取双区间大量程磁阻抗效应非晶微丝的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种获取双区间大量程磁阻抗效应非晶微丝的方法，尤其适用于对弱磁场或小磁场(0～3.5Oe)探测及软磁材料(<20Oe)检测等具有线性响应和较大响应量程的微型传感器开发。

背景技术

Co_68.15Fe_4.35Si_12.25B₁₁₂₅Nb₂Cu₂非晶微丝属于Co-Fe基非晶材料，具有优异的软磁性能，尤其在小磁场条件下，它们都具有快速响应和稳定度的特性，具有巨磁阻抗性能，可以应用于微型化高灵敏度磁传感器中。作为磁敏感器件，一方面要求材料具有高的阻抗变化率和高的磁场灵敏度；一方面要求具有大的磁场响应量程，以满足不同磁场变化区间的响应要求。基于此，对材料的阻抗性能提出了新的挑战，即在不牺牲响应灵敏度的基础上，可以满足不同磁场区间响应的探测与甄别。在生物传感器件方面，在较大磁场(15Oe)响应时，非晶带已医学方面得到应用。然而，该材料阻抗性能具有较低的磁灵敏度及在小于20MHz频率激励下无法应用，且制备相对复杂，各向异性较大，限制了其更广泛应用。相比非晶丝方面，并未报道此类较大的响应场，但非晶丝相对非晶带软磁性能更好，灵敏度更高。

目前，具有高性能的巨磁阻抗效应的非晶丝、非晶带、软磁薄膜等材料均是通过退火或后处理等工艺得到的。对熔体抽拉非晶丝Co_68.15Fe_4.35Si_12.25B_11.25Nb₂Cu₂采用低温焦耳退火，以液氮为介质，虽然实现了大电流退火方式，但低温液氮的引入，并未能实现微丝应力的释放，而是重新分布了微丝的内应力；这样，在小磁场(<3.5Oe)区间的磁场探测与甄别方面，有所欠缺。CN104532174公开了“一种非晶微丝可调控阻抗线性响应量程的方法”，该方法通过液态油介质焦耳退火对熔体抽拉非晶微丝进行退火，可有效释放微丝内部残余应力。但是采用液态油为介质进行退火处理，对环境有污染，使用时需要进行处理，并且，该材料在同一温度下退火处理的非晶微丝，线性区间较小，根据实际应用需求，需要调制，因此，限制的材料的应用范围。

发明内容

本发明要解决的技术是提供一种获取双区间大量程磁阻抗效应非晶微丝的方法，工艺简单，操作性强，便于控制，对环境友好，获得的非晶微丝具有双区间、大量程磁阻抗效应，适用于弱磁场或小磁场(0～3.5Oe)探测及软磁材料(<20Oe)检测等具有线性响应和较大响应量程的微型传感器开发。

本发明的技术解决方案是：

一种获取双区间大量程磁阻抗效应非晶微丝的方法，其具体工艺过程如下：

(1)采用熔体抽拉法制备的直径为30μm的Co_68.15Fe_4.35Si_12.25B_11.25Nb₂Cu₂非晶微丝，连接到液态介质无水乙醇焦耳退火的电路中，在退火电流250mA下退火180s，完成非晶微丝退火；

(2)非晶微丝完成退火后，利用去离子水清洗并烘干，获得双区间大量程磁阻抗效应非晶微丝。

进一步的，在零磁屏蔽空间内进行磁阻抗性能测试，在11MHz～20MHz频率激励下，所述双区间大量程磁阻抗效应非晶微丝阻抗上升曲线具有0～3.5Oe单调递增与3.5～20Oe单调递减的双区间线性响应量程。

本发明的有益效果：

(1)在液态介质无水乙醇中对非晶微丝焦耳退火，不仅可以有效释放非晶微丝内部残余应力，还实现了更大的磁场线性响应量程(<20Oe)，而且实现弱磁场及小磁场线性响应量程调制，使其在0～3.5Oe与3.5～20Oe双区间磁场，实现双区间的线性响应量程特性。

(2)该退火工艺方法与现有的低温焦耳热退火和真空焦耳退火等特殊处理技术相比，具有设备简单、安全性能高、工艺实用且可操作性强、效率较高、电流密度易于控制、便于连接等优点，能够满足微型传感器对弱小或较大磁场响应量程及灵敏度等性能需求，适用于弱磁场或小磁场(0～3.5Oe)探测及软磁材料(<20Oe)检测等具有线性响应和较大响应量程的微型传感器开发。

附图说明