ЭлектромагнитнОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ И отклик ансамбля ориентированных ферритовых частиц

Асадуллин Фарит Фанурович

Научный руководитель: Котов Леонид Нафанаилович, кандидат физико-математических наук, зав.

кафедрой радиофизики и электроники СыктГУ

Сыктывкарский Государственный Университет, г.Сыктывкар, Россия

Современные методы хранения информации характеризуются очень большой плотностью записи и скоростью доступа. Трудно найти альтернативные способы записи информации, которые могли бы конкурировать с широко распространенными. Однако для их дальнейшего развития необходимо осуществлять поиск новых методов явлений, на основе которых можно производить запись и считывание информации.

Целью данной работы является исследование электромагнитного отклика ансамбля независимых однодоменных ферритовых частиц, определенным образом ориентированных относительно выделенного направления, после действия на них электромагнитного поля. Ансамбль таких частиц можно использовать в носителях информации, если считать, что наличие электромагнитного отклика определенной амплитуды при возбуждении ансамбля импульсом поля на фиксированной частоте соответствует логической “1”, отклик меньшей амплитуды соответствует логическому “0”. Здесь не рассматривается вопрос о записи такой информации и предполагается, что запись осуществлена заранее. Под процессом записи предполагается изменение ориентации вектора намагниченности частиц. Наличие или отсутствие электромагнитного отклика обеспечивает возможность считывания информации при наличии записи.

Поведение векторов намагниченности однодоменных частиц ферромагнетика в переменном магнитном поле обычно описывается уравнением Гильберта:

, (1)

Пусть поле имеет вид:

, (2)

Тогда решение уравнения (1) для компоненты намагниченности mx = Mx/M0, где M0 – намагниченность насыщения, с учетом только линейных относительно mx и h0 членов можно представить в виде:

, (3)

где:

, , , , , . (3’)

Как видно из (3), компоненты переменной намагниченности значительно увеличиваются на частоте ферромагнитного резонанса (ФМР) wH.

Пусть ансамбль состоит из однодоменных частиц с собственными частотами, распределёнными по некоторому закону. Отклик такого ансамбля будет суперпозицией откликов частиц, из которых он состоит:

, где (4)

Для простоты расчета рассмотрим ансамбль частиц с собственными частотами, отличающимися на 1 МГц. Пусть у нескольких частиц постоянная составляющая намагниченности направлена вдоль оси OZ параллельно постоянному магнитному полю (условие записи битовой “1” на частоте ФМР данных частиц, а у остальных частиц - вдоль оси OY (условие записи битового “0” на частоте ФМР данных частиц. При воздействии на образец магнитным полем с постоянной составляющей, направленной вдоль OZ и переменной составляющей, направленной вдоль OY, будет формироваться отклик на частотах, равных собственным частотам частиц, который будет фиксироваться катушкой считывания, ориентированной вдоль оси OX.

Рис. 2. Отклик ансамбля ориентированных ферритовых частиц.

На рис. 2 приведен электромагнитный отклик ансамбля ориентированных определенным образом 8 частиц. Как видно из рис. 2, а на частотах 100, 103, 104 и 106 МГц , совпадающих с ФМР частиц, в которых вектор намагниченности направлен вдоль оси 0Z, наблюдается электромагнитный отклик отличный от нуля и соответствует наличию логической “1” на этих частотах. Для других частот (99, 101, 102, 105 МГц), совпадающих с ФМР частиц, в которых вектор намагниченности направлен вдоль оси 0Y, амплитуда отклика близка к нулю и соответствует логическому “0”.

Плотность записи в такой системе частиц определяется шагом собственных частот и зависит от параметра затухания a ферромагнетика. Для ферромагнетика с a = 0.005 плотность будет 1 бит / МГц. Увеличение плотности сводится к поиску материалов с меньшим a. Время, которое требуется для того, чтобы пронаблюдать резонанс (время доступа), как видно из рисунка 2, б, не превышает 4*10-7 с. (0.4 мкс).

Таким образом, в данной работе впервые показано, что явление ФМР можно использовать для считывания информации в ансамбле частиц, в которых запись информации осуществляется за счет переориентации векторов намагниченности.

e-mail: asf@asf.e-burg.ru