Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Не путать с ню-металлом .
Пятислойная коробка из мю-металла. Толщина каждого слоя около 5 мм. Он снижает влияние магнитного поля Земли внутри в 1500 раз.
Ассортимент форм из мю-металла, используемых в электронике, 1951 г.
Мю-металлические экраны для электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), используемых в осциллографах , из журнала электроники 1945 года

Мю-металл представляет собой никель - железо мягкой ферромагнитного сплава с очень высокой проницаемостью , которая используется для экранирования чувствительного электронного оборудования от статических или низкочастотных магнитных полей . Имеет несколько составов. Один из таких составов состоит примерно из 77% никеля, 16% железа, 5% меди и 2% хрома или молибдена . [1] [2] В последнее время мю-металл считается сплавом 4 ASTM A753 и состоит из примерно 80% никеля, 5% молибдена, небольшого количества различных других элементов, таких как кремний , и оставшихся 12-15%. утюг. [3] Название произошло от греческой буквы мю ( μ ), которая обозначает проницаемость в физических и инженерных формулах. Ряд различных запатентованных составов сплава продается под торговыми марками, такими как MuMETAL , Mumetall и Mumetal2 .

Му-металл обычно имеет значения относительной проницаемости 80 000–100 000 по сравнению с несколькими тысячами для обычной стали. Это «мягкий» ферромагнитный материал; он обладает низкой магнитной анизотропии и магнитострикции , [1] , придавая ему низкую коэрцитивную силу так , чтобы она насыщается при низких магнитных полей. Это дает низкие гистерезисные потери при использовании в магнитных цепях переменного тока. Другие сплавы никель-железо с высокой проницаемостью, такие как пермаллой, обладают аналогичными магнитными свойствами; Преимущество мю-металла в том, что он более пластичный , податливый и поддается обработке, что позволяет легко формовать его в тонкие листы, необходимые для магнитных экранов. [1]

Изделия из мю-металла требуют термической обработки после их окончательной формы - отжига в магнитном поле в атмосфере водорода , что увеличивает магнитную проницаемость примерно в 40 раз. [4] Отжиг изменяет кристаллическую структуру материала , выравнивая зерна и удаляя некоторые примеси, особенно углерод , которые препятствуют свободному движению границ магнитных доменов . Изгиб или механический удар после отжига может нарушить выравнивание зерен материала, что приведет к падению проницаемости пораженных участков, которое можно восстановить, повторив этап водородного отжига.

Магнитное экранирование [ править ]

Мю-металл - это магнитомягкий сплав с исключительно высокой магнитной проницаемостью. Высокая проницаемость мю-металла обеспечивает путь с низким сопротивлением для магнитного потока , что приводит к его использованию в магнитных экранах от статических или медленно меняющихся магнитных полей. Магнитное экранирование, сделанное из сплавов с высокой проницаемостью, таких как мю-металл, работает не за счет блокировки магнитных полей, а за счет создания пути для силовых линий магнитного поля вокруг экранированной области. Таким образом, лучшая форма для экранов - это закрытый контейнер, окружающий экранированное пространство. Эффективность экранирования из мю-металла снижается с увеличением проницаемости сплава, которая падает как при низких значениях напряженности поля, так и из-за насыщения., при высокой напряженности поля. Таким образом, экраны из мю-металла часто состоят из нескольких корпусов, расположенных одна внутри другой, каждая из которых последовательно уменьшает поле внутри себя. Поскольку мю-металл насыщается при таких низких полях, иногда внешний слой в таких многослойных экранах выполняется из обычной стали. Его более высокое значение насыщения позволяет ему работать с более сильными магнитными полями, снижая их до более низкого уровня, который может быть эффективно экранирован внутренними слоями мю-металла.

Радиочастотные магнитные поля выше примерно 100 кГц могут быть экранированы экранами Фарадея : обычными проводящими металлическими листами или экранами, которые используются для защиты от электрических полей . [5] Сверхпроводящие материалы также могут вытеснять магнитные поля за счет эффекта Мейснера , но для этого требуются криогенные температуры.

Сплав имеет низкую коэрцитивную силу, близкую к нулю магнитострикцию и значительное анизотропное магнитосопротивление. Низкая магнитострикция имеет решающее значение для промышленных приложений, где переменные напряжения в тонких пленках в противном случае привели бы к разрушительно большим изменениям магнитных свойств.

История [ править ]

Мю-металлический подводный кабель

Му-металл был разработан британскими учеными Уиллоуби С. Смитом и Генри Дж. Гарнеттом [6] [7] [8] и запатентован в 1923 году компанией Telegraph Construction and Maintenance Co. Ltd. (ныне Telcon) для индуктивной нагрузки подводных телеграфных кабелей. Metals Ltd.), британская фирма, которая построила подводные телеграфные кабели в Атлантике. [9] Проводящая морская вода, окружающая подводный кабель, добавляла значительную емкость кабеля, вызывая искажение сигнала, что ограничивало полосу пропускания и снижало скорость передачи сигналов до 10–12 слов в минуту. Полоса пропускания может быть увеличена за счет добавления индуктивности.компенсировать. Сначала это было сделано путем обертывания проводников спиральной обмоткой из металлической ленты или проволоки с высокой магнитной проницаемостью, которая ограничивала магнитное поле. Telcon изобрел мю-металл, чтобы конкурировать с пермаллоем , первым сплавом с высокой проницаемостью, используемым для компенсации кабеля, чьи патентные права принадлежали его конкуренту Western Electric . Мю-металл был разработан путем добавления меди в пермаллой для улучшения пластичности . На каждые 1,6 км кабеля требовалось 80 километров тонкой мю-металлической проволоки, что создавало большой спрос на сплав. Первый год производства Telcon производил 30 тонн в неделю. В 1930-х годах использование мю-металла сократилось, но к началу Второй мировой войны многие другие применения были найдены в электронной промышленности (особенно в защите длятрансформаторы и электронно-лучевые трубки ), а также взрыватели внутри магнитных мин . Telcon Metals Ltd. отказалась от торговой марки «MUMETAL» в 1985 году. [10] Последним зарегистрированным владельцем марки «MUMETAL» является компания Magnetic Shield Corporation, штат Иллинойс. [11]

Использование и свойства [ править ]

Му-металл используется для защиты оборудования от магнитных полей. Например:

  • Электрические силовые трансформаторы , которые имеют металлическую оболочку из мю, чтобы они не влияли на близлежащие схемы.
  • Жесткие диски , которые имеют подложку из мю-металла к магнитам, находящимся в приводе, чтобы удерживать магнитное поле подальше от диска. [ необходима цитата ]
  • Электронно-лучевые трубки, используемые в аналоговых осциллографах , которые имеют экраны из мю-металла для предотвращения отклонения электронного луча паразитными магнитными полями.
  • Картриджи магнитного фонографа , которые имеют корпус из мю-металла для уменьшения помех при воспроизведении пластинок .
  • Оборудование для магнитно-резонансной томографии (МРТ).
  • В магнитометры используются в магнитоэнцефалографии и магнитокардиографии .
  • Фотоэлектронные умножители .
  • Вакуумные камеры для экспериментов с низкоэнергетическими электронами , например, фотоэлектронная спектроскопия.
  • Сверхпроводящие цепи и особенно схемы с переходами Джозефсона .
  • Феррозондовые магнитометры и компасы как часть датчика.
  • Датчики приближения (индуктивного типа)

Похожие материалы [ править ]

Другие материалы с аналогичными магнитными свойствами включают Co-Netic, supermalloy , supermumetal, nilomag, sanbold, молибденовый пермаллой , Sendust , M-1040, Hipernom, HyMu-80 и Amumetal. В последнее время используется пиролитический графит (также иногда используемый в некоторых OLED-панелях в качестве теплоотвода), поскольку он также демонстрирует полезные свойства исключения магнитного поля. [ необходима цитата ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b c Джайлз, Дэвид (1998). Введение в магнетизм и магнитные материалы . CRC Press. п. 354. ISBN 978-0-412-79860-3.
  2. ^ Weast, Роберт (1983). Справочник по химии и физике (64-е изд.). CRC Press. п. E-108. ISBN 978-0-8493-0464-4.
  3. ^ "MuMetal Home" . mu-metal.com . Джош Виклер . Проверено 6 июля 2015 .
  4. ^ "Характеристики Mu Metal" . Характеристики экранирования . Ник Мерби. 2009-03-25 . Проверено 21 января 2013 .
  5. ^ «Магнитные поля и щиты» . FAQ . Магнитный щит Corp. Архивировано из оригинала на 2008-12-18 . Проверено 14 декабря 2008 .
  6. ^ Patent 279549 [ постоянная битая ссылка ] Уиллоуби Statham Смит, Генри Джозеф Гарнетт, новые и улучшенные магнитные сплавы и их применение в производстве телеграфных и телефонных кабелей , предоставлен 27 июля 1926
  7. ^ Патент США 1582353 Уиллоуби Statham Смит, Генри Джозеф Гарнетт, магнитный сплав , поданный 10 января 1924, выданный 27 апреля 1926
  8. ^ Патент США 1552769 Уиллоуби Statham Смит, Генри Джозеф Гарнетт, магнитный сплав , поданный 10 января 1924, получил 8 сентября 1925
  9. ^ Грин, Аллен (2004). «150 лет промышленности и предпринимательства на пристани Эндерби» . История Атлантического кабеля и подводных коммуникаций . FTL Дизайн . Проверено 14 декабря 2008 .
  10. ^ «Статус торговой марки и поиск документов» . tsdr.uspto.gov . Проверено 28 июля 2017 .
  11. ^ «Статус торговой марки и поиск документов» . tsdr.uspto.gov . Проверено 28 июля 2017 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Свойства мю-металла
  • Камеры нулевого Гаусса
  • Информация об использовании металлических экранов mu