Магнитной фокусировки

Образование доменной структуры объясняется требованием термодинамического условия минимума всех видов энергии: обменной энергии Еоби; энергии кристаллографической магнитной анизотропии Ек; энергии магнитострикционной деформации Ек; магнитоупругой энергии Еа; магнитостатической энергии ?0; магнитной энергии Ем.

Поэтому заштрихованные на 1.9 площади представляют собой величину энергии, которую надо затратить для изменения направления намагничивания от легкого до трудного. Эту энергию называют энергией естественной кристаллографической магнитной анизотропии. Для кубического кристалла ее можно представить следующим образом:

где Кп, К.1, Ks — константы кристаллографической магнитной анизотропии, определяемые экспериментально; alt a2, a8— направляю-

Сумму энергий кристаллографической магнитной анизотропии и энергии магнитострикционной деформации называют общей энергией магнитной анизотропии:

В отсутствие внешнего поля под действием обменных сил ферромагнетик намагничивается до насыщения, соответствующего данной температуре. При этом сумма энергий магнитной анизотропии и магнито-статической должна быть минимальной. Минимуму энергии магнитной анизотропии соответствует направление намагниченности по осям легкого намагничивания. Магнитостатическая энергия равна нулю при нулевом коэффициенте размагничивания, что имеет место для образцов замкнутой формы, например для кольцевых сердечников, намагниченных по окружности, или для очень длинных стержней, намагниченных вдоль продольной оси. Размагничивающее поле также уменьшится независимо от величины коэффициента размагничивания образца, если весь объем ферромагнетика разобьется на домены так, что

На 1.10 представлена доменная структура кристалла, имеющего одну ось легкого намагничивания (например, кобальта). Наличие вблизи поверхности трехгранных областей, направления намагниченности в которых перпендикулярны оси легкого намагничивания, вызывает увеличение энергии магнитной анизотропии Еа, но приводит к образованию замкнутой магнитной цепи, что уменьшает магпитоста-тическую энергию ?= и соответствует минимуму полной энергии.

Качественное объяснение этого состоит в следующем. Силы обменного взаимодействия стремятся удержать магнитные моменты соседних атомов ближе к параллельной ориентации, т. е. расширить доменную границу. Силы, обусловленные энергией магнитной анизотропии, наоборот, стремятся уменьшить толщину доменной границы, так как на протяжении этого слоя происходит поворот вектора намагниченности от одного направления легкого намагничивания к другому, что связано с увеличением энергии магнитной анизотропии. Благодаря этим двум противоположным тенденциям устанавливается определенная толщина доменной границы бгр, соответствующая минимальному значению удельной (на единицу площади) энергии граничного слоя -угр.

Более детальное рассмотрение природы граничного слоя требует учета не только энергии кристаллографической магнитной анизотропии, но также и магнитоупругой энергии, вызванной явлением маг-нитострикции. В реальных кристаллах на характер граничных слоез оказывают также влияние различного рода внутренние неоднородности. При больших значениях магнитной анизотропии, что имеет место, например, у кобальта, энергетически выгодным может оказаться даже образование на поверхности образца потока рассеяния, т. е. возникновение магнитостатической энергии.

, Для магнитопроводов электрических машин с круговой формой статора и ротора выполнить требование параллельности направлений намагничивания и прокатки значительно труднее. Наиболее рациональным решением в этом случае является применение малотекстуро-ванных сталей, которые обладают несколько повышенными по сравнению с горячекатаными сталями магнитными свойствами и хорошими механическими качествами, присущими холоднокатаным сталям, что обеспечивает высокий коэффициент заполнения при незначительной магнитной анизотропии.

Применение тонких магнитных пленок в качестве носителей информации основано на том, что они обладают двумя устойчивыми состояниями. Эти состояния пленки обеспечиваются благодаря одноосной магнитной анизотропии — предпочтительной ориентации вектора намагниченности, которая создается в про-

Чтобы предотвратить технологический самоход, требуется высококачественно выполнять все технологические операции при изготовлении исполнительных двигателей (тщательно изолировать обмотки и стальные листы, обеспечивать строгую концентричность ротора и етатора и пр.) Для устранения влияния магнитной анизотропии ферромагнитного материала применяют «веерную» сборку, при которой листы укла-

9.23. Нарисуйте картину фокусирующего магнитного поля короткой линзы и объясните принцип ее действия. Какими способами можно улучшить качество магнитной фокусировки?

Для воспроизведения телевизионного изображения применяются кинескопы. Основными элементами кинескопа являются: электронный прожектор; экран с люминофором, на котором с помощью развертки электронного луча создается светящийся растр; баллон трубки. Отклоняющая катушка с магнитным управлением находится вне баллона, что упрощает конструкцию трубки. Применение магнитной фокусировки повышает четкость изображения.

Использование в ЭЛТ магнитной фокусировки позволяет получить большой ток луча при малом размере светового пятна на экране, т. е. увеличить яркость свечения экрана и разрешающую способность ЭЛТ.

( 17,6) может быть выполнена в виде короткой катушки. Принцип магнитной фокусировки состоит в том, что электроны, попадающие в магнитное поле катушки под углом р к вектору индукции "3", продолжают движение по спиралевидной траектории, пересекающей ось ЭЛТ после каждого полного витка. Ток / фокусирующей катушки подбирают так, чтобы все электроны луча собрались в одной точке экрана, т. е. фокусировались.

видикон изображен внутри системы магнитной фокусировки и от-

§ 197. Движение заряженных частиц в однородном электрическом поле (438). — § 198. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле (440). — § 199. Определение удельного заряда электронов по методу магнитной фокусировки (443). — § 200. Магнетрон (444). — § 201. Определение удельного заряда катодных лучей по методу Дж. Дж. Томсона (447). — § 202. Определение удельного заряда р-лучей (449). — § 203. Результаты измерений удельного заряда электронов (451). — § 204. Отражение и преломление электронных пучков. Электронная и ионная оптика (453). — § 205. Электрические линзы (455). — § 206. Магнитные линзы (458). — § 207. Электронный осциллограф (460).

§ 199. Определение удельного заряда электронов по методу магнитной фокусировки

электронов, что и найденные по методу магнитной фокусировки (§ 199), а также и другими способами.

Сила Лоренца пропорциональна скорости электрона [см. (1.6)]. Поэтому при использовании магнитной фокусировки электроны

Из (1.6) следует также, что в системах магнитной фокусировки электроны пучка должны иметь составляющие скорости, перпендикулярные к направлению магнитной индукции, так как при v[B фокусирующая сила равна нулю. Магнитные поля могут служить для формирования (ограничения) электронных потоков практически любых конфигураций.

При рассмотрении магнитной фокусировки сплошных осесим-метричных и ленточных пучков предполагалось, что все электроны потока при входе в магнитное поле пересекают магнитные силовые линии. Вследствие такого пересечения появляется азимутальная или поперечная составляющая скорости электрона, что необходимо для создания магнитной фокусирующей силы, компенсирующей силу кулоновского расталкивания. Как было указано, на внутренней границе полого трубчатого пучка радиальная электростатическая сила отсутствует, следовательно, условием существования устойчивого трубчатого потока является равенство нулю магнитной силы Лоренца на внутренней границе пучка. Очевидно, оно выполнимо при отсутствии у электронов на внутренней границе пучка азимутальной составляющей скорости.