El efecto Barkhausen es un nombre que se le da al ruido en la salida magnética de un ferromaimán cuando se cambia la fuerza de magnetización que se le aplica. Descubierto por el físico alemán Heinrich Barkhausen en 1919, es causado por cambios rápidos de tamaño de dominios magnéticos (átomos orientados magnéticamente de manera similar en materiales ferromagnéticos).
El trabajo de Barkhausen en acústica y magnetismo condujo al descubrimiento, que se convirtió en la principal pieza de evidencia experimental que respalda la teoría del dominio del ferromagnetismo propuesta en 1906 por Pierre-Ernest Weiss . El efecto Barkhausen es una serie de cambios repentinos en el tamaño y la orientación de los dominios ferromagnéticos, o grupos microscópicos de imanes atómicos alineados ( espines ), que ocurren durante un proceso continuo de magnetización o desmagnetización. El efecto Barkhausen ofreció evidencia directa de la existencia de dominios ferromagnéticos, que anteriormente se habían postulado teóricamente. Heinrich Barkhausen descubrió que un aumento lento y suave de un campo magnético aplicado a una pieza de material ferromagnético, como el hierro, hace que se magnetice, no de forma continua, sino en pasos diminutos.
Ruido de Barkhausen
Cuando se cambia un campo de magnetización externo a través de una pieza de material ferromagnético , por ejemplo al mover un imán hacia o lejos de una barra de hierro , la magnetización del material cambia en una serie de cambios discontinuos, provocando "saltos" en el flujo magnético a través de el hierro. Estos se pueden detectar enrollando una bobina de alambre alrededor de la barra, unida a un amplificador y un altavoz. Las transiciones repentinas en la magnetización del material producen pulsos de corriente en la bobina, que cuando se amplifican producen un sonido en el altavoz . Esto produce un crujido, que se ha comparado con un caramelo que se desenvuelve, Rice Krispies o el sonido de un fuego de leña. Este sonido, descubierto por primera vez por el físico alemán Heinrich Barkhausen , se llama ruido de Barkhausen . Se pueden observar efectos similares aplicando únicamente esfuerzos mecánicos (p. Ej., Flexión) al material colocado en la bobina detectora.
Estos saltos de magnetización son causados por cambios discretos en el tamaño o la rotación de los dominios ferromagnéticos. Los dominios cambian de tamaño por las paredes del dominio que se mueven dentro de la red cristalina en respuesta a cambios en el campo magnético, por el proceso de dipolos cerca de la pared que cambian de giro para alinearse con los espines en el dominio vecino. En una red cristalina perfecta, esto puede ser un proceso continuo, pero en los cristales reales, los defectos locales en la red, como átomos de impurezas o dislocaciones en la estructura, forman barreras temporales para el cambio de espín, lo que hace que la pared del dominio se cuelgue. el defecto. Cuando el cambio en el campo magnético se vuelve lo suficientemente fuerte como para superar la barrera de energía local en el defecto, hace que un grupo de átomos cambie su espín a la vez, mientras la pared del dominio "rompe" el defecto. Este cambio repentino en la magnetización provoca un cambio transitorio en el flujo magnético a través de la barra, que es captado por la bobina como un "clic" en el auricular.
La pérdida de energía debida a las paredes del dominio que se mueven a través de estos defectos es responsable de la curva de histéresis de los materiales ferromagnéticos. Los materiales ferromagnéticos con alta coercitividad a menudo tienen más de estos defectos, por lo que producen más ruido de Barkhausen para un cambio de flujo magnético dado, mientras que los materiales con baja coercitividad, como las laminaciones de transformadores de acero al silicio, se procesan para eliminar defectos, por lo que producen poco ruido de Barkhausen. .
Uso práctico
La cantidad de ruido de Barkhausen para un material dado está relacionada con la cantidad de impurezas, dislocaciones de cristales , etc. y puede ser una buena indicación de las propiedades mecánicas de dicho material. Por lo tanto, el ruido de Barkhausen se puede utilizar como un método de evaluación no destructiva de la degradación de las propiedades mecánicas en materiales magnéticos sometidos a tensiones mecánicas cíclicas (por ejemplo, en el transporte por tuberías ) o partículas de alta energía (por ejemplo, un reactor nuclear ) o materiales como Aceros de alta resistencia que pueden sufrir daños por el esmerilado. A la derecha se muestra un diagrama esquemático de una configuración sencilla no destructiva para tal fin.
El ruido de Barkhausen también puede indicar daño físico en una estructura de película delgada debido a varios procesos de nanofabricación , como el grabado de iones reactivos o el uso de una fresadora de iones . [1]
Referencias
- ^ Fukumoto, Yoshiyuki; Kamijo (febrero de 2002). "Efecto de la profundidad de fresado del patrón de unión sobre las propiedades magnéticas y los rendimientos en las uniones de túneles magnéticos". Jpn. J. Appl. Phys . 41 : L183 – L185. Código Bibliográfico : 2002JaJAP..41L.183F . doi : 10.1143 / jjap.41.l183 .
enlaces externos
- Video del efecto Barkhausen que demuestra el efecto
- Monitoreo de defectos de tratamiento térmico y quemado por ruido de Barkhausen
- [1] ¿Qué es el ruido de Barkhausen?