2.7.6 Взаимодействие магнитомягкого зонда с магнитным полем исследуемого образца

В пункте 2.7.3 описана общая модель взаимодействия магнитожёсткого зонда с магнитным полем образца, где пренебрегается взаимным изменением магнитных характеристик образца и зонда. На самом деле, при построении теоретических моделей взаимодействия зонда с магнитным полем образца в общем случае, необходимо учитывать их взаимное влияние на магнитные характеристики друг друга. Предположение о том, что намагниченность исследуемого образца не изменяется под воздействием магнитного поля зонда, является хорошей аппроксимацией для магнитожёстких образцов и несправедливо для магнитомягких образцов, например для ((пермаллой) [1-3].

В работе [4] указано, что существенное влияние магнитного поля зонда на магнитные характеристики образца или наоборот имеют место, когда магнитное поле одного превышает магнитное поле анизотропии другого

где и – магнитные поля от зонда и образца, а соответственно , – магнитные поля анизотропии. Вблизи поверхности зонда и образца, магнитное поле можно считать равным , где – намагниченность материала, и это выражение может быть намного больше магнитного поля анизотропии магнитомягкого материала наподобие железа или пермаллоя. Для того чтобы избежать рассматриваемого эффекта, необходимо увеличить расстояние зонд-образец [5], что приведёт к существенному уменьшению латерального разрешения.

В работах [2,3] разработаны теории, учитывающие вращение вектора намагниченности под действием внешнего магнитного поля. Данные теории, предсказывают дополнительную силу притяжения между образцом и зондом, так как магнитные моменты в образце стремятся выстроиться вдоль направления магнитного поля зонда и наоборот. Данный эффект наблюдался в пермаллое [5].

Возможно, наиболее удачный способ описания взаимного взаимодействия зонд-образец заключается в нахождение минимальной энергии системы. Данный метод заключается в разбиение образца и зонда на бесконечно маленькие ячейки, а затем вычисляется минимальная энергия магнитных состояний с учётом обменного взаимодействия, энергии анизотропии и магнитостатики. В работе [6] использовался данный метод для вычисления распределения доменных стенок пермаллоя в присутствии железного зонда. В работе [7] энергии равновесия магнитных состояний зонда и результирующая сила, действующая на него, в присутствии магнитного поля образца вычислялась интегрированием уравнения Ландау-Лифшица-Гильберта.

---

Выводы.

• В случае, если магнитное поле образца превышает магнитное поле анизотропии зонда и наоборот, тогда необходимо учитывать их взаимное влияние на магнитные характеристики друг друга.
• Представлен краткий обзор о методах вычисления взаимодействия магнитомягкого зонда с магнитными полем образца и, соответственно, магнитомягкого образца с магнитным полем зонда.

Литература.

1. T. Goodenhenrich, U. Hartmann, M. Anders, C. Heiden: J. Microscopy 152, 527 (1988).
2. J.J. Saenz, N. Garcia, J.C. Slonczewski; Appl. Phys. Lett. 53, 1449 (1988).
3. D.W. Abraham, F.A. McDonald: Appl. Phys. Lett. 56, 1181 (1990).
4. U. Hartamnn: J. Appl. Phys. 64, 1561 (1988).
5. H.J. Mamin, D. Rugar, J.E. Stern, R.E. Fontana, Jr., P. Kasiraj: Appl. Phys. Lett. 55 318 (1989).
6. M.R. Scheinfein et al. J. Appl. Phys. 67, 5932 (1990).
7. M. Mansuripur: IEEE Trans. Magn. 25, 3467 (1989).