بیشینه ی تغییر امپدانس الکتریکی یک ماده ی فرومغناطیسی نرم با تغییر میدان مغناطیسی اعمالی بر آن را امپدانس مغناطیسی بزرگ 1 gmiمی گویند . روی این اثر به لحاظ تئوری و تجربی کارهای زیادی انجام شده است . از جمله موادی که روی آنها اثر gmi انجام شده است ، نوارها و سیم های آلیاژی ، چند لایه ای ها ، فیلم ها ، میکرو سیم ها ، میکرو تیوب ها ، ترکیب هایی به صورت آمورف و نانوبلوری انجام شد که هر کدام از آنها کاربرد هایی از قبیل حسگری تنش و میدان می توانند داشته باشند. عوامل موثر بر روی gmi ، اثر پوسته ، شکل نمونه ، ترکیب آلیاژی ، اثر سطح ، بازپخت مغناطیسی و تنش و هر عامل دیگری که بر روی ناهمسانگردی مغناطیسی و ترکیب ساختاری نمونه می تواند اثر داشته باشد هستند. اگر در دو جهت متفاوت برای میدان مغناطیسی اعمالی در جهت طولی نمونه اندازه گیری امپدانس انجام شود و منحنی gmi مربوط به هریک از جهت های اندازه گیری نسبت به هم نامتقارن باشند نامتقارنی امپدانس مغناطیسی بزرگ2 agmi در نمونه وجود دارد. نامتقارنی امپدانس مغناطیسی بزرگ نیز یکی از اثرهایی است که اخیرا دیده شده است که به سه نوع تقسیم می شود: 1-نامتقارنی بایاس جریان ، 2- نامتقارنی بایاس میدانی ، 3- نامتقارنی بایاس تبادلی . هر کدام از این نامتقارنی ها می تواند کاربرد هایی داشته باشد ، به عنوان مثال نامتقارنی بایاس جریان به عنوان حسگر جریان الکتریکی و نامتقارنی بایاس تبادلی به عنوان حسگر میدان مغناطیسی با دقت بالا می تواند کاربرد داشته باشد. اثر gmi در ابتدا در سال 1935 توسط هریسون3 گزارش شد و در سال 1994به طور گسترده تحقیق شد. از دیدگاه تئوری ، تحقیق بر روی gmi با گسترش مدل هایی برای درک کامل نمودارهای تجربی، از قبیل ظهور ساختارهای دوقله ای، وابستگی امپدانس به فرکانس و میدان مغناطیسی و عوامل دیگر شروع شد. gmi نخستین بار در نوارهای آمورف مغناطیسی نرم و سیم ها مشاهده شد. پس از آن این اثر در سیستم های مختلفی از قبیل مواد تجاری با اشکال مختلف ، فیلم های نازک ، ساختارهای ساندویچی، تیوبها، بلورهای منفرد، میکروسیم های آمورف، مواد نانو بلوری و ... مشاهده شد. مفاهیم عمیقی در gmi نهفته است که این مفاهیم ، پیش بینی برخی رفتارهای مغناطیسی مواد مغناطیسی را برای محققان، ممکن می سازد و این اجازه را می دهد که در ساختارهای مواد مغناطیسی با در نظر داشتن این رفتار در مواد، بتوان ماده مورد نظر را برای شرایط دلخواه، راحت تر تولید کرد. بطور کلی امپدانس بسیار زیاد شاخه جدیدی از خواص ترابرد مواد مغناطیسی باز کرده است

کشف اثر امپدانس مغناطیسی بزرگ (gmi) در فیلم‎ها و سیم‎های مغناطیسی نرم، افق جدیدی را در توسعه‎ی حسگرهای میکرومغناطیسی به فعالیت در آمده در محدوده‎ی نانو تسلا گشود. امپدانس مغناطیسی بزرگ یکی از نویدبخش‎ترین اثرات ترابرد مغناطیسی می‎باشد که بدلیل کاربردش درحسگرهای میدان مغناطیسی بسیار حساس، مهم است. اثر امپدانس مغناطیسی بزرگ شامل تغییرات بزرگ در هر دو قسمت حقیقی و موهومی امپدانس، تحت اعمال میدان یکنواخت خارجی می‎باشد. حساسیت و خطی بودن برای میدان مغناطیسی، مهمترین پارامترها در کاربردهای عملی gmi برای حسگرهای مغناطیسی هستند. حسگرهای امپدانس مغناطیسی بزرگ، حساسیتی در حدود یک هزارم نانو تسلا دارند و سرعت پاسخ بالای این حسگرها (mhz 1) این نوع حسگرها را نسبت به دیگر حسگرهای میدان مغناطیسی متمایز می‎کند. اخیرأ توجهات زیادی به اثر نامتقارنی gmi شده است. امپدانس مغناطیسی بزرگ نامتقارن(agmi)، برای بهبود هرچه بیشتر حسگرهای به فعالیت در آمده برحسب جمله‎های خطی بودن و میزان حساسیت، بسیار مهم است. در این پایان‎نامه تأثیر پارامترهای بازپخت (جریان بازپخت و زمان بازپخت) بر روی نامتقارنی امپدانس مغناطیسی بزرگ نوارهای آلیاژ آمورف co66.59fe3.98mo1.55si18.36b9.52 بررسی شده است. در اینجا از روش بازپخت جریانی در حضور هوا استفاده شد که موجب ایجاد نامتقارنی ناشی از بایاس تبادلی در نمونه می‎شود. بهترین نمونه بازپخت شده از لحاظ پاسخ gmi، نسبت به نمونه خام حدود 50 درصد افزایش داشت. این نمونه در جریان 500 میلی‎آمپر به مدت زمان 18 دقیقه بازپخت شده و اندازه‎گیری gmi مربوط به آن در فرکانس 6 مگاهرتز ودامنه جریان متناوب 12 میلی آمپر انجام شد.

نتایج این پایان‏نامه نشان می‏د‏هد که هر چند آلیاژهای آمورف خام (بازپخت نشده) خود کاندید مناسبی برای اثر امپدانس مغناطیسی می‏باشند با بازپخت می‏توانیم خواص مغناطیسی مواد را اصلاح کرده به طوری که نرمی و نفوذپذیری مغناطیسی را افزایش، و تنگش مغناطیسی را کاهش داد و در آنها ساختار نانو و ناهمسانگردی مغناطیسی، القاء و ایجاد کرد. بازپخت در محیط هوا باعث اکسید شدن سطح نمونه و ایجاد نانوبلورک‏های سطحی می‏کند که منجر به نمودارهای گوناگونی در امپدانس مغناطیسی می‏شود. نانوبلورک‏های ایجاد شده در سطح نمونه می‏توانند حساسیت اثر امپدانس مغناطیسی و خواص مغناطیسی ماده را تغییر دهند. با استفاده از روش‏های ارائه شده در این رساله می‏توان به حسگرها، علامت خوان‏ها و سوئیچ‏های مغناطیسی بر مبنای امپدانس مغناطیسی دست یافت.

اثر امپدانس مغناطیسی به صورت تغییرات امپدانس یک رسانای مغناطیسی در حضور میدان مغناطیسیخارجی تعریف می شود. مطالعه و بررسی این اثر از سال 1994 پس از گزارش موهری و همکارانش مبنی بر وجود اثر امپدانس مغناطیسی در سیم کبالت پایه، به طور جدی آغاز شد. اثر امپدانس مغناطیسی در مواد مختلفی مشاهده شده است اما در این میان مواد نانوساختار به علت خواص غیر معمول مغناطیسی، الکتریکی و اپتیکی و همچنین تنوع در روش‏های فرآوری آنها، همواره مورد توجه بوده‏اند. همچنین آلیاژهای آمورف به علت ساختار شیمیایی و روش ساخت مخصوص به خودگزینه مناسبی برای نانوبلورین شدن هستند و به علت وابستگی اثر امپدانس مغناطیسی به عمق نفوذ جریان در سطح، فرایند نانوبلورک‏های سطحی بر روی نمونه‏های بازپخت شده اهمیت ویژه‏ای پیدا می‏کنند. افزایش اثر امپدانس مغناطیسی بخاطر کاربردی‏تر شدن آن همواره مورد توجه محققان بوده است. یکی از روش‏های متداول برای افزایش این اثر استفاده از بازپخت‏های گرمایی مختلف و کاهش تنش‏های هنگام ساخت نمونه است.ذکر این نکته حایز اهمیت است که این مواد به شرط آمورف بودن دارای اثر امپدانس مغناطیسی بزرگی هستند اما تحقیقات نشان داده است که برای این مواد در مرز ورود به دنیای بلوری شدن و تشکیل نانو بلورک بر سطح آنها با اندازه دانه در حد چند ده نانومتر اثر امپدانس مغناطیسی قابل توجهی مشاهده می‏شود. در این پایان‏نامه نوار‏های آلیاژ آمورف کبالت پایهco68.15fe4.35si12.5b15با انجام انواع بازپخت‏ها از قبیل، بازپخت جریانی در حضور هوا، تحت خلأ و در حضور گاز بی اثر آرگون، بازپخت جریانی – میدانی در حضور هوا و گاز آرگون، بازپخت ماکروویو و بازپخت گرمایی(کوره‏ای) مورد بررسی قرار گرفته شده است.بیشینه درصد امپدانس مغناطیسی بزرگ برای بازپخت جریانی در حضور هوا، تحت خلأ و در حضور گاز بی اثر آرگون هریک به ترتیب 125، 33/158 و 150 درصد می‏باشد. بیشینه درصد امپدانس مغناطیسی بزرگ برای بازپخت جریانی – میدانی در حضور هوا و در حضور گاز آرگون هر یک به ترتیب 178 و 139 درصد بدست آمده است. همچنین در بازپخت گرمایی این مقدار 125 درصد محاسبه شده و برای بازپخت ماکروویو 95 درصد که این مقدار کمترین میزان حاصل شده می‏باشد. در بررسی این نتایج دیده می‏شود بازپخت جریانی – میدانی در حضور هوا بیشترین مقدار را به خود اختصاص داده است. همچنینبا محاسبه اندازه متوسط دانه‏ها و بررسی این نتایج با گزارشات علمی که اندازه‏ی این‏ دانه‏ها را بین 10 تا 25 نانومتر گزارش کرده بوداز ایجاد نانوبلورک‏های روی سطح اطمینان حاصل شد. کلمات کلیدی: اثر امپدانس مغناطیسی، آلیاژهای آمورف، بازپخت، نانوبلورک‏های سطحی

در این پروژه، حسگرهای gmi که با روش لایه نشانی آماده شده اند، مورد بررسی قرار گرفته اند، که در آن میکروتیوب های نیکل- آهن بوسیله لایه نشانی پالسی بر روی سیم مسی تهیه شده اند و با تغییر در زمان نهشت نمونه ها به بررسی تغییرات درصد امپدانس مغناطیسی بزرگ و خواص مغناطیسی نمونه ها و رابطه آنها با هم پرداخته شده است. بهترین پاسخ امپدانسی، افزایشی در حدود 50 درصد نسبت به دیگر نمونه ها نشان می دهد. این نمونه با جریان 5/1 میلی آمپر و زمان 30 دقیقه نهشت بدست آمده و اندازه-گیری امپدانس مغناطیسی بزرگ آن در فرکانس 12 مگاهرتز و دامنه جریان 5/3 میلی آمپر انجام گرفته است. هم چنین اندازه دانه بلوری و میدان وادارندگی نمونه ها محاسبه شده است، که برای نمونه ذکر شده، مقدار میدان وادارندگی 2/2 اورستد و متوسط اندازه دانه بلوری آن 23 نانومتر به دست آمده است.