Magnetómetros de alta sensibilidad implementados con micro-osciladores mecánicos
En esta tesis describimos el diseño, la fabricación y distintas aplicaciones de micromagnetometros para la medición de propiedades magnéticas en muestras micro- y nano- métricas. Estos dispositivos están compuestos por un microoscilador mecánico de alto Q, sensible a las variaciones de campo y momen...
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| Autor principal: | |
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| Formato: | Tesis NonPeerReviewed |
| Lenguaje: | Español |
| Publicado: |
2009
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| Materias: | |
| Acceso en línea: | http://ricabib.cab.cnea.gov.ar/1098/1/1Antonio.pdf |
| Aporte de: |
| Sumario: | En esta tesis describimos el diseño, la fabricación y distintas aplicaciones de micromagnetometros para la medición de propiedades magnéticas en muestras micro- y nano- métricas. Estos dispositivos están compuestos por un microoscilador mecánico de alto Q, sensible a las variaciones de campo y momento magnético, y por la electrónica que acondiciona y amplifica las señales que este produce.
En el Capítulo 4 presentamos los distintos osciladores fabricados, sus características principales y los métodos utilizados para su excitación y detección. A continuación en el Capítulo 5 detallamos el proceso de diseño y fabricación del amplificador criogénico de transimpedancia integrado que utilizamos para la detección de las oscilaciones mecánicas. El alto Q del oscilador y la posibilidad de detectar cambios en su frecuencia de resonancia de aproximadamente 10mHz nos permiten alcanzar sensibilidades del orden de 10-¹⁸ Nm en torque, y del orden de 10-¹⁶Am"2 en momento magnético, cuando se aplica un campo magnético del orden de 10 kOe. Finalmente en el Capítulo 6 completamos la presentación de los osciladores con el desarrollo de un modelo analítico que describe correctamente su dinámica en los rangos de operación lineal y no-lineal.
En cuanto a la implementación de los micromagnetometros, en el Capítulo 7 mostramos como se pueden aplicar a la detección de campos magnéticos externos, utilizándolos en el rango no-lineal y sin necesidad de incorporarle materiales magnéticos al oscilador. Luego en el Capítulo 8 presentamos mediciones de la respuesta magnética de dos nanotubos de manganita con campo magnético aplicado en la dirección perpendicular al eje fácil de magnetización. A partir de ellas obtenemos resultados cuantitativos para la magnetización de saturación, la constante de anisótropa y la susceptibilidad de campos bajos. Además observamos dos regímenes de magnetización diferentes en función de campo magnético, separados por una transición abrupta que esta acompañada por un pico de disipación.
Finalmente, en el Capítulo 9 mostramos las mediciones de propiedades magnéticas realizadas en un lm de Nb superconductor de 20x20 μm"2 de superficie y con un espesor de 110 nm. En las curvas de momento magnético en función de campo aplicado y temperatura observamos discontinuidades o picos característicos del régimen mesoscópico. Este comportamiento es cualitativamente diferente al observado en muestras macroscópicas y esta asociado a eventos discretos de entrada de vórtices en el material. Su detección confirma a los micro magnetómetros como herramientas apropiadas para la medición de propiedades magnéticas en la micro- y nano- escala. |
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