Большая Советская Энциклопедия (МА)

У металлических М. т. п. толщиной ~ 0,1 мкм намагниченность однородна по толщине и ориентируется в их плоскости.

Изготовленные в магнитном поле, такие плёнки обладают значительной магнитной анизотропией , осью лёгкого намагничивания , направленной вдоль поля, и прямоугольной петлей гистерезиса .

Значение коэрцитивной силы Н_с (порогового поля перемагничивания) у плёнок из пермаллоя (80—82% Ni, остальное Fe) толщиной 0,1—10 мкм составляет 0,2—2 а/см.

Важным свойством М. т. п., применяемых в вычислительной технике, является быстрота их перемагничивания. Пермаллоевые М. г. п. способны в импульсных полях ~ 10 а/см перемагничиваться за 10^{– 9}сек (быстрее других магнитных материалов), скорость перемагничивания здесь уже частично ограничена инерционными свойствами элементарных носителей магнитного момента (спинов ).

У М. т. п. обнаружены особенности в ферромагнитном резонансе и в гальваномагнитных свойствах; при перемагничивании М. т. п. за 10^{– 9}сек в ней возникает инверсия населённостей магнитных ядерных уровней и возможен мазерный эффект (см. Мазер ).

У металлических М. т. п. толщиной ~ 10 мкм получено особое периодическое распределение намагниченности с частичным её выходом из плоскости плёнки — полосовая доменная структура. Поле, необходимое для её перестройки, составляет у пермаллоевых плёнок 10—100 а/см и уменьшается при нагреве, в частности, световым лучом. М. т. п. из сплава Mn — Bi намагничиваются по нормали к поверхности, диаметр независимо намагничиваемых участков может быть снижен до 1 мкм. Плёнки и более толстые слои окислов редкоземельных металлов прозрачны для видимого света, что важно для изучения процессов их намагничивания и технических применений.

На М. т. п. осуществляются запоминающие и логические устройства, основанные на управлении поворотом намагниченности отдельных плёночных элементов или участков плёнки, на смещении доменных границ, изменении параметров полосовой доменной структуры и т.д. Запись информации и её неразрушающее считывание возможны как посредством подаваемых по проводникам электрических сигналов, так и световым лучом. В распространённых запоминающих устройствах матричного типа используется наличие у М. т. п. с прямоугольной петлей гистерезиса двух устойчивых антипараллельных направлений намагниченности, соответствующих записи «0» и «1» в двоичной системе счисления (1 бит информации). Установленное записывающим сигналом направление намагниченности определяет полярность сигнала при считывании и, следовательно, характер записанной информации («0» или «1»). В таких устройствах наряду с одно- и многослойными плоскими пермаллоевыми М. т. п. применяются цилиндрические, наносимые непосредственно на провода. Плотность записи информации достигает 100 бит/мм² . Низкокоэрцитивные М. т. п. применяются также в сочетании со слоями редкоземельных магнитных окислов, ферритов-гранатов и др., толщиной до 100 мкм, в которых могут быть созданы цилиндрические домены с намагниченностью, нормальной к поверхности слоя. На 1 мм² такой плёнки может расположиться до 600 доменов, что перспективно для дальнейшей миниатюризации и увеличения быстродействия вычислительных машин. Плёнки с полосовой доменной структурой используются для оптической записи изображений, в частности голографической (см. Голография ).

Лит.: Суху Р., Магнитные тонкие пленки, перевод с английского, М., 1967; Бардиж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных машин, М., 1967; Физика магнитных плёнок, Иркутск, 1968; Колотов О. С., Погожев В. А., Телеснин Р. В., Методы и аппаратура для исследования импульсных свойств тонких магнитных пленок, М., 1970; Фотографирование на магнитные плёнки, М., 1971; «Известия АН СССР, Серия физика», 1972, т. 36, № 7; Крайзмер Л. П., Быстродействующие ферромагнитные запоминающие устройства, М. — Л., 1964; «Institute of Electrical Electronics Engineers. Transactions on Magnet», 1965—72, v. 1—8.

К. М. Поливанов, А. Л. Фрумкин.

Магнитная цепь

Магни'тная цепь, последовательность магнетиков , по которым проходит магнитный поток. Понятием М. ц. широко пользуются при расчётах электрических машин, трансформаторов, постоянных магнитов, электромагнитов, реле, магнитных усилителей, электроизмерительных и других приборов. В технике распространены как М. ц., в которых магнитный поток практически полностью проходит в ферромагнитных телах (замкнутые М. ц.), так и М. ц., включающие помимо ферромагнетиков, диамагнитные среды (например, воздушные зазоры). Если магнитный поток возбуждается в М. ц. постоянными магнитами, то такую цепь называют поляризованной. М. ц. без постоянных магнитов называют нейтральной, магнитный поток в ней возбуждается током, протекающим в обмотках, охватывающих часть или всю М. ц. В зависимости от характера тока возбуждения различают М. ц. постоянного, переменного и импульсного магнитных потоков. Вследствие полной формальной аналогии электрических и магнитных цепей к ним применим общий математический аппарат. Например, для М. ц. аналогом Ома закона служит формула F = Ф · R_m , где Ф — магнитный поток , R_m —магнитное сопротивление , F —магнитодвижущая сила . К М. ц. применимы Кирхгофа правила и т.д. Существует, однако, и принципиальное различие между М. ц. и электрической цепью: в М. ц. с неизменным во времени потоком Ф не выделяется Джоулево тепло (см. Джоуля — Ленца закон ), то есть нет рассеяния электромагнитной энергии.

Лит.: Калашников С. Г., Электричество, М., 1956 (Общий курс физики, т. 2); Поливанов К. М., Ферромагнетики, М. — Л., 1957.

Магнитное насыщение

Магни'тное насыще'ние, состояние парамагнетика или ферромагнетика, при котором его намагниченность J достигает предельного значения J_yen — намагниченности насыщения, не меняющейся при дальнейшем увеличении напряжённости намагничивающего поля. В случае ферромагнетиков J _yen достигается при окончании процессов так называемого технического намагничивания: а) роста доменов с магнитным моментом, ориентированным по оси лёгкого намагничивания , в результате процесса смещения границ доменов; б ) поворота вектора намагниченности образца в направлении намагничивающего поля (так называемого процесса вращения); и парапроцесса — увеличения под действием сильного внешнего поля числа спинов , ориентированных по полю, за счёт спинов, имеющих антипараллельную ориентацию. На практике обычно получают техническое М. н. (при 20 °С в полях от нескольких э до ~ 10⁴э ), так как для осуществления парапроцесса (вдали от Кюри точки ) требуются очень сильные поля. В случае парамагнетиков состояние, близкое к М. н., достигается в полях ~ 10 кэ (~ 10³ка/м ) при температурах ~ 1К.

Лит.: Киренский Л. В., Магнетизм, 2 изд., М., 1967; Вонсовский С. В., Магнетизм, М., 1971.

Магнитное обогащение

Магни'тное обогаще'ние, способ отделения полезных минералов от пустой породы и вредных примесей, основанный на действии магнитного поля на минеральные частицы, обладающие различной магнитной восприимчивостью. Создание первых магнитных сепараторов относится к 18 веку, а совершенствование и промышленное применение — к 1892—1906 (Швеция и др.). В России первый магнитный сепаратор сконструирован в 1911; их серийное изготовление и сооружение фабрик для М. о. началось только в годы Советской власти. В СССР на обогатительных фабриках с помощью М. о. ежегодно перерабатывается около 500 млн. т полезных ископаемых (1973). Исходные материалы для прямого М. о.: железные руды (главным образом магнетитовые), марганцевые, титановые (содержащие ильменит и титаномагнетит), вольфрамовые (вольфрамитовые) и некоторые другие полезные ископаемые, при этом в магнитную фракцию (магнитный концентрат) выделяются ценные минералы. В результате М. о. содержание полезного компонента увеличивается в несколько раз и составляет в магнитных концентратах 95% и более, а содержание вредных примесей значительно снижается. Доля (извлечение) полезного минерала, переходящего в концентрат (магнитную фракцию), обычно не менее 75% от исходного его количества, а для сильномагнитных — может быть более 95%. Различают М. о., при котором магнитные или сильномагнитные минералы под действием магнитного поля выделяются в магнитную фракцию, а слабомагнитные или немагнитные минералы — в немагнитную.

Применяется также «обратное» М. о., когда минералы магнитной фракции являются вредной примесью (например, при перечистке оловянных, циркониевых, литиевых, бериллиевых, полевошпатовых, кварцевых и других концентратов).

Принципиальная схема М. о. показана на рисунке. При сухом М. о. руда загружается на верхние барабаны магнитного сепаратора, в которых помещены разомкнутые постоянные магниты, создающие на барабане поле напряжённостью около 90 ка/м. Магнетитовая руда притягивается к полюсам (к поверхности барабана), а слабомагнитная фракция отрывается и попадает для перечистки на нижние барабаны с более сильным полем (110 ка/м ). Здесь происходит доизвлечение менее магнитных кусков руды из хвостов. В случае мокрого М. о. тонкоизмельчённая магнетитовая руда с водой поступает под барабаны, вращающиеся навстречу потоку пульпы и извлекающие из него ферромагнитные минералы. При мокром обогащении марганцевых и других слабомагнитных руд сепараторы имеют значительно более сильное поле (1500 ка/м ), создаваемое в зазорах между валками и полюсами благодаря замкнутой электромагнитной системе. Рудные частицы из пульпы извлекаются валками и выносятся ими в концентратное отделение ванны. Менее магнитные фракции проходят перечистку на нижних валках. Параметры устройства и работы магнитных сепараторов определяются большим числом взаимосвязанных элементов: типом магнитной системы, числом, формой и расположением полюсов, составом магнитных материалов, диаметром роторов, частотой их вращения, крупностью руды, содержанием и вкраплением магнитных минералов, а при мокром М. о. — ещё и количеством воды, типом ванны и пр.

В СССР освоен (1971) выпуск большой номенклатуры магнитных сепараторов, конусов, железоотделителей, намагничивающих и размагничивающих устройств для сухого и мокрого М. о. сильномагнитных руд (магнитная восприимчивость свыше 3x10^{– 5} ) и для регенерации суспензий, а также для обогащения слабомагнитных материалов, восприимчивость которых превышает лишь 1,2x10^{– 7} . Созданы оригинальные конструкции барабанных магнитных сепараторов с электромагнитными системами и постоянными магнитами (для магнетитовых руд и суспензий) и валковых, роторных и полиградиентных барабанно-ручейковых сепараторов (для слабомагнитных руд). Это оборудование используется не только для производства рудных, но и металлизированных концентратов. Выпуск последних резко возрастает в связи с развитием прямого восстановления руд, то есть бескоксовой и порошковой металлургии.

Лит.: Кармазин В. И., Современные методы магнитного обогащения руд черных металлов, М., 1962: Деркач В. Г., Специальные методы обогащения полезных ископаемых, М., 1966; Кармазин В. В., Кармазин В. И., Бинкевич В. А., Магнитная регенерация и сепарация при обогащении руд и углей, М., 1968.

В. И. Кармазин.

Схема магнитного обогащения магнетитовой руды на Соколовско-Сарбайском комбинате (Казахская ССР).