Гигантский магнитный импеданс для создания датчиков слабых магнитных полей в области биоприложений
Аннотация
Данная работа посвящена решению некоторых задач в области исследований эффекта гигантского магнитного импеданса с использованием современных численных методов для создания специлизированных детекторов слабых магнитных полей.
В первой части описана созданная численная модель для расчета магнитодинамических характеристик планарных структур на основе многослойной пленки FeNi/Cu/FeNi и лент CoFeCrSiB. На примере пленочных структур FeNi/Cu/FeNi проведено исследование влияния независимого изменения электрических и магнитных характеристик ферромагнитного сплава (электропроводность, намагниченность насыщения, поле анизотропии, угол дисперсии осей локальной намагниченности) на полевую и частотную зависимости магнитоимпедансного (МИ) отклика. В процессе работы было проведено моделирование МИ композитного материала: ленты CoFeCrSiB с различной толщиной и составом дополнительно напыленным слоем FeNi различной толщины. Полученные данные сопоставле-ны с экспериментальными результатами. Теоретический расчет хорошо описывает полевую зависимость МИ-отклика аморфной ленты в области с наивысшей чувствительностью к внешнему магнитному полю. Добавление дополнительного слоя пермаллоя приводит сильному снижению величины МИ-отклика, как и на эксперименте. Предложенный подход может быть использован при разработке и тестировании магнитных датчиков, а также в фундаментальных исследованиях особенностей чувствительных элементов.
Вторая часть работы посвящена моделированию движения магнитных наночастиц (МНЧ) маггемита (γ-Fe2O3) по коронарному сосуду конкретного пациента, геометрия которого получена при плановом обследовании, для оценки возможности диагностики особенностей геометрии кровеносного сосуда с помощью МИ датчика. На примере геометрии конкретного коронарного сосуда пациента, обследованного методами растровой ангиографии, проведено моделирование гемодинамики и получены распределения магнитного поля в области коронарного сосуда в присутствии магнитных наночастиц в кровотоке. Результаты моделирования позволили описать влияние магнитной восприимчивости и концентрации наночастиц на распределение магнитного поля внутри кровеносного сосу-да, а также влияние его диаметра и кривизны.
Работа состоит из 4 глав, введения и заключения - всего 54 страниц; содержит 26 рисунков, 1 таблицу и 12 формул. Список литературы насчитывает 58 источников.
Автор выражает благодарность за всестороннюю поддержку в проведении данной работы А.А. Пасынковой, Ф.А. Бляхману, А.П. Сафронову, В.В Честухину, Г.Ю. Мельникову, А.В. Семирову, М.С. Деревянко, Д.А. Букрееву, А.В. Свалову, а также сотрудникам КММН ИЕНиМ УрФУ за открытость и доброжелательность.
В первой части описана созданная численная модель для расчета магнитодинамических характеристик планарных структур на основе многослойной пленки FeNi/Cu/FeNi и лент CoFeCrSiB. На примере пленочных структур FeNi/Cu/FeNi проведено исследование влияния независимого изменения электрических и магнитных характеристик ферромагнитного сплава (электропроводность, намагниченность насыщения, поле анизотропии, угол дисперсии осей локальной намагниченности) на полевую и частотную зависимости магнитоимпедансного (МИ) отклика. В процессе работы было проведено моделирование МИ композитного материала: ленты CoFeCrSiB с различной толщиной и составом дополнительно напыленным слоем FeNi различной толщины. Полученные данные сопоставле-ны с экспериментальными результатами. Теоретический расчет хорошо описывает полевую зависимость МИ-отклика аморфной ленты в области с наивысшей чувствительностью к внешнему магнитному полю. Добавление дополнительного слоя пермаллоя приводит сильному снижению величины МИ-отклика, как и на эксперименте. Предложенный подход может быть использован при разработке и тестировании магнитных датчиков, а также в фундаментальных исследованиях особенностей чувствительных элементов.
Вторая часть работы посвящена моделированию движения магнитных наночастиц (МНЧ) маггемита (γ-Fe2O3) по коронарному сосуду конкретного пациента, геометрия которого получена при плановом обследовании, для оценки возможности диагностики особенностей геометрии кровеносного сосуда с помощью МИ датчика. На примере геометрии конкретного коронарного сосуда пациента, обследованного методами растровой ангиографии, проведено моделирование гемодинамики и получены распределения магнитного поля в области коронарного сосуда в присутствии магнитных наночастиц в кровотоке. Результаты моделирования позволили описать влияние магнитной восприимчивости и концентрации наночастиц на распределение магнитного поля внутри кровеносного сосу-да, а также влияние его диаметра и кривизны.
Работа состоит из 4 глав, введения и заключения - всего 54 страниц; содержит 26 рисунков, 1 таблицу и 12 формул. Список литературы насчитывает 58 источников.
Автор выражает благодарность за всестороннюю поддержку в проведении данной работы А.А. Пасынковой, Ф.А. Бляхману, А.П. Сафронову, В.В Честухину, Г.Ю. Мельникову, А.В. Семирову, М.С. Деревянко, Д.А. Букрееву, А.В. Свалову, а также сотрудникам КММН ИЕНиМ УрФУ за открытость и доброжелательность.