Ein quasistatisches gepulstes 40(60)T Hochfeldmagnetometer mit erhöhter Empfindlichkeit

Die Energie zur Herstellung hoher Magnetfelder kommt direkt aus dem Netz. Die Primärenergie ist 16 MVA, die durch einen Transformator of 10 kV zu 2 840V gebracht wird. Die zwei Sekundärwicklungen können entweder in Serie, parallel oder antiparallel geschaltet werden. Der Wechselstrom wird durch zwei 6-pulsige Thyristorbrücken gleichgerichtet und durch Vorgabe des Öffnungswinkels gesteuert. Die maximale gleichgerichtete Leistung beträgt 10 MW für 1s, oder 5 MW für 2s oder 1 MW für 10s. Mit dem Thyristorregler kann das Strom über Zeit Profil frei gewählt werden, wobei 20 Punkte das Profil definieren. Speziell sind Feld-Plateaus möglich, welche für Messungen an metallischen Proben wichtig sind um Wirbelstromprobleme zu vermeiden. Mit diesem System können quasistatische Felder von bis zu 40T hergestellt werden. Mit der antiparallelen Schaltung kann man einen bipolaren Puls erzeugen, der zur vollen Charakterisierung hartmagnetischer Materialien wichtig ist. Es gibt derzeit drei verschiedene Systeme: - Tieftemperatur System: dieses besteht aus einem 40T-Magnet der Fa. Metis, einem Durchflußkryostat von Cryogenics (1.5K bis 300K) mit einem Probenraum von 12mm. In diesem Kryostaten wurde ein Pick-up System für Magnetisierungsmessungen installiert. - Hochtemperatursystem: dieses besteht aus einem 35T Magnet mit einer Bohrung von 25 mm. In diese Bohrung wurde ein vakuumisolierter Ofen installiert; innen ist ein Pick-up System zur Magnetisierungsmessungen zwischen Raumtemperatur und 500C erlaubt. - Testsystem: ein Raumtemperatursystem mit einem selbstgebauten Magneten welcher in einer Bohrung von 25 mm ein Feld von bis zu 25T erzeugt; für neue Messverfahren. - Für das neue Zweispulensystem wurde ein neuer Magnet entwickelt der in einer Bohrung von 58 mm ein Feld von bis zu 30T erzeugt. Innen kann dann die zweite Spule getestet, aber auch neue Methoden wie z.B. die Modulationstechnik ausprobiert werden. Insgesamt sind nun Experimente zwischen 1.5K und 800K in hohen Magnetfeldern möglich: Man kann Hysteresis-Schleifen (Magnetisierung) über einen sehr breiten Temperaturbereich (von 1.5 K bis zu 800 K) in einem quasistatischen Feld von bis zu 40T mit wählbarer Feldänderungsrate dH/dt messen. Das ist dann wichtig, wenn man die magnetische Viskosität untersuchen möchte. Zusätzlich kann der Magnetowiderstand und die Magnetostriktion zwischen 1.5 K und 300 K gemessen werden. Derzeit liegen die Untersuchungen auf folgenden Schwerpunkten: i) Hartmagnetische Materialien - einschließlich zeitabhängiger Effekte. ii) 3d-4f Verbindungen mit einem kritischen Feld. Durch Messung des kritischen Feldes kann der Austauschparameter direkt bestimmt werden. Erste Untersuchungen der magnetischen Viskosität wurden an SmCo 5-x Cux durchgeführt. Als Beispiel wurde die Temperaturabhängigkeit des Koerzitivfeldes von 2/17 Permanentmagneten mit verschiedenen dH/dt gemessen. Die Werte, die wir im quasistatischen Austromag System mit einem linearen dH/dt von 67T/s gemessen haben, lagen unter jenen die mit unserer gepulsten Anlage (Sinusförmiger Puls; Pulsdauer ca 10ms; dH/dt ca 2000T/s) festgestellt haben; dies ist eine Konsequenz der magnetischen Viskosität dieser Proben. Von den unterschiedlichen Koerzitivfeldwerten konnte der Viskositätsparameter bestimmt werden. Außerdem wurde ein Programm zur Messung der Magnetostriktionskoeffizienten von technischen Permanentmagneten gestartet. Bei Raumtemperatur wurden Messungen an technischen anisotropen Bariumferrit (von Schramberg A.G.) durchgeführt. Am ausgerichteten Material konnten die verschiedenen Magnetostriktionskoeffizienten ij bestimmt werden - es gibt hier: pc : H senkrecht bzw. DMS Messung parallel zu der c-Achse; cc: H und DMS Messung parallel zur c- Achse; pp: H und DMS Messung senkrecht zur c-Achse; cp : H parallel und DMS Richtung senkrecht zur c- Achse.