Herstellung und Charakterisierung magnetischer Sensoren basierend auf nanokristallinen und amorphen weichmagnetischen Legierungen

Diplomarbeit von Thomas Nentwig

Einleitung:

Magnetische Sensoren sind aus unserem alltäglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Neben der direkten Messung magnetischer Felder können sie auch verwendet werden um geometrische Größen wie Längen, Winkel, Positionen oder Drehzahlen zu messen.

Am Institut für Angewandte Physik der Universität Düsseldorf werden verschiedenste magnetische Effekte, wie der GMI-Effekt oder der Procopiu-Effekt, die ein großes Potenzial für magnetische Sensoren besitzen, untersucht. Oftmals kommen bei den magnetischen Sensoren Drähte zum Einsatz, für die neue Herstellungsverfahren und Materialien gesucht und mit vorhandenen Sensormaterialien verglichen werden.

Das Ziel dieser Arbeit ist zum einen die Herstellung und Vermessung von Magnetfeldsensoren aus beschichteten Kupferdrähten und zum anderen die Vermessung und Optimierung eines Torsionssensors basierend auf einem amorphen ferromagnetischen Metallstreifen.

Die Arbeit gliedert sich in vier Kapitel. Im ersten Kapitel „Grundlagen“ wird ein allgemeiner Überblick über den Magnetismus gegeben. Herbei wird auf die Entstehung des Magnetismus, verschiedene magnetische Eigenschaften und den Aufbau magnetischer Materialien eingegangen. Danach werden die in dieser Arbeit untersuchten Effekte (Matteucci-, Wiegand- und GMI-Effekt) beschrieben, bevor im letzten Teil auf die Grundlagen des elektrolytischen Galvanisierens eingegangen wird, welches für die Herstellung der Sensoren von Bedeutung ist.

Das zweite Kapitel „Magnetische Sensoren aus beschichteten Kupferdrähten“ beschäftigt sich mit selbst hergestellten Sensoren, basierend auf beschichteten Kupferdrähten. Es wird als erstes die Probenherstellung beschrieben. Danach wird der experimentelle Aufbau zur Messung der magnetischen Effekte erklärt. Schließlich werden die gewonnenen Ergebnisse vorgestellt und diskutiert. Hierbei wird zunächst untersucht, welchen Einfluss die Änderung bestimmter Parameter während der Beschichtung auf den GMI-Effekt hat. Danach wird untersucht, wie mechanische Belastungen der Drähte den GMI-Effekt beeinflussen. Außerdem werden die magnetischen Effekte untereinander verglichen und in Bezug zueinander gesetzt. Als letztes wird in diesem Kapitel der Wiegand-Effekt eines selbst hergestellten Drahtes mit industriell gefertigten Drähten verglichen.

Das Kapitel „Torsionssensoren aus amorphen ferromagnetischen Streifen“ beschreibt die Entwicklung eines Torsionssensors. Als erstes wird der Aufbau eines solchen Sensors beschrieben und seine physikalische Wirkweise erklärt. Danach wird auf die Herstellung eines solchen Sensors eingegangen und Möglichkeiten aufgezeigt diesen zu vermessen. Im letzten Teil werden die gemessenen Ergebnisse vorgestellt und interpretiert.

Das letzte Kapitel "Zusammenfassung und Ausblick" gibt einen abschließenden Überblick über die in dieser Arbeit erzielten Messergebnisse sowie mögliche zukünftige Messungen in den entsprechenden Themengebieten.

Inhaltsverzeichnis:

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