Кіріспе
оң кері байланыс циклында тұрақты тербелістердің пайда болуы. Баркхаузен эффектісі – ферромагниттің магниттік шығысындағы шуға берілген атау, оған қолданылатын магниттеу күші өзгерген кезде пайда болады. Оны 1919 жылы неміс физигі Генрих Баркхаузен ашқан. Бұл эффектінің себебі – ферромагниттік материалдардағы магниттік домендердің (бір бағытта орналасқан атомдардың магниттік жиынтығы) мөлшерінің күрт өзгеруі. Баркхаузенның акустика және магнетизм саласындағы жұмыстары осы жаңалыққа әкелді, ол 1906 жылы Пьер Эрнест Вайс ұсынған ферромагнетизмнің домендік теориясын қолдайтын маңызды тәжірибелік дәлелдеме болды. Баркхаузен эффектісі – магниттеу немесе демагниттеу процесі кезінде ферромагниттік домендердің немесе атомдық магниттердің (спиндердің) микроскопиялық кластерлерінің мөлшері мен бағытындағы кенеттен болатын өзгерістердің тізбегі. Баркхаузен эффектісі бұрын теориялық тұрғыда болжалған ферромагниттік домендердің бар екендігіне тікелей дәлел болды. Генрих Баркхаузен темір сияқты ферромагниттік материалға магнит өрісінің баяу, тегіс әсері оның үздіксіз емес, кішкентай қадамдармен магниттенетінін анықтады.
The Barkhausen effect is a name given to the noise in the magnetic output of a ferromagnet when the magnetizing force applied to it is changed. Discovered by German physicist Heinrich Barkhausen in 1919, it is caused by rapid changes of size of magnetic domains (similarly magnetically oriented atoms in ferromagnetic materials). Barkhausen's work in acoustics and magnetism led to the discovery, which became the main piece of experimental evidence supporting the domain theory of ferromagnetism proposed in 1906 by Pierre Ernest Weiss. The Barkhausen effect is a series of sudden changes in the size and orientation of ferromagnetic domains, or microscopic clusters of aligned atomic magnets (spins), that occurs during a continuous process of magnetization or demagnetization. The Barkhausen effect offered direct evidence for the existence of ferromagnetic domains, which previously had been postulated theoretically. Heinrich Barkhausen discovered that a slow, smooth increase of a magnetic field applied to a piece of ferromagnetic material, such as iron, causes it to become magnetized, not continuously but in minute steps.
Баркхаузен шуы
Сыртқы магниттеу өрісі ферромагниттік материал арқылы өзгерген кезде, мысалы, магнитті темір тағанға жақындату немесе алыстату арқылы, материалдың магниттелуі үзіліссіз өзгерістер тізбегімен өзгереді, бұл темір арқылы магниттік ағымның "секірісіне" алып келеді. Бұл құбылысты күшейткіш пен динамикке қосылған сымды тағанға орау арқылы анықтауға болады. Материалдың магниттелуінің кенеттен өзгеруі катушкада ток импульстарын тудырады, олар күшейтілгенде динамикте дыбыс шығарады. Бұл дыбыс шырылдаған сияқты болады, оны орамадан ашылған қант, хрустящие жаңғақтар немесе жалыстағы оттың дыбысымен салыстыруға болады. Бұл дыбысты алғаш неміс физигі Генрих Баркхаузен ашқан, ол Баркхаузен шуы деп аталады. Детекторлік катушкаға орналастырылған материалға тек механикалық кернеу (мысалы, иілу) түсіру арқылы да ұқсас эффекттерді байқауға болады. Магниттелудегі бұл секірістер ферромагниттік домендердің мөлшерінің немесе бағытының дискретті өзгерістерінен туындайды. Домендердің мөлшері магнит өрісінің өзгеруіне жауап ретінде кристалл торындағы домен қабырғаларының қозғалысы арқылы өзгереді, сондай-ақ қабырғаға жақын дипольдердің спині көрші домендердегі спиндермен сәйкес болу үшін өзгереді. Мүсіркел кристалл торында бұл үздіріссіз процесс болуы мүмкін, бірақ нақты кристалдардағы жергілікті ақаулар, мысалы, қоспа атомдары немесе құрылымдағы дислокациялар спиннің өзгеруіне уақытша кедергі келтіреді, нәтижесінде домен қабырғасы ақауға ілініп қалады. Магниттік өрістің өзгеруі жергілікті энергия кедергісін жеңу үшін жеткілікті күшті болған кезде, атомдар тобы бірден спинін аударып, домен қабырғасы ақаудан "секіріп" өтеді. Магниттелудегі осы кенеттен өзгеруі таған арқылы магниттік ағымның уақытша өзгеруіне әкеледі, ол катушкамен наушникте "клік" ретінде қабылданады. Осы ақаулар арқылы домен қабырғаларының қозғалуына байланысты энергия жоғалуы ферромагниттік материалдардың гистерезис қисығына жауап береді. Жоғары коэрцитивті ферромагниттік материалдар көбінесе осы ақаулардың көбірек болуын қамтиды, сондықтан олар белгілі бір магниттік ағым өзгерісі үшін көбірек Баркхаузен шуын тудырады, ал силицидті болаттан жасалған трансформатор ламинаттары сияқты төмен коэрцитивті материалдар ақауларды жою үшін өңделеді, сондықтан олар аз Баркхаузен шуын тудырады.
Практикалық қолдану
Берілген материал үшін Баркхаузен шуының деңгейі қоспалардың, кристалдық дислокациялардың және т.б. мөлшерімен байланысты, және бұл материалдың механикалық қасиеттерінің жақсы индикаторы бола алады. Сондықтан Баркхаузен шуын циклдық механикалық кернеуге ұшыраған магниттік материалдардың (мысалы, құбыр көлігінде) немесе жоғары энергиялы бөлшектердің (мысалы, ядролық реакторда) әсеріне түскен, немесе ұнтақтаудан зақымдануы мүмкін жоғары беріктік болаттар сияқты материалдардың механикалық қасиеттерінің нашаруын бұзбай бағалау әдісі ретінде қолдануға болады. Осындай мақсаттағы қарапайым бұзбайтын құрылғының схемасы оң жақта көрсетілген. Баркхаузен шуы реактивті иондық қабылдау немесе иондық фрезерлеу станогын қолдану сияқты әр түрлі наноөндіріс процестерінен туындаған жұқа пленка құрылымындағы физикалық зақымдануды да көрсете алады. Виганд эффектісі – Баркхаузен эффектісінің макроскопиялық кеңейтімі, себебі Виганд сымының ерекше өңделуі сымды макроскопиялық тұрғыдан бір үлкен магниттік домен ретінде әрекет етуге мәжбүр етеді. Виганд сымының сыртқы қабығындағы көптеген кішкентай, жоғары коэрцитивті домендер қар көшкіні сияқты ауысып, Виганд эффектісінің магнит өрісінің жылдам өзгеруін тудырады.