قياسات نقطة كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية" بواسطة TGA وDSC
الشكل 2. ترتيب الدورات في المادة ذات المغناطيسية الحديدية فوق نقطة كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية" الخاصة بها (أي في حالة المغناطيسية المتوازية).
الشكل 1. ترتيب دورات الإلكترون في مادة ذات مغناطيسية حديدية أسفل نقطة كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية".تُظهر العديد من المواد خصائص مغناطيسية تعتمد على درجة الحرارة. ويمكن قياس هذه الخصائص بواسطة التحليل الحراري الوزني (TGA) وكالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي (DSC). تتميز المواد بالمغناطيسية الحديدية في درجات حرارة منخفضة، ولكنها تفقد سلوكها المغناطيسي العياني فوق نقطة كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية" أو درجة حرارة كيوري.
مقدمة
تعد المغناطيسية خاصية هامة للمادة ولها العديد من الاستخدامات العملية في الحياة اليومية. وتتراوح التطبيقات من مغناطيس الثلاجة والبوصلات والأقراص الصلبة إلى آلات الفرز لفصل المعادن القيمة ومواد النفايات.
يعد المصطلح العام الذي يسمى المغناطيسية في الواقع بمثابة تأثير خاصية مجهرية معروفة باسم المغناطيسية الحديدية. المغناطيسية الحديدية هي ظاهرة فيزيائية تكون فيها دورات الإلكترون الفردية محاذية بشكل متوازٍ لبعضها البعض في نفس الاتجاه داخل منطقة مجهرية (المجال). يتم عرض هذه الظاهرة تخطيطيًا في الشكل 1.
إلى جانب المغناطيسية الحديدية، هناك أيضا العديد من الخصائص المغناطيسية الأخرى ذات الصلة، على سبيل المثال الفريمغناطيسية والمغناطيسية المتسامتة والمغناطيسية المغايرة.
في الفريمغناطيسية، يتم ترتيب بعض الدرور بطريقة معاكسة للتوازي والأخرى بطريقة متوازية. لكن العزوم المغناطيسية المتعارضة لا تلغي بعضها البعض لأن العزم المغناطيسي يكون أقوى في اتجاه واحد. وهذا يؤدي إلى مجال مغناطيسي ضعيف.
في المواد ذات المغناطيسية المتسامتة، يتم توجيه الدرور بحيث لا يتم الحصول على نتائج مغناطيسية عيانية. تستجيب المواد ذات المغناطيسية المغايرة لحقل مغناطيسي خارجي من خلال إنشاء مجال مغناطيسي معاكس يؤدي إلى إضعافه.
غير أن موضوع هذه المقالة هو المغناطيسية الحديدية، ولا سيما درجة الحرارة الانتقالية للمغناطيسية الحديدية - المتسامتة أو نقطة كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية" وتحديدها.
إذا كانت المادة ذات مغناطيسية حديدية مجهرية، فإنها لا تحتاج بالضرورة إلى الخواص المغناطيسية العيانية. فمن الممكن أن تتكون المواد من مجالات مغناطيسية موجهة بشكل مختلف حيث تعمل العزوم المغناطيسية لها على تحييد بعضها البعض. وهذا يعني أن المادة تكون في حالة مضطربة عيانيًا.
ويطلق على هذه المجالات المغناطيسية المنفصلة مجالات فايس، ويكون حجمها في حدود بضعة ميكرومترات إلى أقل من ملليمتر واحد. قد يتأثر اتجاه المجالات في عملية إنتاجية، على سبيل المثال في إنتاج المغناطيسات الدائمة...
تنزيل النص الكامل لهذه المقالة أدناه.
الاستنتاجات
تسمح تجارب TGA وDSC بتحديد نقطة كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية" ببساطة وبطريقة قابلة للتكرار. تعتمد نقطة كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية" التي تم قياسها فقط إلى حد صغير على قوة المغناطيس المستخدم. تحدث معدلات كتلة العينة وتسخينها وتبريدها تأثيرًا كبيرًا، وذلك بشكل غير مباشر على الأخص عن طريق السعة الحرارية، وبالتالي فترة تأخير لدرجة حرارة العينة. تتمثل الميزة في طريقة التحليل الحراري الوزني (TGA) في أن كثافة إشارة التحليل الحراري الوزني لا تعتمد على معدل التسخين. وهذا يعني أنه يمكن إجراء قياسات دقيقة عند معدلات تسخين منخفضة جدًا حيث تقترب فترة التأخر من الصفر.
إذا كانت المواد التي لها نقاط كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية" معروفة ومعلمات قياس مقيَّمة سابقًا متوفرة، فإنه يمكن استخدام مرحلة انتقال كيوري لضبط أدوات التحليل الحراري الوزني التي لا تنتج إشارة كالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي. يجب دراسة شروط القياس بدقة للعثور على المواد المرجعية الممكنة. يقدم الجدول 2 عرضًا عامًا لظروف القياس والتقييمات المختلفة.
إذا تم تطبيع منحنيات التحليل الحراري الوزني لمختلف كتل العينات والقوى المغناطيسية، فإن المنحنيات تكون هي نفسها تمامًا. ولذلك فمن الأفضل استخدام كتلة عينة صغيرة ومغناطيس أضعف، لأن درجة حرارة كيوري لا تتأثر إلا بدرجة ضئيلة بقوة المغناطيس، وتتسبب كتلة العينة الأكبر في فترة تأخر أطول.
قياسات نقطة كيوري "نقطة فقد الخواص المغناطيسية" بواسطة التحليل الحراري الوزني وكالوريمتر المسح الضوئي التفاضلي | تطبيق التحليل الحراري رقم UC362 | نُشر التطبيق في UserCom 36 للتحليل الحراري من شركة METTLER TOLEDO