Классификация источников положительных ионов, страница 19

Классификация источников положительных ионов                   233

Индукция магнитного поля В, напряженность поля Н и намагниченность (или магнитный момент единицы объема) М связаны между собой уравнением

В = μ0(Н+М),

где В имеет размерность теслы, Н и М — амперы, отнесенные к метру, а μ₀=4π·10^-7 Гн/м—магнитная проницаемость вакуума. Значение В при Н = 0 дает такую важную характеристику магнитного материала, как намагниченность насыщения. Другая важная характеристика неличина коэрцитивной силы. В большинстве учебников она определяется как напряженность обратного поля, при которой магнитная индукция В обращается в нуль. Гораздо более содержательной величиной является коэрцитивная сила, определенная таким образом, как это сделано в справочнике Американского института физики¹), согласно которому она представляет собой напряженность обратного поля, требуемую для обращения в нуль намагниченности М. Этим определением мы и воспользуемся. Различие между этими двумя определениями коэрцитивной силы можно понять из сравнения рис. 8.30 и 8.31, последний представляет зависимость М=(В/_μ0) — Н от М.

Пользуясь первым определением, получим значение коэрцитивной силы для SmCo₅, равное 6,4·10⁵ А/м, или 8000 Э. На рис. 8.31 эта точка лишена какого-либо смысла. В действительности коэрцитивная сила для этого материала составляет 1,3·10⁶А/м. Значение коэрцитивной силы для других материалов легко получить из рис. 8.31 как точку пересечения кривой намагничивания с осью абсцисс.

В предположении однородной намагниченности материала можно определить значения величин Н и В в любой точке образца. Это можно сделать, используя понятие эквивалентного поверхностного тока на единицу длины

J = М×n, где n — единичный вектор нормали к магнитной поверхности или — при другом подходе —магнитный заряд, приходящийся на единицу поверхности полюса, равный нормальной составляющей М. Для сферы В = 2μ₀М/3 и Н =—М/3, т. е. поле однородно во всем объеме материала. Приведенные уравнения определяют показанную на рис. 8.30 и 8.31 прямую линию для сферы. Пересечение этой линии с кривой намагничивания материала дает реальное значение тех полей, которые будут в сфере после его удаления из намагничивающего поля. Для

¹⁾ Gray D. Е. American Institute of Physics Handbook, 3rd ed., McGraw- Hill, New York, 1972, p. 5-3.

234                                            Глава 8

SmCo₅ величина В в материале будет равна 0,56 Т. Поскольку нормальная составляющая В непрерывна, такая же величина поля будет и вне материала сферы, непосредственно на полюсе. Для такого материала, как алнико-5, который может показать

Рис. 8.31. Кривые размагничивания для различных материалов и М—Hпрямые для нескольких геометрических конфигураций намагничиваемого образца.

ся весьма перспективным вследствие высокой намагниченности насыщения, значение В оказывается равным (для сферы) 0,17 Т. В действительности для того, чтобы реализовать преимущества большой намагниченности насыщения этого материала, необходимо использовать магниты подковообразной формы с малым отношением зазора к диаметру. Поэтому алнико-5 не может быть использован при создании магнитных границ плазменного ионного источника. Остальные материалы, характеристики которых показаны на рис. 8,30 и 8.31, обладают лучшими свойствами.

В случае длинного цилиндра, однородно намагниченного в направлении, перпендикулярном оси, поле Н=-М/2 и В= =μ₀М/2 также оказывается однородным во всем объеме материала. Для цилиндрических магнитов, намагниченных в направлении, параллельном оси, поле уже не однородно. Величи-