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静磁场模拟

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注:箭头仅代表方向
磁通密度模在ZX平面分布(Tip 1)
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B的模等值面分布(左为Tip1 右为Tip2)
Conclude:1)越靠近tip B越大 2)越靠近tip等值面曲率越小 3)同时等值面越密集说明磁通密度模B梯度越大。
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沿Z轴磁通密度B变化
可以看出Tip1具有 更高的B
本次模拟采用“物理场控制网格”,较细化进行破分。网 格还是比较大,但是自定义网格大小,将网格破分很小时,求解不 满足收敛性。
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利用Comsol模拟静磁场分布
外界环境:空气,0.1T稳定磁场。 模型:铜为衬底上分别有两种不同尺寸,两种不同材料的四 种磁介质凸起。凸起可以作为MRFM的探针。我们简化探针形 状为圆台。由于铜具有抗磁性,相对磁导率小于1且很接近1, 所以我们可以忽略衬底铜对磁场分布的影响。
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Tip尺寸
Tip 1
磁场:同顺磁介质一样的外部环境。
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磁通密度模分布(左)与Bz(右)在XZ平 面分布(以tip 1为例)
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B的模(左)与Bz等值面(右)分布图 (Tip1为例)
越靠近tip上表面,等 值面曲率越低,故,
MRFM存在“Slice Resonant”
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Tip1和Tip2磁通量密度B沿Z轴变课件
Conclusion:Tip 1比Tip2 磁感应强度B大并且在Z轴方向梯度大。并且在 靠近tip上表面等值面接近平行于上表面,从而给靶物质提供一共振切面。 原因可以理解为Tip 1更加“尖锐” 。
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误差分析
Comsol仿真模拟方法是有限元分析。而且从理论上也已经 证明,只要用于离散求解 对象的单元足够小,所得的解就可足够 逼近于精确值,但是计算量增加。
由于B法向方向连续,所以磁通密度B在Z方向分量与B的 模相同。数据导入origin处理,绘图。
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放大局部后:
显然, Tip 1 具有更高的梯度。
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铁磁介质
铁磁介质不同于顺磁介质,由于磁畴的存在,导致磁导 率是磁场强度H的函数。
所以要用到H-B曲线。 要求是Ni,但是Ni的H-B数据网上没有找到,如果有数据, 可以输入内插函数实现。 这里,选用材料库的Nickle Steel Mu-metal 这种材料: 75%的镍,15%的铁,10%的铜与钼。 本构关系:Tip为HB曲线,球形求解域选择磁导率。
下底直径(nm)
230
上底直径(nm)
130
高(nm)
230
Tip 2 300 220 240
求解域为圆点与Tip下底圆心重合,半径1000nm的球形区域。
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用Comsol建立模型(Tip 1)
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顺磁介质
•材料属性:球形区域设置为空气。Tip区域自定义材料属性相对磁 导率为6000. •本构关系:相对磁导率, •磁场:选取Tip中轴线为Z轴,施加磁场大小 , •破分网格,计算,数据处理。
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