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静磁场模拟


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。
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。
磁通密度模在ZX平面分布(
Tip 1)
注:箭头仅代表 方向
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
沿Z轴磁通密度B变化
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。
可以看出
Tip1具有
更高的B
放大局部后:
显然, Tip 1 具有更 高的梯度。
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 Mumetal 这种材料:75%的镍,15%的铁,
磁通密度模分布(左)与Bz( 右)在XZ平面分布(以tip 1为 例)

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”
Tip1和Tip2磁通量密度B沿Z轴 变化曲线
放 大
放大
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” 。
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。
Tip尺寸
下底直径(nm) 上底直径(nm) 高(nm)
Tip 1 230 130 230
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。
用Comsol建立模型(Tip 1)
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 ,
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