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Fanny Béron Département de génie physique 29 mai 2008.

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1 Fanny Béron Département de génie physique 29 mai 2008

2 Historique Hystérésis ? Sir James Alfred Ewing ( ) Déficit En retard Ancient grec : έ « When there are two quantities M and N, such that cyclic variations of N cause cyclic variation of M, then if the changes of M lag behind those of N, we may say that there is hysteresis in the relation of M and N » « Lorsquil y a deux quantités M et N, telles que des variations cycliques de N causent des variations cycli- ques de M, alors si les changements de M sont retardés par rapport à ceux de N, nous pouvons dire qu'il y a une hystérésis dans la relation entre M et N »

3 Caractéristiques générales dun cycle dhystérésis Hystérésis ? Coercivité Ce quil faut appliquer pour obtenir M=0 Saturation Fin de lhystérésis Rémanence Ce quil reste lorsque N=0 N (valeur appliquée) M (signal recueilli)

4 Phénomènes dhystérésis en physique Hystérésis ? Transition de phase Agar Alliages à mémoire de forme Déformation plastiqueMatériaux ferromagnétiques

5 Hystérésis ? HydrologieHydrologie –Humidification dun sol HydrologieHydrologie –Humidification dun sol SociologieSociologie –Habitudes SociologieSociologie –Habitudes ÉlectroniqueÉlectronique –Bascule de Schmitt –Thermostat ÉlectroniqueÉlectronique –Bascule de Schmitt –Thermostat ÉconomieÉconomie –Inflation –Gain/perte ÉconomieÉconomie –Inflation –Gain/perte Autres phénomènes dhystérésis

6 Perte dénergie Hystérésis ? À chaque cycle : Dégradation de lénergie Augmentation de lentropie Énergie perdue =

7 Ensemble de phénomènes élémentaires simples Hystérésis ? But : Caractériser les phénomènes élémentaires Phénomènes irréversiblesDéficit

8 Ensemble de phénomènes élémentaires simples Hystérésis ? But : Caractériser les phénomènes élémentaires Phénomènes irréversiblesDéficit

9 Modèle de Preisach-Krasnoselskii En son coeur mathématique Transformation non-linéaire ENTRÉESORTIE Opérateur : « Hystéron mathématique » 2 états (+ et -) Mémoire locale F. Preisach, Z. Phys. 94, 277 (1935) + - Système : Ensemble infini Proportion de chaque hystéron ?

10 Mesure de la fonction de la proportion dhystérons En son coeur mathématique

11 Entrée (N) Sortie (M) Le rêve Courbes de renversement du 1 er ordre Courbe de renversement du 1 er ordre Saturation Point de renversement N (valeur appliquée) M (signal recueilli) Points de renversement

12 Le rêve Courbes de renversement du 1 er ordre Pike et al., J. Appl. Phys. 85, 6660 (1999) Distribution statistique HcHc HuHu

13 La réalité Courbes de renversement du 1 er ordre Comment faire ? Toute linformation physique est contenue dans les courbes de renversement du 1 er ordre Comprendre le comportement dhystérons physiques Déformé par les interations Nont pas nécessairement de signification physique Problèmes !!!

14 Hystérésis magnétique simulée En son coeur physique

15 Réseau de nanofils ferromagnétiques Application expérimentale Système idéal : Fortement anisotrope Ordonné Applications possibles : Dispositifs à haute fréquence Mémoire magnétique à haute densité Senseurs magnétiques Ciureanu et al., Electrochim. Acta, 50, 4487 (2005) Carignan et al., J. Appl. Phys. 102, p (2007) H M H M

16 Résultat expérimental typique Application expérimentale Interaction anti-parallèle élevée entre les nanofils Coercivité des nanofils uniforme Béron et al., IEEE Trans. Magn. 42, p (2006) Béron et al., J. Appl. Phys. 101, p. 09J107 (2007) Béron et al., J. Nanosci. Nanotechnol. in press CoFeB, d = 175 nm, L = 25 µm H M

17 Conclusions Réseaux de nanofils ferromagnétiquesRéseaux de nanofils ferromagnétiques –Système détude expérimentale idéal Courbes de renversement du 1 er ordreCourbes de renversement du 1 er ordre –Permet de séparer les diverses contributions Cycles dhystérésis des phénomènes physiques élémentaires Interactions Hystérésis ?Hystérésis ? –Retard de leffet (M) sur la cause (N) –Présente dans une multitude de domaines –Composée dun ensemble de phénomènes élémentaires

18 Étudiants : Louis-Philippe Carignan Christian Lacroix Gabriel Monette Vincent Boucher Djamel Seddaoui Élyse Adam Nima Nateghi Mathieu Massicotte Nicolas Schmidt Laurie Archambault Directeur de thèse : Prof. Arthur Yelon Responsable du Laboratoire de magnéto-électronique : Prof. David Ménard Infographie: Thierry Beauchemin

19 Résultats expérimentaux Application expérimentale Nanofils multicouches Nanofils uniformes Ni/Cu d = 175 nm L = 15 µm t Ni = 20 nm t Cu = 10 nm Interaction élevée Coercivité uniforme Réversibilité quasi- parfaite Interaction plus faible Coercivité non-uniforme Réversibilité plus faible

20 Résultats expérimentaux (nanofils uniformes) Application expérimentale Interaction anti-parallèle élevée entre les nanofils Coercivité des nanofils uniforme Réversibilité quasi-parfaite Béron et al., IEEE Trans. Magn. 42, p (2006) Béron et al., J. Appl. Phys. 101, p. 09J107 (2007) Béron et al., J. Nanosci. Nanotechnol. in press CoFeB, d = 175 nm, L = 25 µm H M H M


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