fanny béron département de génie physique 29 mai 2008
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Fanny Béron Département de génie physique 29 mai 2008. ust έ rhsiz. Ancient grec :. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Fanny Béron Département de génie physique
29 mai 2008
Historique
Hystérésis ?
Sir James Alfred Ewing (1855-1935)
• 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 »
« Lorsqu’il 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 »
-15000 -10000 -5000 0 5000 10000 15000
-4
-2
0
2
4
Caractéristiques générales d’un cycle d’hystérésis
Hystérésis ?
CoercivitéCoercivitéCe qu’il faut
appliquer pour obtenir
M=0
SaturationSaturationFin de
l’hystérésis
RémanencRémanencee
Ce qu’il reste lorsque N=0
N (valeur appliquée)
M (
sig
nal
rec
uei
lli)
Phénomènes d’hystérésis en physique
Hystérésis ?
Transition de phase
Agar
Alliages à mémoire de forme
Déformation plastiqueMatériaux ferromagnétiques
Hystérésis ?
• HydrologieHydrologie– Humidification d’un sol Humidification d’un sol
• HydrologieHydrologie– Humidification d’un sol Humidification d’un sol
• SociologieSociologie– HabitudesHabitudes
• SociologieSociologie– HabitudesHabitudes
• ÉlectroniqueÉlectronique– Bascule de SchmittBascule de Schmitt– Thermostat Thermostat
• ÉlectroniqueÉlectronique– Bascule de SchmittBascule de Schmitt– Thermostat Thermostat
• ÉconomieÉconomie– InflationInflation– Gain/perteGain/perte
• ÉconomieÉconomie– InflationInflation– Gain/perteGain/perte
Autres phénomènes d’hystérésis
Perte d’énergie
Hystérésis ?
À chaque cycle :• Dégradation de l’énergie • Augmentation de l’entropie
Énergie perdue =
Ensemble de phénomènes élémentaires simples
Hystérésis ?
But :But :Caractériser les phénomènes élémentaires
Phénomènes irréversibles Déficit
Ensemble de phénomènes élémentaires simples
Hystérésis ?
But :But :Caractériser les phénomènes élémentaires
Phénomènes irréversibles Déficit
Modèle de Preisach-Krasnoselskii
En son coeur mathématique
Transformation non-linéaire
ENTRÉE SORTIE
Opérateur :• « Hystéron
mathématique »• 2 états (+ et -)• Mémoire locale
F. Preisach, Z. Phys. 94, 277 (1935)
+
-
Système :• Ensemble infini • Proportion de
chaque hystéron ?
Mesure de la fonction de la proportion d’hystérons
En son coeur mathématique
Entrée (N)
Sortie (M)
Le rêve
Courbes de renversement du 1er ordre
Courbe de Courbe de renversement renversement du 1du 1erer ordre ordre
Saturation
Point de renversement
N (valeur appliquée)
M (
sig
nal
rec
uei
lli)
Points de renversement
Le rêve
Courbes de renversement du 1er ordre
Pike et al., J. Appl. Phys. 85, 6660 (1999)
Distribution statistique
Hc
Hu
La réalité
Courbes de renversement du 1er ordre
Comment faire ?Comment faire ?• Toute l’information physique est contenue dans les courbes de renversement du 1er ordre
• Comprendre le comportement d’hystérons physiques
Déformé par les interationsN’ont pas nécessairement de signification physique
Problèmes !!!Problèmes !!!
Hystérésis magnétique simulée
En son coeur physique
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. 023905 (2007)
H
M
H
M
Résultat expérimental typique
Application expérimentale
• Interaction anti-parallèle élevée entre les nanofils
• Coercivité des nanofils uniforme
Béron et al., IEEE Trans. Magn. 42, p. 3060 (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
Conclusions
• Réseaux de nanofils ferromagnétiquesRéseaux de nanofils ferromagnétiques– Système d’étude expérimentale idéal
• Courbes de renversement du 1Courbes de renversement du 1erer ordre ordre– Permet de séparer les diverses contributions
• Cycles d’hystérésis des phénomènes physiques élémentaires• Interactions
• Hystérésis ?Hystérésis ?– Retard de l’effet (M) sur la cause (N)– Présente dans une multitude de domaines– Composée d’un ensemble de phénomènes élémentaires
Étudiants :Louis-Philippe Carignan
Christian LacroixGabriel MonetteVincent BoucherDjamel Seddaoui
Élyse AdamNima Nateghi
Mathieu MassicotteNicolas Schmidt
Laurie Archambault
Directeur de thèse : Prof. Arthur Yelon
Responsable du Laboratoire demagnéto-électronique : Prof. David Ménard
Infographie: Thierry Beauchemin
Résultats expérimentaux
Application expérimentale
Nanofils multicouchesNanofils uniformes
Ni/Cud = 175 nmL = 15 µmtNi = 20 nmtCu = 10 nm•Interaction
élevée•Coercivité uniforme
•Réversibilité quasi-parfaite
•Interaction plus faible
•Coercivité non-uniforme
•Réversibilité plus faible
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. 3060 (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