Annealing Effects of Amorphous Cores for the Application of Flux-gate Sensors

Flux-gate 센서용 비정질 코아의 열처리효과

Flux-gate magnetometer was developed in 1930's, and it has been widely used for the low magnetic field measurements. In this work, we have employed amorphous ribbon 2714A produced by Allied Chem. Co. as sensor core material. To develop low noise, low power consumption, and high reliability flux-gate magnetometer, we have measured ac magnetic properties depending on the annealing conditions. As quenched state amorphous core shows high noise level and ac magnetic properties were changed under the condition of accelerated aging test, but amorphous ribbon, which was annealed under 350 $\^{C}$ during 1 hour, shows low noise level of 0.1 nT in the frequency range of dc∼10 Hz which was 10 times better than the as quenched amorphous ribbon. Under accelerated aging test, ac magnetic properties such as squareness and coercivity of the annealed samples show higher reliability and approached to a certain limiting value as exponential function. We can see that high reliability and low noise flux-gate magnetometer could be developed, if we consider this ac magnetic properties change in the sensor design.

Flux-gate마그네토미터는 1930년대에 개발되어 오늘날까지 저자장측정장치로 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 비정질 코아를 사용하여 분해능이 우수하고 소비 전력이 적으면서 장기적 신뢰성이 우수한 Hux-gate마그네토미터를 개발하기 위하여, 교류자기 특성이 우수한 Allied Chem.사의 2714A의 열처리에 의한 센서코아의 자기적 특성변화를 측정하였다. As quenched상태로 사용한 센서코아는 센서의 noise정도가 높고 시간과 온도에 따라서 교류자기특성이 변화하였으나, 350 $^{\circ}C$에서 1시간 열처리한 시편의 경우, 센서의 noise 정도는 as quenched 상태보다 10배 정도 향상되었으며, 주파수 DC~10 Hz 범위에서 0.1 nT 정도의 noise를 보였다. 자기적특성 또한 매우 안정적인 특성을 보였으며, 시간이 경과함에 따라 최대자화력, 각형비, 보자력등이 지수함수적으로 포화치에 접근하는 경향을 보였다. 따라서 센서 설계시 이들 특성의 변화를 고려할 경우 장기적으로 매우 안정된 flux-gate마그네토미터의 개발이 가능함을 알 수 있었다.