Перемагничивание

Перемагни́чивание, процесс изменения направления вектора намагниченности ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$ на обратное в магнитоупорядоченных веществах при уменьшении и последующем изменении направления вектора напряжённости внешнего магнитного поля ${\displaystyle {\boldsymbol {H}}}$. Зависимость ${\displaystyle M(H)}$, получаемая в результате перемагничивания образца в прямом и обратном направлениях, во многих случаях имеет вид петли гистерезиса, что указывает на необратимость процессов перемагничивания.

В намагниченных до насыщения исходно многодоменных ферромагнетиках, ферримагнетиках и слабых ферромагнетиках перемагничивание начинается с образования областей с обратной намагниченностью (зародышей перемагничивания) в полях ${\displaystyle H=H_{\text{з}}}$ (${\displaystyle H_{\text{з}}}$ – поле зародышеобразования). Зародыши могут образовываться путём необратимых поворотов вектора ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$ в местах с пониженной магнитной анизотропией, с повышенной плотностью магнитостатических «зарядов» и т. п. В качестве зародышей перемагничивания могут выступать также остатки магнитной доменной структуры вблизи поверхности намагниченных кристаллов. В поле ${\displaystyle H=H_{\text{с}}}$ (${\displaystyle H_{\text{с}}}$ – поле старта) зародыши перемагничивания начинают расти. Разрастаясь, они образуют магнитную доменную структуру. Далее перемагничивание идёт путём перераспределения объёмов магнитных фаз с различной ориентацией ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$ за счёт смещениядоменных границ. На этом этапе в перемагничивании преобладают процессы задержки (характеризуются критическим полем ${\displaystyle H_{\text{кр}}}$) смещения доменных границ на дефектах. Затем перемагничивание сводится к увеличению объёма тех фаз, в которых направление ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$ наиболее близко к направлению ${\displaystyle {\boldsymbol {H}}}$ и в большинстве случаев – к повороту вектора ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$ к направлению ${\displaystyle {\boldsymbol {H}}}$. В зависимости от соотношения ${\displaystyle H_{\text{з}}}$, ${\displaystyle H_{\text{с}}}$ и ${\displaystyle H_{\text{кр}}}$ определяющими в перемагничивании могут быть задержки образования и роста зародышей перемагничивания или задержки смещений доменных стенок.

В однодоменных частицах при уменьшении величины поля ${\displaystyle {\boldsymbol {H}}}$, намагнитившего частицы под углом ${\displaystyle \varphi }$ к оси лёгкого намагничивания, вектор ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$ обратимым образом отклоняется от направления ${\displaystyle {\boldsymbol {H}}}$ и в полях обратного направления скачком поворачивается к направлению, близкому к ${\displaystyle {\boldsymbol {H}}}$. Дальнейшее уменьшение ${\displaystyle {\boldsymbol {H}}}$ приводит к уменьшению угла ${\displaystyle \varphi }$ между векторами ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$ и ${\displaystyle {\boldsymbol {H}}}$. Участок обратимого изменения ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$ тем меньше, чем меньше ${\displaystyle \varphi }$. При ${\displaystyle \varphi =0}$ он равен нулю; в этом случае частица перемагничивается одним большим скачком вектора ${\displaystyle {\boldsymbol {M}}}$. Причиной скачков является существование, наряду со стабильными, метастабильных состояний и энергетических барьеров между ними.