1、磁流体光栅的制作原理和磁性流体 李海明 1)刘宇虹 2)刘藻 1) ( 1)承德石油高等专科学校 河北 承德 067000; 2)中原油田 河南 濮阳 457001) 摘要 : 介绍了磁流体光栅的制作原理、方法和磁性流体原理 Z 关键词 : 光栅 ; 漏磁通 ; 表面活性剂 ; 磁性流体 中图分类号 : O 361. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 100524642 (2002) 0420038202 Pr inc iple of produc ing magnetic f luid grating and magnetic f luid L I H ai2m ing1) L IU Y
2、u2hong2) L IU Zao 1) ( 1)Chengde Petro leum Co llege, Chengde, H ebei, 067000; 2)Cen tral O il F ield, Puyang, H enan, 457001) Abstract: T he p roduction p rincip le and m ethods of m agnetic flu id grating and the p rincip le of m agnetic flu id are in troduced. Key words: grating; leakage flux; su
3、 rface active agen t; m agnetic flu id 光栅是一个重要光学器件 , 广泛应用于现 代科技和物理实验中 , 用磁性流体制造光栅是 近代光栅制造中的新技术 L 广泛应用于光谱分 析中的分光仪的核心部分 , 使用衍射光栅可代 替三棱镜 L 近来 , 在工业机械和产业自动控制 中 , 作为位移、速度传感器而使用的编码器内 部 , 用衍射光栅起着标尺刻度的作用 , 它是自动 化控制的一个关键部分 L 1磁流体光栅的原理和制作 以往制作光栅应用刻线法、平板印刷术或 电子束印刷术、激光干涉法等 , 而应用磁性流体 制作衍射光栅的方法通称为磁性平板印刷术 , 它是一种与上
4、述方法完全不同的新方法 L 首先 , 准备好记录磁而用的磁性膜 , 然后把 记录膜安放在有磁头和运转装置的记入装置 图 1记录媒体的漏泄磁场 中 , 再把 1, 0, 1, 0构成的数字交流信号加于 磁头 , 这样就在记录膜上记录上如图 1 所示的 磁化模型 L于是 , 在图 1 中虚线表示的漏磁通就 产生了 L这时 , 如果在膜面上少量地涂上磁性流 体薄层 , 则磁流体就向磁感应强度大的地方堆 积 , 如图 2 (a) 所示 ; 如果在膜上多量地涂上较 厚层的磁性流体 , 则磁流体沿着漏泄磁感应线 的形状堆积 , 如图 2 (b)所示 L再经短时间干燥、 固化 , 根据记录的磁化模型在其表面
5、上形成周 期性的凸凹 , 就可作为衍射光栅使用了 L磁流体 对光栅的反射率较低 , 这是一个不足之处 , 如果 83 物理实验第 22 卷第 4 期 给其蒸发镀上金的薄膜 , 则可提高其对光的反 射 率 L 图 2由磁性平板印刷术制造的衍射光栅 在这种磁流体光栅的制法中 , 光栅常量决 定于记录膜向记录装置的送进速度及记录信号 的频率 L 记录装置可以用市场售卖的磁记录装 置改制 , 从而价廉可行 , 不但能作到精确相等的 栅线间距 , 而且可使其间距和开口形状变化 , 从 而能根据需要制出其他方法难于实现的各种衍 射光栅 L如果想得到分光光栅 , 可使栅线间距小 于光的波长 , 如果是其他用
6、途 (编码器等 ) 栅线 间距也经常大于光的波长 , 如果仅为进行试制 磁流体光栅的物理实验 , 则栅线间距可大于几 倍光的波长 L 2关于磁性流体 磁性流体 (简称磁流体 )是一种具有强磁性 的液体 L它一靠近磁铁就会被吸附 , 它是显示磁 性的超微粒子 (强磁性体 )借助于表面活性剂使 之在溶液中分散的东西 L 一般把这种磁性微粒 子用于铁氧体中 , 在制造磁流体光栅时所使用 的磁性流体是用直径为 7 15nm 的磁铁矿 (FeO Fe2O 3) 粒子在石蜡系油的溶剂中使之 分散而成的 L 如图 3 所示 , 表面活性剂具有水和油的媒 介作用 , 其分子结构中有与水易溶合部分 (亲水 基 )和与油易溶合部分 (疏水基 ) L该表面活性剂 的亲水基较强地吸附于与水易溶合的磁性粒子 表面 (化学吸附 ) , 而疏水基成为溶于其周围的 油的状态 L这样一来 , 表面活性剂就成了本来就 有水、油性质的磁性粒子和油的媒介阻碍磁性 粒子沉降 L 实际上 , 把密度大约为 5g cm 3 的磁 性微粒放入密度大约为 1g cm 3 的溶剂中就成 为永久分散着的状态 , 其秘密的原理就在于此 L 图 3磁性流体的机理 3参考文献 (2001209211 收稿 , 2001212209 收修改稿 ) 93物理实验第 22 卷第 4 期
