Microfluxgate sensors for high frequency and low power applications

Delevoye, E.; Audoin, M.; Beranger, M.; Cuchet, R.; Hida, R.; Jager, T.

doi:10.1016/j.sna.2008.01.018

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“…[3][4][5][6][7] In particular, the thick films (%20 lm) with Fe content of approximately 22 at. % have been widely used as the core and the shield in the sensor components due to their good soft magnetic properties.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Improvement in current efficiency of electroplated Fe-Ni films prepared in citric-acid-based baths

Watanabe

Yanai

Otsubo

et al. 2015

Journal of Applied Physics

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Fe-Ni films were electroplated in a citric-acid-based plating bath, focusing on the current efficiency of the plating process. We prepared the plating baths with various citric acid contents, and evaluated the magnetic properties of the films and the current efficiency. The film with Fe content of approximately 22 at. % was obtained by adjusting the iron sulfate content in the plating bath, and we found that the Fe-Ni films with low coercivity (<30 A/m) could be obtained in the baths with various citric acid contents. For the current efficiency, we found that the baths with low citric acid content are effective to obtain high efficiency. The bath with the citric acid content of 10 g/l showed high current efficiency (85%), and the high efficiency enables us to increase the plating rate. The maximum plating rate was 186 lm/h, and we obtained 1.3 times higher rate compared to that for our previous study. Therefore, we concluded that the bath with low citric acid content is a suitable plating bath to obtain thick Fe-Ni films in a short time. V C 2015 AIP Publishing LLC.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Improvement in current efficiency of electroplated Fe-Ni films prepared in citric-acid-based baths

Watanabe

Yanai

Otsubo

et al. 2015

Journal of Applied Physics

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“…The development and rapid improvement of modern electronic components allows very low-power electronic units to be built for FGMs (Delevoye et al 2008;Forslund et al 2008;Magnes et al 2008). The limiting factor for the further reduction of power is the power consumed by the fluxgate sensor itself.…”

Section: Power Consumptionmentioning

confidence: 99%

“…The recent growth of publications is probably triggered by the fact that, though some modern magnetometers using other physical principles may surpass FGMs in the most important parameter-noise-FGMs still remain the most convenient magnetometer for use today, especially in geophysics. The most significant progress was made by the creation of a fully digital FGM (e.g., Auster et al 1995) and its miniaturization (Delevoye et al 2008). However, in order to create a FGM with the best possible performance, it is necessary to solve a set of scientific and technological problems aimed first of all at improving the FGM sensor.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Flux-Gate Magnetometers Design Peculiarities

Korepanov¹,

Marusenkov²

2012

Surv Geophys

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The most widespread instrument used today for the measurement of quasistationary and slowly fluctuating vector magnetic fields is a flux-gate magnetometer (FGM). The most important parameter characterizing the magnetometer quality is its magnetic noise-its threshold sensitivity or its own noise level (NL). Based on the results of experimental research, we may state that the FGM NL mainly depends on the quality of the magnetic material used for FGM sensor core. The ''solid liquid'' model explaining the nature of magnetic noise is proposed and substantiated. It is demonstrated that special attention has to be paid to the annealing of the core. A new effect-termed gammamagnetic normalization-is discovered and discussed. It is shown that the magnetometer NL depends not only on the core length and volume but also on the excitation mode of the core. Besides, the ways to improve other factors, such as power consumption and thermal drift which must be taken into account in order to create a FGM with the highest possible performance, are discussed. Some examples are given of the parameters of present advanced FGMs for geophysical uses.

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“…Conforme a densidade de corrente aumenta, chega-se mais perto da composição Ni 80 Fe 20 e tem-se um material com maior permeabilidade, menor H sat e uma superfície menos irregular. A magnetização de saturação apresentou um tendência de aumento com a densidade de corrente, sendo que N50 atingiu os valores encontrados na literatura ( [25,71]) para Ni 80 Fe 20 . Nas curvas de magnetização ortogonal tem-se uma boa concordância com o modelo da equação 3.8.2, exceto por N50.…”

Section: Resultsunclassified

“…Na literatura são encontrados sensores planos que utilizam duas ou mais (até quatro [27]) camadas de bobinas [28,15,21,9,29,30]. Já os que fazem uso de solenoides [31,32,33,25,34,14,26] necessitam de duas camadas de trilhas com o núcleo ferromagnético entre estas (como mostra a figura 1.7.1).…”

Section: Fluxgate Plano E O Número De Camadasunclassified

Desenvolvimento de sensores magnéticos tipo fluxgate miniaturizados utilizando ligas ferromagnéticas eletrodepositadas.

Heimfarth¹

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AgradecimentosAos meus pais por todo apoio dado. Ao meu professor orientador Marcelo Mulato pela amizade. Aos meus colegas e ex-colegas de laboratório por tornar o trabalho mais agradável: Guilherme, Hugo, Jessica, Júlio, Marina, Rafael e Shirlei. Ao professor Marcelo Carreño e seu ex-aluno Murilo pelo suporte prestado. Ao professor Oswaldo Baffa Filho pelo empréstimo de equipamentos fundamentais. Aos técnicos Natalia, Élcio e Aziani pela ajuda no desenvolvimento experimental da minha pesquisa e a secretária Nilza. A CAPES, CNPq e Fapesp pelo apoio financeiro. ResumoForam desenvolvidos sensores magnéticos tipo fluxgate miniaturizados, paralelos planos e ortogonais, com os núcleos compostos por ligas ferromagnéticas eletrodepositadas.O foco no desenvolvimento dos sensores paralelos planos foi a redução da complexidade do processo de microfabricação, utilizando apenas uma camada de bobinas. Para isto foi proposto um leiaute em que a bobina de excitação e as coletoras estão posicionadas no mesmo plano. Mas os testes com protótipos em escala mostraram que a falta de excitação direta em uma das extremidades dos núcleos era fonte de ruído. Foi então proposto um segundo leiaute para mitigar este problema adicionando bobinas excitadoras em paralelo com as coletoras. Levando em conta as outras consequências que esta mudança trouxe, o leiaute mais simples apresentou melhores caraterísticas para baixas amplitudes de excitação. Foram então construídos sensores miniaturizados com ambos leiautes, utilizando um processo de microfabricação simplificado com apenas quatro máscaras fotolitográficas. Obteve-se os núcleos dos sensores eletrodepositando NiFe em condições previamente estudadas, de maneira a formar filmes com alta permeabilidade magnética. Os dispositivos resultantes apresentaram boa linearidade para campos de até 200 µT, com responsividades máximas de 16 e 8 V/T dependendo do leiaute, quando operados com a excitação senoidal e frequência de 100 kHz. Também foi medido o ruído rms contidos na faixa de 0,1 a 10 Hz. O sensor mais simples, sem as bobinas extras, obteve os melhores resultados com 40 nT para a faixa de amplitudes de excitação estudada, contra 59 nT do segundo leiaute. Entretanto o primeiro leiaute atinge o mínimo de ruído para amplitudes de excitação baixas de modo que não é possível reduzi-lo com um simples aumento de corrente. As bobinas extras do segundo contornam este problema e seus resultados sugerem que, com o aumento da resolução espacial utilizada na confecção das bobina, pode-se atingir os níveis de ruído de sensores muito mais complexos.Também foram desenvolvidos sensores tipo fluxgate ortogonais com núcleos eletrodepositados sobre fios de cobre. Foi proposto e testado um modelo matemático para o sinal de saída quando este tipo de sensor é operado em constante saturação, de maneira que a permeabilidade magnética é modulada pela rotação da magnetização. Isto é obtido adicionando-se uma componente constante ao campo de excitação.A vantagem deste método é a redução dos saltos de Barkhausen, uma das p...

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Microfluxgate sensors for high frequency and low power applications

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Improvement in current efficiency of electroplated Fe-Ni films prepared in citric-acid-based baths

Improvement in current efficiency of electroplated Fe-Ni films prepared in citric-acid-based baths

Flux-Gate Magnetometers Design Peculiarities

Desenvolvimento de sensores magnéticos tipo fluxgate miniaturizados utilizando ligas ferromagnéticas eletrodepositadas.

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