Periodic Modulations of Magnetostatic Field in Ferromagnetic Cylinder and Their Influence on Etching Figure Formation in Acid Solutions

Abstract

Ordinary cylindrical specimens with easy-axis anisotropy perpendicular to the axis of a cylinder are studied. As shown, the inhomogeneous long-wave magnetic configurations of harmonic type can be created and observed in such samples. A linear theory is developed to simplify the set of LandauLifshitz and Maxwell's equations to one general equation for a magnetostatic potential. The ranges of magnetic fields and the self-parameters responsible for the inhomogeneous periodic configuration formation are determined when solving a boundary value problem for a magnetostatic potential. Dependence of the period of magnetization wave on a magnetic field value, the constant of anisotropy and diameter of a cylinder is determined. The proposed theory gives qualitative explanation of the experiment when, using the Bitter's powder-like figures' method, quasi-periodic distributions of the magnetostatic fields can be observed in samples. These fields arise under external magnetic field of about 1 kOe directed along the axis of a steel cylinder and are absent without external magnetic field. An example of practical application of long-wave magnetic structures for a surface morphology control during chemical etching of ferromagnetic metals in acid solutions is given. The quasi-periodic structure of a corrosion surface of ferromagnetic cylinder corresponds to the period of a long-range magnetic structure.Key words: ferromagnets, domain structure, magnetostatic field, etching.Досліджено циліндричні зразки з легковісною анізотропією, перпенди-кулярною до осі циліндру. Показано, що в таких зразках можна створю-вати і спостерігати неоднорідні довгохвильові магнетні конфіґурації гар-монічного типу. Було розвинуто лінійну теорію, яка зводить систему рів-нянь Ландау-Ліфшиця та Максвеллових, що описують магнетний стан системи, до одного загального рівняння для магнетостатичного потенція-лу. В ході розв'язання крайової задачі для магнетостатичного потенціялу визначено діяпазон магнетних полів і власних параметрів системи, за яких ймовірним є утворення неоднорідної періодичної конфіґурації. Ви-значено залежність періоду хвилі намагнетованости від амплітуди магне-тного поля, константи анізотропії та діяметра циліндру. Запропонована теорія дає якісне пояснення експерименту, коли при застосуванні Бітте-рової методи порошкових фіґур можливе спостереження квазиперіодич-них розподілів магнетостатичних полів, що утворені при прикладанні зовнішнього магнетного поля порядку 1 кЕ вздовж осі сталевого цилінд-ру, тоді як без прикладання зовнішнього магнетного поля магнетостатич-ні поля відсутні. Наведено приклад практичного застосування довгохви-льових магнетних структур для керування морфологією поверхні при хе-мічному щавленні феромагнетних металів у розчинах кислот. При цьому квазиперіодична структура поверхні кородованого феромагнетного цилі-ндра відповідає періоду його довгомасштабної магнетної структури.Ключові слова: феромагнетики, доменна структура, магнетостатичне по-ле, щавлення.Исследованы цилиндрические образцы с легкоосной анизотропией, пер...