マグネトプランバイト型フェライトの単結晶の作製と電磁波吸収特性

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650728
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 籠谷 登志夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (40005343)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉本 諭 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (10171175)
• Keywords: EMC / 磁気共鳴吸収 / マイクロ波 / 電磁波吸収特性 / 複素透磁率 / 複素誘電率 / 単結晶 / M型フェライト

Research Abstract

M型やW型の六方晶フェライトが50GHz近傍で磁気共鳴現象を起すことに着目し、TiやMn等でFe^<3+>イオンを置換し共鳴周波数を調整し数GHz帯の磁気共鳴の周波数依存性やEMCを検討してきた。
本研究は、更にこの電波吸収特性の向上の為に、この物質固有の性質を端的に示す単結晶を作製し、吸収特性を左右する複素透磁率μ',μ"及び複素率ε',ε"を高め、1〜数10GHzのマイクロ波帯域で機能す電波吸収体の開発を目的としている。
本研究では、単結晶はBridgman法により作製する為に、竪型の二段加熱電気炉を製作した。ヒーターには特注のラセン型円筒状シリコニットを用い、その内側にCP管を炉心管として内蔵させた。炉は炉心管の上端から中央部までと、中央部より下端までの上下2段のヒーターにより独立に温度制御された。
六方晶M型フェライトのBaO・6Fe_2O_3では、BaCO_3とα-Fe_2O_3を所定の比に混合し、ペレット状にし焼成した。これを微粉砕して結晶成長用試料とした。この粉末を白金坩堝に挿入し炉の上段部位に白金線にて吊下した。この坩堝はm.p以上の1450〜1500℃に1時間保持された。この白金線は炉の上端より導出され、エナメル線に中継されて上方の滑車で方向転換され減速器に連結された。この減速器は種々の歯数のギヤを経由してシンクロナスモーターに接続された。白金坩堝は1.0〜3.0cm/hの速度で15cm程度降下させ、融液を凝固させて1250℃で数時間保持した。炉の下端を開放し、吊線を切断し床面上の水槽中に自然落下させ急冷した。この坩堝をカッターで切断し、インゴットを採取した。この試料の表面は金属光沢を示し、一辺数mmの六角形のセル状に区画され、表面全体はハニカム状の編目を呈していた。個々の六角形のセルは単結晶の様相を示していた。これらのセルを個々に切り出し、X線ラウエ写真により結晶状態を調べた。この六角板状結晶は六回対称を示す六方晶フェライトの単結晶であった.この単結晶試料はc-軸およびc-面に垂直または平行に切り出され、磁気測定に供された。飽和磁化、保磁力は焼結体よりやや高く80emu/g,4kOe程度であった。この試料はネットワークアナライザーの同軸ケーブルに装着の為、ダイアモンドコートされたドリルで外径7.0mm、内径3.04厚さ5mm度のトロイダル状に旋盤加工された。複素透磁率、複素誘電率の測定は1GHz〜20GHzの周波数帯域で測定される。六方晶フェライトは磁気共鳴周波数frは48GHz近傍にあり、この周波数帯域ではFe^<3+>イオンをTi, Mn, Zr, Sn等の元素で置換し、共鳴周波数を1〜20GHzの帯域に調整する必要がある。まず焼結体でこれらの置換元素によるマイクロ波特性への効果を調べた。現在は、元素置換されたフェライトの単結晶の試作中にある。

Research Products

• [Publications] 籠谷登志夫, 藤原大輔, 杉本諭, 猪俣浩一郎, 本間基文: "配向性M-型バリウムフェライトBal_<-X>La_XZn_XFe_<12-X-y>(Me_<0.5>Mn_<0.5>)_yO_<19>における金属元素La、Mn、Zn置換による高マイクロ波吸収特性への効果"粉体および粉末冶金. 50・1. 58-62 (2003)