Effet Barkhausen

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Sauts de Barkhausen au cours d'une magnétisation.
Déformation d'une paroi de Bloch au contact d'un défaut cristallin.

On appelle effet Barkhausen (ou sauts de Barkhausen, perturbations de Barkhausen) la variation discontinue de magnétisation des corps ferromagnétiques sous l’effet d’une fluctuation du champ magnétique.

Description[modifier | modifier le code]

Si l’on place un corps ferromagnétique dans un champ magnétique et que l’on augmente lentement l’excitation, la magnétisation n’augmente pas continûment, mais par sauts progressifs, les « sauts de Barkhausen » : c’est ce qu’a mis en évidence pour la première fois de façon acoustique Heinrich Barkhausen en 1917.

Ce comportement est imputable à l’action des moments magnétiques élémentaires créés selon certaines directions de l’espace dans les domaines de Weiss du matériau, zones séparées les unes des autres par les parois de Bloch. Les parois de Bloch commencent par se comprimer, puis se propagent de défaut en défaut. Sous une forte excitation maintenue constante, les moments magnétiques des zones de Weiss pivotent d'un coup. C'est ainsi que le champ magnétique du solide se met à varier de façon discontinue.

La courbe de magnétisation est une courbe en escalier. La longueur des paliers mesure la composante réversible de la susceptibilité magnétique, la hauteur des sauts mesure la variation de magnétisation due à la composante irréversible.

On peut mettre en évidence l’effet Barkhausen expérimentalement grâce à la détection de variation de flux : il suffit de placer le corps ferromagnétique dans l’entrefer d'une bobine connectée à un circuit électrique, et de provoquer des variations du champ magnétique avec un second électroaimant (ou un aimant permanent) : on détectera des impulsions électriques dans la première bobine. Ces impulsions de courant sont audibles grâce à un haut-parleur connecté à un amplificateur, ou peuvent être visualisées avec un oscilloscope.

Applications[modifier | modifier le code]

Plate-forme de contrôle non-destructif de matériaux ferromagnétiques : vert - banc de magnétisation, rouge - capteur inductif, gris – corps d'épreuve.

L'intensité des perturbations de Barkhausen, pour chaque matériau, mesure la quantité d'impuretés ou de dislocations du cristal, etc. et fournit une bonne indication des propriétés mécaniques d’un tel matériau. C'est pourquoi l'effet Barkhausen est utilisé en contrôle non-destructif de la dégradation des propriétés mécaniques dans les matériaux magnétiques soumis à des chargements cycliques (par exemple dans les pipelines), les particules de haute énergie (dans un réacteur nucléaire) ou les aciers à haute résistance soumis à l'abrasion.

L’effet Barkhausen peut aussi mettre en évidence l’endommagement d’une couche mince au cours de divers procédés de nanofabrication telle la gravure ionique réactive[1].

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • Hans Fischer: Werkstoffe in der Elektrotechnik. 2e édition Carl Hanser Verlag, Munich et Vienne, 1982, ISBN 3-446-13553-7
  • Horst Stöcker: Taschenbuch der Physik. 4e édition, Verlag Harry Deutsch, Francfort-sur-le-Main, 2000, ISBN 3-8171-1628-4

Notes[modifier | modifier le code]

  1. Yoshiyuki Fukumoto et Kamijo, « Effect of Milling Depth of the Junction Pattern on Magnetic Properties and Yields in Magnetic Tunnel Junctions », Japan. J. Appl. Phys., vol. 41,‎ février 2002, p. L183-L185

Liens externes[modifier | modifier le code]