Simulação Micromagnética de Elementos Sensores Magnéticos Baseados no Efeito da Magnetoimpedância Gigante

Resumo

Neste trabalho estudamos elementos sensores magnéticos baseados no efeito da magnetoimpedância gigante (GMI – Giant Magnetoimpedance) com alta sensibilidade, baixo custo e compactos. O efeito GMI se caracteriza por grandes variações na impedância de condutores ferromagnéticos moles, quando submetidos a uma corrente elétrica alternada na presença de um campo magnético externo (Machado, 1999). Sensores GMI na forma de meandros apresentam vantagens em relação aos sensores de altíssima sensibilidade já existentes no mercado, como o SQUID (dispositivo supercondutor de interferência quântica) que necessita de líquido criogênicos e instalações de alto custo para seu funcionamento, já que funcionam a temperatura ambiente e possuem dimensão da ordem de mm2 (Vilela, 2017). Dentre as diversas áreas de aplicação, estamos focados em seu uso na detecção de falhas em corrosões de dutos de transporte de petróleo via medição de campos magnéticos de fuga, e seu uso na biomedicina para detecção de células cancerígenas, detecção de corpos metálicos perdidos em humanos como agulhas e estilhaços, e medição dos pequenos campos magnéticos do cérebro e coração a fim de relacioná-los com patologias. Os elementos sensores consistem de filmes finos de materiais magnéticos como o permalloy na forma de meandros cuja sensibilidade depende composição e geometria. Por meio de simulações micromagnéticas utilizando o simulador OOMMF (Object Oriented MicroMagnetic Framework) investigamos a dinâmica da magnetização dos sensores via curvas de histerese magnética. Os resultados mostram que é possível controlar a resposta dos sensores a estímulos magnéticos controlando a espessura, largura e o número de voltas dos meandros. Tais resultados facilitam a escolha adequada de parâmetros geométricos para a fabricação em laboratório de sensores GMI.