【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于弱磁测量元件，具体涉及一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯、及其制备方法和传感器探头。
技术介绍
1、 巨磁阻抗 (giant magneto-impedance, gmi) 传感器是一种高度敏感的磁场传感器，广泛应用于生物医学、军事、航天和工业自动化等领域。其核心原理是基于交流电激励下材料的磁导率变化引起的阻抗变化。gmi 传感器的灵敏度和性能取决于材料的磁性能和结构设计。用于gmi 传感器的复合丝，当金属丝和软磁材料镀层直接接触时，交流电流会在金属丝中产生涡流。这些涡流导致能量损失和热量产生，不仅降低了传感器的灵敏度，还引入了额外的噪声。同时，金属丝和软磁材料镀层之间可能发生电接触，导致电磁耦合。这种耦合可能引起电气噪声，影响传感器的信号质量。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯，该专利技术由金属铜丝、绝缘al2o3镀层和fe20ni80坡莫合金软磁材料层组成，先在金属丝表面溅射上一层绝缘材料，再溅射一种导电材料，最后利用电化学沉积法沉积坡莫合金软磁材料，显著降低了gmi传感器探头的噪声水平。
2、本专利技术的另一目的是提供上述一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯的制备方法。
3、本专利技术还有一个目的是提供上述一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯传感器探头。
4、为解决本专利技术的技术问题，采用如下技术方案：
5、一种用于gmi传感
6、 所述al2o3绝缘层和feni或nb的导电金属层通过磁控溅射的方法制备，所述磁控溅射真空度优于3×10-5 pa，溅射气压为0.1-0.3 pa，通入纯度为99.99%以上的氩气。
7、 所述feni或nb的导电金属层采用直流溅射，功率为10-20 w，溅射时间为2500 s-5000 s；所述al2o3绝缘层采用射频溅射，功率为80-100 w，溅射时间为4000 s-8500 s。
8、 所述al2o3绝缘层和feni或nb的导电金属层磁控溅射时靶材与衬底之间的距离为1-6 cm。
9、 所述fe20ni80坡莫合金镀层采用电化学沉积制备，具体为：电解液成分为0.01 m/l的 feso4·7h2o，0.1 m/l的 niso4·7h2o，0.3 m/l的h3bo3，5 g/l的抗坏血酸，1 g/l的甘氨酸，2 g/l的糖精； 电化学沉积时，电解液的温度为45℃-65℃，ph为2-4，沉积时间为2500-5000 s，沉积电流密度为1.5-4a/dm2。
10、上述用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯的制备方法，具体步骤如下：
11、步骤a：将纯度为4n的铜丝衬底对折呈u型，铜丝直径为20-140 μm；
12、步骤b：对铜丝衬底进行预处理，具体为：去离子水洗5-10 min→40-45 g/l碳酸钠弱碱溶液洗10-15 min→去离子水洗5-10 min→2 ml/50 ml盐酸溶液洗10-15 min→去离子水洗5-10 min，取出后用干燥的氮气吹干；
13、步骤c：磁控溅射法依次在预处理的铜丝衬底上镀al2o3绝缘层和feni或nb的导电金属层，首先将al2o3靶材和feni或nb靶材放入溅射室中，抽真空至本底真空达到3×10-5pa以下；随后将预处理的铜丝衬底从进样室转移至溅射室中，靶材与衬底之间的距离为1-6cm，向溅射室通入纯度为99.99%以上的氩气，并调节气压至0.1-0.3 pa，所述feni或nb的导电金属层采用直流溅射，功率为10 -20 w，溅射时间为1500 s-4000 s，feni或nb的导电金属层的厚度为100-500 nm；所述al2o3绝缘层采用射频溅射，功率为80-100 w，溅射时间为4500 s-9000 s，al2o3绝缘层的厚度为100-500 nm；
14、步骤d：配备电解液以沉积fe20ni80坡莫合金镀层，其电解液成分为0.01 m/l的feso4·7h2o，0.1 m/l的 niso4·7h2o，0.3 m/l的h3bo3，5 g/l的抗坏血酸，1 g/l的甘氨酸，2 g/l的糖精；
15、步骤e：利用三电极法沉积，电沉积进行时，ph值为2-4，沉积电流密度为1.5-4 a/dm2；电解液的温度为45℃-65℃，沉积时间为2500 -5000 s，fe20ni80坡莫合金镀层的厚度为4-14μm；
16、步骤f：电化学沉积后，取出u型的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯擦拭干净表面溶液后用直流电流退火，退火的电流为1.6-2 a，退火时间为10 -20 min。
17、 上述用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯制成的传感器探头，包括u型的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯、电压信号拾取线圈、第二玻璃管和第一玻璃管、pcb印制电路板；所述u型的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯的一边穿入第二玻璃管，所述第二玻璃管套装在第一玻璃管内，所述u型的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯的另一边穿入第一玻璃管和第二玻璃管之间的夹层内，所述u型的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯通过穿入不同的玻璃管避免互相导通；所述电压信号拾取线圈缠绕在第一玻璃管上， 所述电压信号拾取线圈、u型的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯与pcb印制电路板焊接。
18、所述第一玻璃管和第二玻璃管的直径与u型的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯的直径适配。
19、所述u型的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯的u型弯曲部不沉积fe20ni80坡莫合金层。
20、 本专利技术中具有绝缘层的坡莫合金镀层磁芯由高纯的铜丝为内芯，当用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯工作时，全部激励电流通过高纯的铜丝，不通过镀层，因此，便会避免坡莫合金镀层中由趋肤效应引起的磁矩不均匀转动。有绝缘层的用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯为“u”型，优点在于两个铜丝同时电沉积，既避免了均匀性差的问题，也抵消了部分电流在传感器工作时带来的干扰。在用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯的弯曲处没有沉积坡莫合金，避免了弯曲带来的应力引起的噪声。因为gmi 传感器工作时，电流引起的涡流会在金属丝内部产生噪声，降低传感器的信噪比，绝缘镀层可以有效抑制涡流的产生，减少因涡流引起的电磁噪声，从而提高传感器的灵敏度和精度。同时，在金属铜丝和坡莫合金镀层软磁材料镀层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1. 一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：以纯度为4N的铜丝（1）为衬底，所述铜丝（1）直径为20-140 μm；在铜丝（1）上从内向外依次包裹Al2O3绝缘层（2）、FeNi或Nb的导电金属层（3）和Fe20Ni80坡莫合金镀层（4）；其中Al2O3绝缘层的厚度为100-500 nm，FeNi或Nb的导电金属层的厚度为100-500 nm，Fe20Ni80坡莫合金镀层的厚度为4-14μm，最后用直流电流退火，退火的电流大小为1.6-2 A，退火时间为10 -20 min；用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯为U型。
2. 根据权利要求1所述的一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：所述Al2O3绝缘层（2）和FeNi或Nb的导电金属层（3）通过磁控溅射的方法制备，所述磁控溅射真空度优于3×10-5 Pa，溅射气压为0.1-0.3 Pa，通入纯度为99.99%以上的氩气。
3. 根据权利要求2所述的一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：所述FeNi或Nb的导电金属层采用直流溅射，功率为10-20 W，溅射时间为150
4. 根据权利要求3所述的一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：所述Al2O3绝缘层和FeNi或Nb的导电金属层磁控溅射时靶材与衬底之间的距离为1-6 cm。
5. 根据权利要求4所述的一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：所述Fe20Ni80坡莫合金镀层（4）采用电化学沉积制备，具体为：电解液成分为0.01 M/L的 FeSO4·7H2O，0.1 M/L的 NiSO4·7H2O，0.3 M/L的H3BO3，5 g/L的抗坏血酸，1 g/L的甘氨酸，2 g/L的糖精； 电化学沉积时，电解液的温度为45℃-65℃，pH为2-4，沉积时间为2500 s-5000 s，沉积电流密度为1.5-4A/dm2。
6.根据权利要求1-5的任一权利要求所述的一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
7. 根据权利要求1-5的任一权利要求所述一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯制成的传感器探头，其特征在于：包括U型的用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯、电压信号拾取线圈（7）、第二玻璃管（5）和第一玻璃管（6）、PCB印制电路板；所述U型的用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯的一边穿入第二玻璃管（5），所述第二玻璃管（5）套装在第一玻璃管（6）内，所述U型的用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯的另一边穿入第一玻璃管（6）和第二玻璃管（5）之间的夹层内，所述U型的用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯通过穿入不同的玻璃管避免互相导通；所述电压信号拾取线圈（7）缠绕在第一玻璃管（6）上， 所述电压信号拾取线圈（7）、U型的用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯与PCB印制电路板焊接。
8.根据权利要求7所述的一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯制成的传感器探头，其特征在于：所述第一玻璃管（6）和第二玻璃管（5）的直径与U型的用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯的直径适配。
9.根据权利要求8所述的一种用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯制成的传感器探头，其特征在于：所述U型的用于GMI传感器探头的绝缘镀层磁芯的U型弯曲部不沉积Fe20Ni80坡莫合金层。
...【技术特征摘要】
1. 一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：以纯度为4n的铜丝（1）为衬底，所述铜丝（1）直径为20-140 μm；在铜丝（1）上从内向外依次包裹al2o3绝缘层（2）、feni或nb的导电金属层（3）和fe20ni80坡莫合金镀层（4）；其中al2o3绝缘层的厚度为100-500 nm，feni或nb的导电金属层的厚度为100-500 nm，fe20ni80坡莫合金镀层的厚度为4-14μm，最后用直流电流退火，退火的电流大小为1.6-2 a，退火时间为10 -20 min；用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯为u型。
2. 根据权利要求1所述的一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：所述al2o3绝缘层（2）和feni或nb的导电金属层（3）通过磁控溅射的方法制备，所述磁控溅射真空度优于3×10-5 pa，溅射气压为0.1-0.3 pa，通入纯度为99.99%以上的氩气。
3. 根据权利要求2所述的一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：所述feni或nb的导电金属层采用直流溅射，功率为10-20 w，溅射时间为1500 s-4000 s；所述al2o3绝缘层采用射频溅射，功率为80-100 w，溅射时间为4500 s-9000 s。
4. 根据权利要求3所述的一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：所述al2o3绝缘层和feni或nb的导电金属层磁控溅射时靶材与衬底之间的距离为1-6 cm。
5. 根据权利要求4所述的一种用于gmi传感器探头的绝缘镀层磁芯，其特征在于：所述fe20ni80坡莫合金镀层（4）采用电化学沉积制备，具体为：电解液成分为0.01 m/l的 feso4...
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