New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields

A new measurement method for magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields has been developed. The pulsed field system generates in a bore of 25 mm fields up to 10.0 T with a typical pulse duration of 20 ms. Besides the magnetization, the system allows the measurement of the magnetoelectric effec...

Full description

Saved in:
Bibliographic Details
Published in:Functional Materials
Date:2006
Main Authors: Bueno-Baques, E.D., Matutes-Aquino, J., Corral-Flores, V., Botello-Zubiate, M., Rios-Jara, D., Grossinger, R.
Format: Article
Language:English
Published: НТК «Інститут монокристалів» НАН України 2006
Online Access:https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/144370
Tags: Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
Journal Title:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Cite this:New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields / E.D. Bueno-Baques, J. Matutes-Aquino, V. Corral-Flores, M. Botello-Zubiate, D. Rios-Jara, R. Grossinger // Functional Materials. — 2006. — Т. 13, № 2. — С. 283-287. — Бібліогр.: 9 назв. — англ.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-144370
record_format dspace
spelling Bueno-Baques, E.D.
Matutes-Aquino, J.
Corral-Flores, V.
Botello-Zubiate, M.
Rios-Jara, D.
Grossinger, R.
2018-12-20T20:14:41Z
2018-12-20T20:14:41Z
2006
New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields / E.D. Bueno-Baques, J. Matutes-Aquino, V. Corral-Flores, M. Botello-Zubiate, D. Rios-Jara, R. Grossinger // Functional Materials. — 2006. — Т. 13, № 2. — С. 283-287. — Бібліогр.: 9 назв. — англ.
1027-5495
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/144370
A new measurement method for magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields has been developed. The pulsed field system generates in a bore of 25 mm fields up to 10.0 T with a typical pulse duration of 20 ms. Besides the magnetization, the system allows the measurement of the magnetoelectric effect in both transversal and longitudinal modes. The magnetoelectric effect on well known cobalt ferrite/ barium titanate composites and single-phase materials was measured as a function of the temperature. A maximum magnetoelectric coefficient of 1.5 mV/(cm•Oe) was obtained for a composite with a composition of 50 mass % ferrite sintered at 1200 °C. A model to explain the results obtained by this measurement method is discussed.
Разработан новый метод измерения магнитоэлектрического эффекта в импульсных магнитных полях. Система импульсного поля генерирует в 25-мм отверстии поля до 10,0 Т с типичной длительностью импульса 10 мс. Помимо намагничивания, система позволяет измерять магнитоэлектрический эффект как в поперечном, так и в продольном направлениях. Измерен магнитоэлектрический эффект для хорошо известных композитов феррит кобальта/титаната бария и для однофазных материалов в зависимости от температуры. Максимальный магнитоэлектрический коэффициент 1.5 mV/(cm•Ое) получен для композита, содержащего 50% мас. феррита, спеченного при 1200 °С. Предложена модель для объяснения результатов, полученных описанным методом.
Розроблено новий метод вимірювання магнітоелектричного ефекту в імпульсних магнітних полях. Система імпульсного поля генерує у 25-мм отворі поля до 10,0 Т з типовою тривалістю імпульсу 10 мс. Окрім намагнічування, система дозволяє вимірювати магнітоелектричний ефект як у поперечному, так і у поздовженьому напрямках. Виміряно магнітоелектричний ефект для добре відомих композитів ферит кобальту/титанат барію та для однофазних матеріалів в залежності від температури. Максимальний магнітоелектричний коефіцієнт 1,5 мВ/(см•Е) одержано для композиту, що містить 50 мас % фериту, спеченого при 1200 °С. Запропоновано модель для пояснення результатів, одержаних згаданим методом.
Authors want to thank the support of the EU project ALFA AML/B7-311 /97/0666/II-0147- FI.
en
НТК «Інститут монокристалів» НАН України
Functional Materials
New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields
Новий метод вимірювання магнітоелектричного ефекту в імпульсних магнітних полях
Article
published earlier
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
title New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields
spellingShingle New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields
Bueno-Baques, E.D.
Matutes-Aquino, J.
Corral-Flores, V.
Botello-Zubiate, M.
Rios-Jara, D.
Grossinger, R.
title_short New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields
title_full New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields
title_fullStr New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields
title_full_unstemmed New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields
title_sort new method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields
author Bueno-Baques, E.D.
Matutes-Aquino, J.
Corral-Flores, V.
Botello-Zubiate, M.
Rios-Jara, D.
Grossinger, R.
author_facet Bueno-Baques, E.D.
Matutes-Aquino, J.
Corral-Flores, V.
Botello-Zubiate, M.
Rios-Jara, D.
Grossinger, R.
publishDate 2006
language English
container_title Functional Materials
publisher НТК «Інститут монокристалів» НАН України
format Article
title_alt Новий метод вимірювання магнітоелектричного ефекту в імпульсних магнітних полях
description A new measurement method for magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields has been developed. The pulsed field system generates in a bore of 25 mm fields up to 10.0 T with a typical pulse duration of 20 ms. Besides the magnetization, the system allows the measurement of the magnetoelectric effect in both transversal and longitudinal modes. The magnetoelectric effect on well known cobalt ferrite/ barium titanate composites and single-phase materials was measured as a function of the temperature. A maximum magnetoelectric coefficient of 1.5 mV/(cm•Oe) was obtained for a composite with a composition of 50 mass % ferrite sintered at 1200 °C. A model to explain the results obtained by this measurement method is discussed. Разработан новый метод измерения магнитоэлектрического эффекта в импульсных магнитных полях. Система импульсного поля генерирует в 25-мм отверстии поля до 10,0 Т с типичной длительностью импульса 10 мс. Помимо намагничивания, система позволяет измерять магнитоэлектрический эффект как в поперечном, так и в продольном направлениях. Измерен магнитоэлектрический эффект для хорошо известных композитов феррит кобальта/титаната бария и для однофазных материалов в зависимости от температуры. Максимальный магнитоэлектрический коэффициент 1.5 mV/(cm•Ое) получен для композита, содержащего 50% мас. феррита, спеченного при 1200 °С. Предложена модель для объяснения результатов, полученных описанным методом. Розроблено новий метод вимірювання магнітоелектричного ефекту в імпульсних магнітних полях. Система імпульсного поля генерує у 25-мм отворі поля до 10,0 Т з типовою тривалістю імпульсу 10 мс. Окрім намагнічування, система дозволяє вимірювати магнітоелектричний ефект як у поперечному, так і у поздовженьому напрямках. Виміряно магнітоелектричний ефект для добре відомих композитів ферит кобальту/титанат барію та для однофазних матеріалів в залежності від температури. Максимальний магнітоелектричний коефіцієнт 1,5 мВ/(см•Е) одержано для композиту, що містить 50 мас % фериту, спеченого при 1200 °С. Запропоновано модель для пояснення результатів, одержаних згаданим методом.
issn 1027-5495
url https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/144370
citation_txt New method for measuring magnetoelectric effect in pulsed magnetic fields / E.D. Bueno-Baques, J. Matutes-Aquino, V. Corral-Flores, M. Botello-Zubiate, D. Rios-Jara, R. Grossinger // Functional Materials. — 2006. — Т. 13, № 2. — С. 283-287. — Бібліогр.: 9 назв. — англ.
work_keys_str_mv AT buenobaquesed newmethodformeasuringmagnetoelectriceffectinpulsedmagneticfields
AT matutesaquinoj newmethodformeasuringmagnetoelectriceffectinpulsedmagneticfields
AT corralfloresv newmethodformeasuringmagnetoelectriceffectinpulsedmagneticfields
AT botellozubiatem newmethodformeasuringmagnetoelectriceffectinpulsedmagneticfields
AT riosjarad newmethodformeasuringmagnetoelectriceffectinpulsedmagneticfields
AT grossingerr newmethodformeasuringmagnetoelectriceffectinpulsedmagneticfields
AT buenobaquesed noviimetodvimírûvannâmagnítoelektričnogoefektuvímpulʹsnihmagnítnihpolâh
AT matutesaquinoj noviimetodvimírûvannâmagnítoelektričnogoefektuvímpulʹsnihmagnítnihpolâh
AT corralfloresv noviimetodvimírûvannâmagnítoelektričnogoefektuvímpulʹsnihmagnítnihpolâh
AT botellozubiatem noviimetodvimírûvannâmagnítoelektričnogoefektuvímpulʹsnihmagnítnihpolâh
AT riosjarad noviimetodvimírûvannâmagnítoelektričnogoefektuvímpulʹsnihmagnítnihpolâh
AT grossingerr noviimetodvimírûvannâmagnítoelektričnogoefektuvímpulʹsnihmagnítnihpolâh
first_indexed 2025-11-25T21:04:10Z
last_indexed 2025-11-25T21:04:10Z
_version_ 1850543522065678336
fulltext 1HZ�PHWKRG�IRU�PHDVXULQJ�PDJQHWRHOHFWULFHIIHFW�LQ�SXOVHG�PDJQHWLF�ILHOGV '�%XHQR�%DTXHV��-�0DWXWHV�$TXLQR��9�&RUUDO�)ORUHV�0�%RWHOOR�=XELDWH��'�5LRV�-DUD��5�*URVVLQJHU &HQWUR�GH�,QYHVWLJDFLRQ�HQ�0DWHULDOHV�$YDQ]DGRV��6�&��0LJXHO�GH &HUYDQWHV������&RPSOHMR�,QGXVWULDO�&KLKXDKXD��&KLK���������0H[LFR ,QVWLWXW�IXU�)HVWNRUSHUSK\VLN��7HFKQLVFKH�8QLYHUVLWDW�:LHQ� :LHQ��$XVWULD $�QHZ�PHDVXUHPHQW�PHWKRG� IRU�PDJQHWRHOHFWULF� HIIHFW� LQ� SXOVHG�PDJQHWLF� ILHOGV� KDV EHHQ�GHYHORSHG��7KH�SXOVHG�ILHOG�V\VWHP�JHQHUDWHV�LQ�D�ERUH�RI����PP�ILHOGV�XS�WR������7 ZLWK�D�W\SLFDO�SXOVH�GXUDWLRQ�RI����PV��%HVLGHV�WKH�PDJQHWL]DWLRQ��WKH�V\VWHP�DOORZV�WKH PHDVXUHPHQW� RI� WKH� PDJQHWRHOHFWULF� HIIHFW� LQ� ERWK� WUDQVYHUVDO� DQG� ORQJLWXGLQDO� PRGHV� 7KH�PDJQHWRHOHFWULF� HIIHFW� RQ�ZHOO�NQRZQ� FREDOW� IHUULWH��EDULXP�WLWDQDWH�FRPSRVLWHV�DQG VLQJOH�SKDVH� PDWHULDOV� ZDV� PHDVXUHG� DV� D� IXQFWLRQ� RI� WKH� WHPSHUDWXUH�� $� PD[LPXP PDJQHWRHOHFWULF�FRHIILFLHQW�RI�����P9��FP�2H��ZDV�REWDLQHG�IRU�D�FRPSRVLWH�ZLWK�D�FRPSR� VLWLRQ�RI����PDVV���IHUULWH�VLQWHUHG�DW������ Å&��$�PRGHO�WR�H[SODLQ�WKH�UHVXOWV�REWDLQHG E\�WKLV�PHDVXUHPHQW�PHWKRG�LV�GLVFXVVHG� cÈϯȭº�ÈÓ�Óºm©®�äË�º�� ÒÏä˯ËÓÒ«�äÈ�ÓÒ�ºªãË}�¯Ò�˰}º�º� ªÁÁË}�È� m�Òä¹�ã °Ó©² äÈ�ÓÒ�Ó©²� ¹ºã«²�� vÒ°�ËäÈ� Òä¹�ã °Óº�º� ¹ºã«� �ËÓ˯ү�Ë�� m� ���ää� º�m˯°�ÒÒ� ¹ºã«� �º ������� °� �Ò¹Ò�Óº®��ãÒ�Ëã Óº°� � Òä¹�ã °È����ä°���ºäÒäº�ÓÈäÈ�ÓÒ�ÒmÈÓÒ«�� °Ò°�ËäÈ ¹ºÏmºã«Ë��ÒÏä˯«� �äÈ�ÓÒ�ºªãË}�¯Ò�˰}Ò®�ªÁÁË}��}È}�m�¹º¹Ë¯Ë�Óºä���È}�Ò�m�¹¯º�ºã � Óºä�Óȹ¯ÈmãËÓÒ«²��jÏä˯ËÓ�äÈ�ÓÒ�ºªãË}�¯Ò�˰}Ò®�ªÁÁË}���ã«�²º¯º�º�ÒÏm˰�Ó©²�}ºä� ¹ºÏÒ�ºm�Á˯¯Ò��}º­Èã �È��Ò�ÈÓÈ�È�­È¯Ò«�Ò��ã«�º�ÓºÁÈÏÓ©²�äÈ�˯ÒÈãºm�m�ÏÈmÒ°Ò亰�Ò º�� �Ëä¹Ë¯È��¯©�� lÈ}°ÒäÈã Ó©®� äÈ�ÓÒ�ºªãË}�¯Ò�˰}Ò®� }ºªÁÁÒ�ÒËÓ�� ���� P9��FP�2H� ¹ºã��ËÓ� �ã«� }ºä¹ºÏÒ�È�� °º�˯ÎÈ�Ë�º� ���� äȰ�� Á˯¯Ò�È�� °¹Ë�ËÓÓº�º� ¹¯Ò� ����� Åv� �¯Ë�ãºÎËÓÈ�äº�Ëã ��ã«�º­�«°ÓËÓÒ«�¯ËÏ�ã �È�ºm��¹ºã��ËÓÓ©²�º¹Ò°ÈÓÓ©ä�äË�º�ºä� 0DJQHWRHOHFWULF� PDWHULDOV� LV� RQH� RI� WKH UHVHDUFK� DUHDV� LQ�PXOWLIXQFWLRQDO�PDWHULDOV ZKLFK�KDV�FHQWHUHG�WKH�DWWHQWLRQ�RI�VFLHQWLVW DURXQG�WKH�ZRUOG�GXH�WR�LWV�SRWHQWLDO�DSSOL� FDWLRQV�� VXFK� DV�� WUDQVGXFHUV�� DFWXDWRUV� VHQVRUV��DQG�QHZ�DQG�LPSURYHG�GDWD�VWRUDJH PHGLD� >�Ü�@�� 7KH� SULPDU\� PDJQHWRHOHFWULF PDWHULDOV��DV�D�NLQG�RI�PXOWLIHUURLF�PDWHUL� DOV�� EHFRPH� PDJQHWL]HG� ZKHQ� SODFHG� LQ� DQ HOHFWULF�ILHOG�DQG�SRODUL]HG�ZKHQ�SODFHG�LQ�D PDJQHWLF� ILHOG�� 7KH� LQGXFHG� SRODUL]DWLRQ�3 LV� UHODWHG� WR� WKH� ILHOG�+� E\�3� �D+��ZKHUH D� LV� WKH� VHFRQG� UDQN�0(�VXVFHSWLELOLW\� WHQ� VRU� LQ� 6,� XQLWV� �V�P��� 7KH� PDJQHWRHOHFWULF YROWDJH�FRHIILFLHQW�D(� �G(�G+�ZKLFK�LV�UH�ODWHG� WR� D� E\� D� �H�HUD(� �ZKHUH� HU� LV� WKHUHODWLYH� SHUPLWWLYLW\� RI� WKH�PDWHULDO��� DV� D UHVXOW�RI�D�SURGXFW�SURSHUW\�>�@��FDQ�EH�FRQ� VLGHUHG�DV�WKH�SURGXFW�RI�WKH�SLH]RPDJQHWLF GHIRUPDWLRQ� GU�G+� DQG� WKH� SLH]RHOHFWULF FKDUJH� JHQHUDWLRQ� G4�GU�� 7KLV� LGHD� OHDGV QRW�RQO\�WR�WKH�VHDUFK�IRU�VLQJOH�SKDVH�PD� WHULDOV�� EXW� DOVR� IRU� WZR�SKDVH� FRPSRVLWHV ZKLFK� FDQ� EH� D� FRXSOLQJ� HLWKHU� RI� PDJQH� WRVWULFWLYH� �� SLH]RHOHFWULF�� SLH]RPDJQHWLF� � SLH]RHOHFWULF��RU�S\URPDJQHWLF���S\URHOHFWULF SKDVHV� >�@�� 6LQFH� WKH�PDJQHWRHOHFWULF� HIIHFW LQ�WZR�SKDVH�FRPSRVLWHV�LV�PRUH�WKDQ�D�KXQ� GUHG� WLPHV� WKDW�RI� WKH� VLQJOH�SKDVH�PDWHUL� DOV��PRUH�LQWHQVLYH�UHVHDUFK�RQ�WKLV�NLQG�RI FRPSRXQGV�KDV�EHHQ�FRQGXFWHG�>�������@��� 7R�PHDVXUH�WKH�PDJQHWRHOHFWULF��0(��HI� IHFW�� WKH� PRVW� HVWDEOLVKHG� PHWKRG� FRQVLVWV LQ� GHWHUPLQLQJ� WKH� YROWDJH�9(� EHWZHHQ� WKH )XQFWLRQDO�0DWHULDOV�����1R��������� �������Û�,QVWLWXWH�IRU�6LQJOH�&U\VWDOV )XQFWLRQDO�PDWHULDOV������������� ��� SODWHG�VXUIDFHV�RI�D�VDPSOH�DV�D�IXQFWLRQ�RI DQ�DSSOLHG�ORZ�DPSOLWXGH�$&�PDJQHWLF�ILHOG +$&�� VXSHULPSRVHG� RQ� D� '&� ELDV� PDJQHWLFILHOG��7KLV�YROWDJH�LV�UHFRUGHG�XVLQJ�D�KLJK LPSHGDQFH� DPSOLILHU� RU� D� FKDUJH� DPSOLILHU DQG� D� ORFN�LQ� DPSOLILHU� WDNLQJ� DV� UHIHUHQFH WKH� VLJQDO� RI� WKH� $&�PDJQHWLF� ILHOG��+HUH� WKH PDJQHWRHOHFWULF�YROWDJH�FRHIILFLHQW�D(�LV�UHODWHGWR�WKLV�YROWDJH�E\�D(� �9(��+$&uWS��>����@���,Q� WKLV� ZRUN� ZH� SUHVHQW� D� PHWKRG� IRU PHDVXULQJ�WKH�0(�YROWDJH�FRHIILFLHQW�XVLQJ SXOVHG�PDJQHWLF�ILHOGV��7KLV�QHZ�PHWKRG�UH� VXOWV� QRW� RQO\� VXLWDEOH� IRU� PHDVXULQJ� WKH 0(� FRHIILFLHQW�� EXW� DOVR� FRXOG� EH�XVHIXO� WR VWXG\�WKH�UHOD[DWLRQ�DQG�K\VWHUHVLV�EHKDYLRU RI� WKH� 0(� PDWHULDOV� DV� D� IXQFWLRQ� RI� WKH DSSOLHG�ILHOG� 7KH�V\VWHP�IRU�PHDVXULQJ�PDJQHWRHOHFWULF SURSHUWLHV�LV�EXLOW�RQ�WRS�RI�D�WDLORUHG�SXOVHG ILHOG� PDJQHWRPHWHU� GHYHORSHG� DW� &,0$9� ZLWK� D� ILHOG� FRLO� RI� ���PP� ERUH� DQG� W\SLFDO SXOVH� GXUDWLRQ� RI� ���PV��7KH� EORFN� GLDJUDP RI�WKH�ZKROH�V\VWHP�LV�VKRZQ�LQ�)LJ���� 7KH� PDLQ� SDUW� RI� WKH� PHDVXUHPHQW� V\V� WHP� LV� D� VSHFLDOO\� GHVLJQHG� VDPSOH� KROGHU� ZKLFK� FRQWDLQV� WKH� IL[HG� HOHFWULF� FRQWDFWV IRU� PHDVXULQJ� WKH� YROWDJH� DFURVV� WKH� VDP� SOH��WZR�VSHFLDO�FRLOV��FRPSHQVDWLRQ�FRLOV��WR FRPSHQVDWH� WKH� LQGXFHG� VLJQDO� RQ� WKH� FRQ� WDFWV� ZLULQJ� GXULQJ� WKH� ILHOG� SXOVH�� DQG� D SLFN�XS�FRLO�IRU�VHQVLQJ�WKH�ILHOG�DPSOLWXGH� 6SHFLDO�FDUH�ZDV�WDNHQ�LQ�WKH�GHVLJQ�RI�FRQ� WDFWV�LQ�RUGHU�WR�ZDUUDQW\�WKH�UHSURGXFLELO� LW\� RI� WKH� PHDVXUHPHQWV� DQG� WR� DYRLG� DQ H[FHVVLYH� SUHVVXUH�� ZKLFK� FRXOG� SUH�VWUHVV WKH�VDPSOHV��7KH�KROGHU�LV�EXLOW�DV�D�SDUW�RI D�PHDVXULQJ�LQVHW�ZKLFK�DOVR�FRQWDLQV�D�SDLU RI�+HOPKROW]� FRLOV� IRU� DSSO\LQJ� D�KLJK�IUH� TXHQF\��ORZ�DPSOLWXGH�$&�PDJQHWLF�ILHOG�RQ WRS�RI� WKH�PDLQ�SXOVH��D� VPDOO� IXUQDFH�DQG D�WHPSHUDWXUH�VHQVLQJ�GHYLFH�IRU�PHDVXULQJ WKH�0(�YROWDJH�FRHIILFLHQW�DV�D�IXQFWLRQ�RI WKH�WHPSHUDWXUH�� 7ZR� LQVHWV� ZLWK� WZR� GLIIHUHQW� VDPSOH KROGHUV� ZHUH� PDGH�� RQH� IRU� PHDVXULQJ� WKH WUDQVYHUVDO�0(�HIIHFW��DQG�WKH�RWKHU�IRU�WKH ORQJLWXGLQDO�0(�HIIHFW��$GGLWLRQDOO\��D�EDO� DQFH� EULGJH� ZLWK� DQ� LPSHGDQFH� PDWFKLQJ FLUFXLW� ZDV� EXLOW� LQ� RUGHU� WR� LPSURYH� WKH ]HUR�VLJQDO�DQG�WR�PDWFK�WKH�VDPSOH�LPSHG� DQFH�ZLWK�WKH�LQSXW�LPSHGDQFH�RI�WKH�PHDV� XULQJ� HOHFWURQLFV�� 7KH� $&� +HOPKROW]� FRLOV DUH� GULYHQ� E\� D� $&� FXUUHQW� SRZHU� VXSSO\ ZLWK� DQ� LQSXW� SURWHFWLRQ� FLUFXLW� WR� DYRLG GDPDJH� LQ� WKH� VXSSO\� GXH� WR� WKH� ODUJH� LQ� GXFHG� YROWDJH� RQ� WKH� FRLOV� UHVXOWLQJ� IURP WKH�PDLQ�ILHOG�SXOVH�� 7KH� RXWSXW� YROWDJH� IURP� WKH� VDPSOH� LV DPSOLILHG� DQG� ILOWHUHG� ZLWK� D� KLJK� LPSHG� DQFH� SUH�DPSOLILHU�� DQG� FDQ� EH� PHDVXUHG HLWKHU�L��GLUHFWO\�ZLWK�D�'$4�&DUG��1,�3&,� ����(��RU�LL��DV�WKH�RXWSXW�RI�D�IDVW�DQDORJ ORFN�LQ� ;<� PRGXOH� LQ� WKH� FDVH� RI� DQ� $& ILHOG�PHDVXUHPHQW��+HUH��WKH�UHIHUHQFH�VLJ� QDO� IURP� WKH�$&� FXUUHQW� VXSSO\� LV� XVHG� DV UHIHUHQFH� VLJQDO� IRU� WKH� ORFN�LQ�PRGXOH�� ,Q ERWK� FDVHV�� DIWHU� VHWWLQJ� DOO� GHYLFHV�� WKH PHDVXUHPHQW�LV�WULJJHUHG�DQG�FRQWUROOHG�E\ WKH�3&�FRPSXWHU�RI�WKH�SXOVHG�ILHOG�PDJQH� WRPHWHU��7R�ZDUUDQW\�WKH�UHSURGXFLELOLW\�RI WKH� PHDVXUHPHQWV� D� ]HUR� VLJQDO� LV� DOZD\V )LJ�����%ORFN�GLDJUDP�RI�WKH�SXOVHG�ILHOG�PDJQHWRHOHFWULF�VHWXS� '�%XHQR�%DTXHV�HW�DO����1HZ�PHWKRG�IRU�PHDVXULQJ���� ��� )XQFWLRQDO�PDWHULDOV������������� WDNHQ� DQG� WKHQ� VXEWUDFWHG� WR� WKH� VLJQDO IURP�WKH�VDPSOH� :LWK�WKLV�V\VWHP��WKH�0(�YROWDJH�FRHIIL� FLHQW� FDQ� EH� PHDVXUHG� E\� WZR� GLIIHUHQW PHWKRGV�� L�H�� L�� GXULQJ� WKH� DSSOLFDWLRQ�RI� D PDJQHWLF� ILHOG� SXOVH� WKH� YROWDJH� DSSHDULQJ RQ�WKH�VDPSOH�LV�GLUHFWO\�UHFRUGHG��DQG�LL��DV D� IXQFWLRQ� RI� D� KLJK� IUHTXHQF\� �I� ��Ü ���N+]��$&�ILHOG�VXSHULPSRVHG�WR�WKH�PDLQ ILHOG�SXOVH��DV�LQ�WKH�FDVH�RI�WKH�ZHOO�HVWDE� OLVKHG� PHWKRG� EDVHG� RQ� $&� DQG� '&� ELDV ILHOG� >����@�� ,Q� WKH� ILUVW� FDVH� �GLUHFW PHWKRG��� WKH� PHDVXUHG� YROWDJH� LV� SURSRU� WLRQDO�WR�WKH�FXUUHQW�LQ�WKH�FLUFXLW�ZKLFK�LV WKH� ILUVW� GHULYDWLYH� RI� WKH� FKDUJH� �G4�GW� JHQHUDWHG� E\� WKH� LQGXFHG� SRODUL]DWLRQ� GXH WR� WKH� GHIRUPDWLRQ� FDXVHG� E\� WKH�PDJQHWLF ILHOG�SXOVH��&RQVLGHULQJ�WKDW�WKH�LPSHGDQFH RI� WKH� VDPSOH� LV�PXFK� ELJJHU� WKDQ� WKH� LP� SHGDQFH�RI�WKH�PDWFKLQJ�FLUFXLW��WKH�FKDUJH FDQ�EH�REWDLQHG�IURP�(T���� 4� � �=LQ³�9RXWGW� ��� ZKHUH� =LQ� LV� WKH� LQSXW� LPSHGDQFH� RI� WKHHOHFWURQLF� FLUFXLWU\��DQG�9RXW� LV� WKH�YROWDJHPHDVXUHG� RQ� WKH� VDPSOH�� &RQVLGHULQJ� WKH VDPSOH�DV�D�SODQH�SDUDOOHO�FDSDFLWRU�ZLWK�DQ DUHD�$��WKH�HOHFWULF�ILHOG�ZLOO�EH� (� � � =LQH�HU�$�³�9RXWGW� ��� ZKHUH� HU� LV� WKH� UHODWLYH� SHUPLWWLYLW\� RI� WKHPDWHULDO�� DQG� $� LV� WKH� DUHD� RI� WKH� SODWHG VXUIDFH� RI� WKH� VDPSOH�� 7KHQ� WKH� PDJQH� WRHOHFWULF�YROWDJH�FRHIILFLHQW�FDQ�EH�REWDLQHG IURP�(T����DQG�WKH�PDJQHWLF�ILHOG�+�W���WDN� LQJ� WKH� WLPH� DV� D� SDUDPHWHU�� DFFRUGLQJ� WR WKH�UHODWLRQ�� D(� � GG+ ª«¬ � =LQH�HU�$ �³�9RXWGWº»¼� ��� 7KH�DERYH�GHULYDWLYH� VKRXOG�EH�GRQH�QX� PHULFDOO\� XVLQJ� WKH� GDWD� REWDLQHG� IURP� WKH VDPSOH� DQG� IURP� WKH� ILHOG� SLFN�XS� FRLOV� +HUH� D� IDVW�� KLJKO\� DFFXUDWH� DQG� VHQVLWLYH HOHFWURQLFV�LV�GHVLUDEOH��LQ�RUGHU�WR�REWDLQ�D VPRRWK� H[SHULPHQWDO� GDWD� WR� PLQLPL]H� WKH QXPHULFDO� QRLVH� JHQHUDWHG� LQ� WKH� PDWKH� PDWLFDO�SURFHGXUH��,Q�WKLV�VLPSOH�PRGHO��DQ� RWKHU�SUREOHP�FRXOG�DULVH�IURP�WKH�IDFW�WKDW LQ� VRPH� VDPSOHV� GXULQJ� SROLQJ�� WKHUH� LV� D SRVVLELOLW\� RI� FKDUJHV� JHWV� DFFXPXODWHG� DW WKH� JUDLQ� ERXQGDULHV�� ZKLFK� ZLOO� PRYH� WR� ZDUGV� WKH� HOHFWURGHV� GXULQJ� WKH� PHDVXUH� PHQW�>�@�� ,Q� WKH� FDVH� RI� $&� PHDVXUHPHQWV� �$& SXOVHG� PHWKRG��� DQ� $&� YROWDJH� DSSHDUV� LQ WKH� VDPSOH� ZKLFK� LV� SURSRUWLRQDO� WR� WKH FKDUJH� FKDQJH� '4� �4�VLQ�ZW���M��� 8VLQJ� DORFN�LQ�DPSOLILHU��WKH�0(�YROWDJH�FRHIILFLHQW FDQ� EH� REWDLQHG� LQ� WKH� VDPH�ZD\� DV� LQ� WKH ZHOO� HVWDEOLVKHG� PHWKRG� EDVHG� RQ� $&� DQG '&�ELDV�PDJQHWLF�ILHOGV��'&�PHWKRG�� D(� �9RXW�e��+$&�u�WS�� ��� :KHUH� 9RXW� LV� WKH� RXWSXW� YROWDJH� IURPWKH� ORFN�LQ�DPSOLILHU��+$&� LV� WKH�DPSOLWXGHRI� WKH� $&� PDJQHWLF� ILHOG�� DQG� WS� LV� WKHWKLFNQHVV�RI�WKH�VDPSOH�>�������@� 7KH� V\VWHP� ZDV� WHVWHG� ZLWK� ZHOO� NQRZQ FRPSRVLWHV� RI� FREDOW� IHUULWH� DQG� EDULXP� WL� WDQDWH��&RPSRVLWHV��FRQVLVWLQJ�RI�D�PL[WXUH RI� PDJQHWRVWULFWLYH� DQG� SLH]RHOHFWULF SKDVHV�� ZHUH� REWDLQHG� VWDUWLQJ� IURP� FRSUH� FLSLWDWHG� FREDOW� IHUULWH� �&R)H�2��� DQG� VRO�JHO� EDULXP� WLWDQDWH� �%D7L2���� 6DPSOHV�ZHUHVLQWHUHG� DW� �����&� IRU� ��� KRXUV�� 6LOYHU SDLQW� ZDV� FRDWHG� RQ� WKH� VLQWHUHG� SHOOHWV� WR SURYLGH�HOHFWULFDO�FRQWDFWV��)LQDOO\��WKH�VDP� SOHV� ZHUH� SROHG� LQ� DQ� HOHFWULF� ILHOG� RI ��N9�FP�DW�����&�IRU����PLQXWHV� 3LH]RHOHFWULF� G��� FRQVWDQW� ZDV�PHDVXUHGZLWK� DQ� $3&�PRGHO� ����� SLH]R� G��� WHVWHU�7KH� UHODWLYH� SHUPLWWLYLW\� ZDV� FDOFXODWHG IURP� WKH� GDWD� REWDLQHG� ZLWK� DQ�+3� ����$ LPSHGDQFH�DQDO\]HU� 7KH� PDJQHWRHOHFWULF� YROWDJH� FRHIILFLHQW DV� D� IXQFWLRQ� RI� WKH�PDJQHWLF� ILHOG� IRU� WKH VDPSOH� &R7L��� �ZHLJKW� IUDFWLRQ� RI� ���� RI FREDOW� IHUULWH� �� ���� EDULXP� WLWDQDWH�� PHDV� )LJ����� 0(� YROWDJH� FRHIILFLHQW� IRU� WKH� VDPSOH &R7L���PHDVXUHG�E\�GLUHFW�PHWKRG��FXUYH����)RU FRPSDULVRQ� WKH� FXUYH�REWDLQHG�E\�'&�PHWKRG� FXUYH��� �'&� YDOXHV�ZHUH�PHDVXUHG� LQ� D� VWDWLF V\VWHP� DW� 78� :LHQ� 8QLYHUVLW\� ZLWK� I+$&� ����N+]��+$&� �����2H��LV�DOVR�LQFOXGHG�� '�%XHQR�%DTXHV�HW�DO����1HZ�PHWKRG�IRU�PHDVXULQJ���� )XQFWLRQDO�PDWHULDOV������������� ��� XUHG� DW� URRP� WHPSHUDWXUH� XVLQJ� WKH� ORQJL� WXGLQDO� KROGHU� E\� WKH� GLUHFW� PHWKRG� XS� WR WKH�PD[LPXP�SRVLWLYH�ILHOG�LV�VKRZQ�LQ�)LJ���� )RU� FRPSDULVRQ� WKH� 0(� YROWDJH� FRHIILFLHQW PHDVXUHG� E\� WKH� '&� PHWKRG� IRU� WKH� VDPH VDPSOH�LV�DOVR�LQFOXGHG��7DEOH�VXPPDUL]HV�WKH YDOXHV� RI� WKH� PD[LPXP� 0(� YROWDJH� FRHIIL� FLHQWV�REWDLQHG�E\�WKH�GLIIHUHQW�PHWKRGV� 7KH�YDOXHV� IRU� WKH�PD[LPXP�0(�FRHIIL� FLHQWV� DUH� IRXQG�YHU\� VLPLODU�� DQG�DOVR� WKH VKDSH�RI�WKH�FXUYHV�LQ�)LJ����DUH�YHU\�FORVH� 7KH�KLJKHU�YDOXHV� LQ� WKH� FDVH�RI� WKH�GLUHFW PHWKRG� FDQ� EH� UHODWHG� WR� WKH� LPSHGDQFH PDWFKLQJ�� 7KHVH� YDOXHV� DUH� LQ� JRRG� DJUHH� PHQW�ZLWK�WKRVH�UHSRUWHG�IRU�EDOO�PLOOHG��DQG VLQWHUHG�%D7L2��&R)H�2��FRPSRVLWHV�>����@��7KH�0(�FRHIILFLHQW��PHDVXUHG�E\� WKH�GL� UHFW� PHWKRG� XVLQJ� WKH� ORQJLWXGLQDO� KROGHU IRU� WKH� VDPSOH� &R7L��� IRU� WKH� ZKROH� ILHOG SXOVH�LV�VKRZQ�LQ�)LJ�����7KH�FXUYH�VKRZV�D FRPSOH[�K\VWHUHVLV� EHKDYLRU��$W� ORZ� ILHOGV� D(� VKRZV� D� JRRG� OLQHDULW\� ZLWK� WKH� ILHOG�UHDFKLQJ� D� PD[LPXP� DURXQG� �� N2H�� DQG WKHQ� GHFUHDVLQJ� IRU� KLJKHU� ILHOGV�� $W� KLJK ILHOGV� WKH� PDJQHWRVWULFWLRQ� JHWV� VDWXUDWHG� SURGXFLQJ� DOPRVW� QR� FKDUJH� FKDQJH� DQG QHDUO\�FRQVWDQW�HOHFWULF�ILHOG�LQ�WKH�%D7L2��WKHUHE\� FDXVLQJ� D� GHFUHDVH� LQ� D(� >�@�� 7KHEHKDYLRU�VKRZQ�E\�WKH�FXUYH�ZKHQ�WKH�ILHOG LV�UHWXUQLQJ�WR�]HUR�FRXOG�EH�UHODWHG�WR�K\V� WHUHVLV� DQG� UHOD[DWLRQ� HIIHFWV� RQ�ERWK�PDJ� QHWLF� DQG� SLH]RHOHFWULF� FRPSRQHQWV� RI� WKH VDPSOH� DQG� LV� SUHVHQWO\� D� VXEMHFW� RI� DQ� LQ� WHQVLYH�UHVHDUFK�E\�WKH�DXWKRUV�� )LJ���� VKRZV� WKH� WUDQVYHUVDO�0(�YROWDJH FRHIILFLHQW� DV� D� IXQFWLRQ� RI� WKH� PDJQHWLF ILHOG� IRU� D� VLQJOH� SKDVH� VDPSOH� RI %L�7L�)H2��� PHDVXUHG� DW� ���� .� E\� WKH� GL�UHFW�PHWKRG��$V� FDQ� EH� QRWHG� WKH� EHKDYLRU RI� WKLV� VLQJOH� SKDVH�PDWHULDOV� LV� TXLWH� GLI� IHUHQW�IURP�WKH�FRPSRVLWHV��8S�WR�ILHOGV�RI ������ 2H� WKHUH� LV� QR� VDWXUDWLRQ�� QHLWKHU� D GHFUHDVH�LQ�D(�VXJJHVWLQJ�D�GLIIHUHQW�RULJLQRI�WKH�PDJQHWLF�RUGHU� $� QHZ� NLQG� RI� V\VWHP� WR� PHDVXUH� WKH PDJQHWRHOHFWULF� YROWDJH� FRHIILFLHQW� XVLQJ SXOVHG�PDJQHWLF� ILHOGV� KDV� EHHQ� VHWXS�� %H� VLGHV�WKH�0(�YROWDJH�FRHIILFLHQW��WKH�V\VWHP FRXOG� EH� XVHG� WR� VWXG\� WKH� K\VWHUHVLV� DQG UHOD[DWLRQ� EHKDYLRU� RI� WKH� PDJQHWRHOHFWULF PDWHULDOV�� 'LUHFW� DQG� $&� EDVHG� PHDVXUH� PHQWV�� LQ� WUDQVYHUVDO� DQG� ORQJLWXGLQDO PRGHV� FDQ� EH� PDGH� IURP� ORZ� XS� WR� URRP WHPSHUDWXUH�� 7KH� V\VWHP� ZDV� WHVWHG� ZLWK FRUH� VKHOO� SDUWLFXODWH� FRPSRVLWHV� RI %D7L2��&R)H�2��DQG�VLQJOH�SKDVH�PDWHULDOV�9DOXHV� PHDVXUHG� E\� WKH� GLIIHUHQW� PHWKRGV ZHUH� YHU\� FORVH�� ZLWK� D� PD[LPXP� IRU� WKH GLUHFW�PHDVXUHPHQW�RI������P9�FP�2H�IRU�D FRPSRVLWLRQ�RI������RI�%D7L2��� 7DEOH��0D[LPXP�0(�YROWDJH�FRHIILFLHQW�REWDLQHG�E\�GLIIHUHQW�PHWKRGV� 6DPSOH HU G����S&�1� D(��P9��FP�2H�� ORQJ�GLUHFW $&�SXOVHG '& &R7L�� ���� �� ���� ���� ���� �'&�YDOXHV�ZHUH�PHDVXUHG�LQ�D�VWDWLF�V\VWHP�DW�78�:LHQ�8QLYHUVLW\�ZLWK�I+$&� �����N+]��+$&� �����2H� )LJ�����0(�YROWDJH�FRHIILFLHQW�IRU�WKH�VDPSOH &R7L�2� DV� D� IXQFWLRQ� RI� WKH� PDJQHWLF� ILHOG SXOVH� )LJ����� 0(� YROWDJH� FRHIILFLHQW� PHDVXUHG� DW ����.� LQ� WUDQVYHUVDO�PRGH�E\�GLUHFW�PHWKRG IRU�D�VLQJOH�SKDVH�VDPSOH�RI�%L�7L�)H2��� '�%XHQR�%DTXHV�HW�DO����1HZ�PHWKRG�IRU�PHDVXULQJ���� ��� )XQFWLRQDO�PDWHULDOV������������� $FNQRZOHGJPHQWV�� $XWKRUV� ZDQW� WR WKDQN� WKH� VXSSRUW� RI� WKH�(8�SURMHFW�$/)$ $0/�%��������������,,�������),� 5HIHUHQFHV � ���1�$�+LOO�� .�0�5DEH�� 3K\V��5HY��%�� ���� ���� ������� � ���-�5\X��6�3UL\D��.�8FKLQR��+�.LP��-��(OHFWUR� FHUDPLFV���������������� � ���&K�%LQHN�� %�'RXGLQ�� -��3K\V���&RQGHQV��0DW� WHU�������/���������� � ���-�5\X�� $�9D]TXH]�&DUD]R�� .�8FKLQR�� +�.LP� -��(OHFWURFHUDPLFV��������������� � ���1�1HUVHVVLDQ�� 6�:LQJ� 2U�� *�&DUPDQ�� ,((( 7UDQV��0DJQ������������������� � ���-�:DQ��6�:LQJ�2U��-�/LX�HW�DO���,(((�7UDQV� 0DJQ������������������� � ���-�3�5LYHUD��)HUURHOHFWULFV������������������ � ���*�6ULQLYDVDQ��3K\V��5HY��%������������������� � ���&�:�1DQ��0�/L��-�+�+XDQJ��3K\V��5HY��%����� �������������� sºmÒ®�äË�º��mÒä�¯ mÈÓÓ«�äÈ�Ó��ºËãË}�¯Ò�Óº�ºËÁË}���m��ä¹�ã °ÓÒ²�äÈ�Ó��ÓÒ²�¹ºã«² i�r�ËÓº�rÈ}˰��t�lÈ���˰�k}m�Óº��{�zº¯¯Èã �n㺯˰�l�rº�Ëããº�~�­�È�Ë��i�3�º°�tȯÈ��3��8KMFE\XWK cºÏ¯º­ãËÓº� ÓºmÒ®� äË�º�� mÒä�¯ mÈÓÓ«� äÈ�Ó��ºËãË}�¯Ò�Óº�º� ËÁË}��� m� �ä¹�ã °ÓÒ² äÈ�Ó��ÓÒ²�¹ºã«²��vÒ°�ËäÈ� �ä¹�ã °Óº�º�¹ºã«� �ËÓ˯�¼������ää�º�mº¯��¹ºã«��º�������� Ï �Ò¹ºmº ��¯ÒmÈã�°� ��ä¹�ã °�����ä°��|}¯�ä�ÓÈäÈ�Ó���mÈÓÓ«��°Ò°�ËäÈ��ºÏmºã«¼�mÒä�¯ � mÈ�Ò�äÈ�Ó��ºËãË}�¯Ò�ÓÒ®� ªÁÁË}�� � «}� �� ¹º¹Ë¯Ë�Óºä��� �È}� �� �� ¹ºÏ�ºmÎËÓ ºä��Óȹ¯«ä� }Ȳ��{Òä�¯«Óº�äÈ�Ó��ºËãË}�¯Ò�ÓÒ®�ËÁË}���ã«��º­¯Ë�m��ºäÒ²�}ºä¹ºÏÒ��m�Á˯Ò��}º­Èã � ����Ò�ÈÓÈ��­È¯� ��È��ã«�º�ÓºÁÈÏÓÒ²�äÈ�˯�Èã�m�m�ÏÈãËÎÓº°���m����Ëä¹Ë¯È��¯Ò��lÈ}°Ò� äÈã ÓÒ®� äÈ�Ó��ºËãË}�¯Ò�ÓÒ®� }ºËÁ���¼Ó�� ���� ä{��°ä�p�� º�˯ÎÈÓº� �ã«� }ºä¹ºÏÒ���� �º ä�°�Ò� ����äȰ���Á˯Ò����°¹Ë�ËÓº�º�¹¯Ò������v��~ȹ¯º¹ºÓºmÈÓº�äº�Ëã ��ã«�¹º«°ÓËÓÓ« ¯ËÏ�ã �È��m��º�˯ÎÈÓÒ²�Ï�È�ÈÓÒä�äË�º�ºä� '�%XHQR�%DTXHV�HW�DO����1HZ�PHWKRG�IRU�PHDVXULQJ���� )XQFWLRQDO�PDWHULDOV������������� ���