Investigation of dielectric and magnetic properties of AL-800 ferrite

Abstract

Ferrites are usually used in accelerators for tuning radiofrequency (RF) cavities and in nonreciprocal devices controlling the power flow in RF accelerating systems. The conventional parallel‐biased Ni Zn ferrites employed for varying the frequency of accelerating cavities have the disadvantage of high saturation magnetization (4πMs). Application of the transversely biased yttrium iron garnet (YIG) material in RF tuners promises a significant reduction of power loss compared with systems that use the longitudinal bias. To inject the beam and extract the beam out of the CERN accelerator rings the fast kicker magnets made from ferrite materials must be used. Power deposition in the kicker magnets can be a limitation: if the temperature of the ferrite yoke exceeds the Curie temperature, the beam will not be properly deflected. Investigation of the ferrite electromagnetic properties of materials up to the GHz frequency range is essential for a correct impedance evaluation. This report summarizes an approach for deriving electromagnetic properties as a function of both frequency and temperature of the AL-800 garnet material. This information will be useful for simulating ferrite behaviour under realistic operating conditions.

Feritai dažniausiai naudojami greitintuvuose radi-jo dažnių (RD) rezonatorių derinimui ir įrenginiuose, valdančiuose galios srautą RD greitinimo sistemose. Įprasti NiZn feritai, naudojami greitinančių rezonatorių dažniui keisti, turi didelį soties įmagnetėjimą (4πMs). Naudojant itrio geležies granato (IGG) medžiagas RD prietaisuose, galima žymiai sumažinti galios nuostolius, palyginti su sistemomis, naudojančiomis NiZn feritus. Viena iš alternatyvų yra naudoti komerciškai prieina-mą IGG feritą AL-800 iš „National Magnetics Group“, tačiau gamintojas duomenų lape pateikia tik kelis para-metrus, kurių nepakanka ferito veiklos modeliavimams, siekiant išanalizuoti tikras veiklos sąlygas. Šiame darbe buvo atlikti AL-800 ferito dielektrinių ir magnetinių sa-vybių tyrimai plačiame dažnių ir temperatūrų intervale. Įvertintos dielektrinio laidumo vertės kambario tem-peratūroje yra maždaug 15,3 ir sumažėja iki 14,5, esant 5 K. Magnetinės skvarbos nuo dažnio priklausomybė yra tipinė feritams ir atsiranda dėl dviejų procesų, pri-skiriamų sukiniams ir domeno sienelių įtakai.