JP3626162B2 - 磁性体試料の不可逆磁化率測定方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁性体試料の不可逆磁化率の測定方法および装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、磁気記録技術の発展に伴い、その限界が議論されるようになってきた。この限界の要因として、磁化の熱揺らぎ現象が問題となっている。この熱揺らぎ現象を定量的に扱うには、磁化の時間変化率dM/d(ln t)を不可逆磁化率で割った値、揺らぎ場(fluctuation field)あるいは、この揺らぎ場と飽和磁化、温度より求める活性化体積が用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記した不可逆磁化率は磁化の不可逆変化による磁化率であり、この不可逆磁化率の時間変化を測定することが必要であるが、不可逆磁化率の測定には時間がかかるため、現在は、不可逆磁化率は時間に依存しない一定値として、測定・解析がなされている。
【0004】
本発明は、上記状況に鑑みて、長い時間をかけることなく、簡便に不可逆磁化率を測定することができる磁性体試料の不可逆磁化率測定方法および装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔1〕磁性体試料の不可逆磁化率測定方法において、パルス印加コイルによって生成するパルス磁界中で磁性体試料を超音波振動子により振動させ、磁化された磁性体試料の振動により検出コイル内の磁束を変化させ、この検出コイルに、前記磁性体試料の磁化変化の時間微分に比例した起電力を誘起させ、該起電力をロックイン増幅器で検出し、前記パルス磁界の時間変化と前記磁性体試料の磁化変化の時間微分とに基づいて微分磁化率を求め、パルス磁界と高周波微小磁界を前記磁性体試料に印加し、高速での前記磁性体試料の可逆磁化率を求め、前記微分磁化率と前記可逆磁化率の差より不可逆磁化率を求めることを特徴とする。
【0006】
〔2〕磁性体試料の不可逆磁化率測定装置において、超音波振動子により振動可能な磁性体試料と、パルス磁界を生成するパルス印加コイルと、検出コイルと、該検出コイルに接続される、前記磁性体試料の磁化変化の時間微分に比例した起電力を検出するロックイン増幅器とを備え、前記パルス磁界の時間変化と、前記磁性体試料の磁化変化の時間微分より、微分磁化率を測定する手段と、パルス磁界と高周波微小磁界を前記磁性体試料に印加し、高速での該磁性体試料の可逆磁化率を測定する手段と、前記微分磁化率と可逆磁化率の差より不可逆磁化率を測定する手段とを具備することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。
【0008】
〔A〕まず、磁性体試料の不可逆磁化率測定方法の概要について説明する。
【0009】
初めに、パルス印加コイルによって生成するパルス磁界中で磁性体試料を超音波振動子により振動させる。すると、磁化された磁性体試料の振動により検出コイル内の磁束が変化するので、この検出コイルに、前記磁性体試料の磁化変化の時間微分に比例した起電力を誘起させる。この起電力をロックイン増幅器で検出する。
【0010】
前記パルス磁界はパルス印加コイルに流す電流より求める。
【0011】
なお、前記パルス磁界はパルス印加コイルに流す電流より求める代わりに、前記パルス磁界はパルス印加コイル中に装着するホール素子あるいは磁気抵抗効果素子により求めるようにしてもよい。要は、前記パルス磁界の時間変化を求めることができるように構成すればよい。
【0012】
そこで、パルス印加コイルへの印加電流波形と磁性体試料の磁化変化の時間微分に基づいて微分磁化率を求める。
【0013】
一方、パルス磁界と高周波微小磁界を磁性体試料に印加し、高速での磁性体試料の可逆磁化率を求める。
【0014】
そこで、微分磁化率と可逆磁化率の差より不可逆磁化率を求めるようにする。
【0015】
〔B〕以下、順次その測定過程について説明する。
【0016】
まず、磁性体試料の微分磁化率の測定について説明する。
【0017】
図1は本発明の実施例を示す磁性体試料の微分磁化率の高速測定装置の構成図である。
【0018】
この図において、101は磁性体試料、102は超音波振動子、103はその超音波振動子102に接続される超音波発振器、104はパルス回路、105はパルス印加コイル、106は検出コイル、107は検出コイル106に接続されるロックイン増幅器、108はパルス印加コイル105に流す電流を測定する電流測定装置である。
【0019】
微分磁化率の測定は、パルス印加コイル105と検出コイル106の2層からなる装置によって行った。まず、パルス印加コイル105によって発生する高速パルス磁界で磁性体試料101を磁化する。その際、磁性体試料101を、超音波振動子102により前記高速パルス磁界よりも高速に振動させる。その磁化時間変化を検出コイル106で検出し、ロックイン増幅器107を介して、測定装置109に取込むとともに、電流測定装置108によるパルス磁界電流に基づいて、測定装置109では、磁化時間変化とパルス磁界時間変化を同時に取り込んでいる。磁化時間変化はロックイン増幅器107より取り込み、パルス磁界時間変化は電流測定装置108より取り込む。同時間での磁化時間変化とパルス磁界より、横軸をパルス磁界(Oe)、縦軸を磁化時間変化に対応した誘導起電力(V)とすることにより、図2に示すような微分磁化率の曲線が得られる。なお、図2において、aは5.02MOe/sec、bは5.78MOe/sec、cは5.95MOe/sec、dは7.37MOe/secの場合であり、検出コイル106を上下逆相に巻くことにより、高速パルス磁界により誘導される起電力を打ち消すようにした。
【0020】
以下に微分磁化率の実施例について詳細に説明する。
【0021】
磁性体試料の微分磁化率の測定は以下のようなパルス磁界中で行った。
【0022】
図3は本発明にかかる磁性体試料の微分磁化率測定におけるパルス幅(msec)のピーク磁界(Oe)依存性を示す図、図4は本発明にかかる磁性体試料の微分磁化率測定における立ち上がり速度(MOe /sec)のピーク磁界(Oe)依存性を示す図である。
【0023】
ここでは、図3に示すように、パルス印加コイル105に印加されるパルスのパルス幅として、1.82、2.78、5.78(msec)の3種類、図4に示すように、パルス印加コイル105に印加されるパルスの立ち上がり速度として、5.02、5.78、5.95、7.37(MOe/sec)の5種類を用いた。なお、今回使用した磁性体試料は磁気記録媒体としての市販のγ−Fe2 O3 テープである。
【0024】
その結果は以下のようである。
【0025】
一般に、M−H曲線上の任意の点における傾斜は微分磁化率χdiffと定義される。保磁力付近では、微分磁化率曲線のピークが現れる。本発明ではこのピーク時の磁界をピーク磁界と呼ぶことにする。
【0026】
図3において、印加パルス磁界のパルス幅を変化させた時のピーク磁界を示す。この時、立ち上がり速度は一定とした。いずれのパルス幅でも、ピーク磁界にほとんど差が見られなかった。
【0027】
図4において、印加パルス磁界の立ち上がり速度を変化させた時のピーク磁界を示す。この時、パルス幅は一定とした。図4より、立ち上がり速度が速くなるにつれて、ピーク磁界の大きさは大きくなることが分かる。
【0028】
以上の結果から、ピーク磁界の大きさは、このパルス幅の範囲では印加パルス磁界の立ち上がり速度にのみ依存することが分かった。
【0029】
〔C〕次に、磁性体試料の可逆磁化率の測定について説明する。なお、かかる可逆磁化率の測定については、既に本願発明者によって特開2001−288053として提案されている。
【0030】
図5は本発明の実施例を示す磁性体試料の可逆磁化率の測定装置の構成図である。
【0031】
この図において、1はパルス回路、2はそのパルス回路1が接続されるパルス印加コイル、3は発振器、3Aは電流測定装置、4はパルス印加コイル2の内部に同軸状に配置される励磁コイル、5は検出コイルであり、磁性体試料7が挿入される第1の検出コイル要素51と、磁性体試料7が挿入されない第2の検出コイル要素52とを備えており、第1の検出コイル要素51と第2の検出コイル要素52とは逆向きに接続するようにしている。さらに、これらの検出コイル要素51と52はロックイン増幅器6に接続されている。
【0032】
そこで、パルス印加コイル2により、磁性体試料7に大きさ数100−10kOe、掃引速度1msのパルス磁界を印加し、同時に発振器3および励磁コイル4により、大きさ0.5Oe程度、周波数2MHz程度の高周波微小磁界を印加する。さらに、検出コイル5およびロックイン増幅器6によって、微小磁界の周波数と同一周波数の信号のみを検出することにより、可逆磁化率を求める。
【0033】
なお、第1の検出コイル要素51と第2の検出コイル要素52とは逆向きに接続するようにしているので、パルス磁界、励磁磁界、雑音は、第1の検出コイル要素51と第2の検出コイル要素52の両方に印加され、その印加された磁界によって検出される信号は、互いに打ち消されることになる。
【0034】
また、ここでは、第1の検出コイル要素51にだけ、磁性体試料7を挿入するようにしているので、第1の検出コイル要素51は磁性体試料7による信号を検出し、第2の検出コイル要素52は磁性体試料7による信号を検出しないので、逆向きに接続されていても所望の信号は打ち消されることはない。したがって、上記のような検出コイルの配置にすることにより、磁性体試料7からの信号だけを正確に検出することができる。
【0035】
なお、上記実施例では第1の検出コイル要素51に磁性体試料7を挿入し、第2の検出コイル要素52には磁性体試料7を挿入しなかったが、逆に第2の検出コイル要素52に磁性体試料7を挿入し、第1の検出コイル要素51には磁性体試料7を挿入しないようにしてもよい。要するに検出コイル要素のいずれか一方にのみ磁性体試料7を挿入するようにする。すなわち、所望の信号は打ち消さずに、かつ励磁磁界およびパルス磁界、およびその他の雑音を検出しない構造にしている。
【0036】
ここで、検出コイル5は励磁コイル4の内部に設置し、励磁コイル4はパルス印加コイル2の内部に設置する。
【0037】
また、高周波微小磁界の周波数を2MHz程度としたのは、パルス磁界の掃引速度1msに対応する周波数2kHzの100倍以上の高い周波数を印加するためである。
【0038】
ここで、磁性体試料とは被測定試料のことであり、この試料の保磁力を測定することになる。ここでは、一般的な磁気記録媒体を主なターゲットにしている。なお、磁性体であれば、どの様なものでも測定可能である。
【0039】
図6は本発明にかかるオーディオ用磁気テープに種々の速さで磁界を印加した際の可逆磁化率の印加磁界依存性を示す図である。
【0040】
この図において、横軸はパルス磁界〔Oe〕、縦軸は可逆磁化率に対応する誘導起電力(V)であり、aは5.02MOe/sec、bは5.78MOe/sec、cは5.95MOe/sec、dは7.37MOe/secの場合であり、磁化応答(パルス立上がり)速度を示している。この図において、ピークに相当する磁界が可逆磁化率より求めた保磁力である。
【0041】
また、図6により求めた保磁力と印加時間掃引速度の関係を図7に示す。
【0042】
この図において、横軸は磁界掃引速度(Oe/ms)、縦軸は保磁力(Oe)を示している。
【0043】
このように、ここでは、高速での可逆磁化率の測定を行い、これより、磁化率の最大値を与える磁界として、保磁力を求めるものである。なお、当然のことながら、これにより磁化率印加磁界依存性の時間変化の測定も容易となる。
【0044】
図8は本発明の他の実施例を示す磁性体試料の可逆磁化率の測定装置の構成図である。
【0045】
この実施例では、前記した図5の可逆磁化率の測定装置における高周波微小磁界を作製するための発振器3をパルス回路1に組み込むようにしたものである。すなわち、コイル12にパルス磁界と高周波微小磁界を印加するように、パルス磁界と高周波微小磁界を発生させるパルス磁界・高周波微小磁界発生器11を設けるようにする。
【0046】
このように構成することにより、前記した図5の可逆磁化率の測定装置における励磁コイル4を不要にすることができる。
【0047】
〔D〕次に、磁性体試料の不可逆磁化率χirr は、次式に示すように上記した微分磁化率χdif と可逆磁化率χrev の差より求めることができる。
【0048】
すなわち、励磁周波数と超音波振動子の周波数およびパルス幅、パルス磁界の立ち上がりが同じ条件のもとで可逆磁化率(図6)と微分(図2)を測定し、両者の差より不可逆磁化率を得る。
【0049】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0050】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、長い時間をかけることなく、簡便に不可逆磁化率を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す磁性体試料の微分磁化率の高速測定装置の構成図である。
【図2】本発明の実施例を示す微分磁化率の曲線を示す図である。
【図3】本発明にかかる磁性体試料の微分磁化率測定におけるパルス幅のピーク磁界依存性を示す図である。
【図4】本発明にかかる磁性体試料の微分磁化率測定における立ち上がり速度(MOe /sec)のピーク磁界(Oe)依存性を示す図である。
【図5】本発明の実施例を示す磁性体試料の可逆磁化率の測定装置の構成図である。
【図6】本発明にかかるオーディオ用磁気テープに種々の速さで磁界を印加した際の可逆磁化率の印加磁界依存性を示す図である。
【図7】本発明にかかる保磁力と印加磁界掃引速度の関係を示す図である。
【図8】本発明の他の実施例を示す磁性体試料の可逆磁化率の測定装置の構成図である。
【符号の説明】
1,104 パルス回路
2,105 パルス印加コイル
3 発振器
3A,108 電流測定装置
4 励磁コイル
5,106 検出コイル
6,107 ロックイン増幅器
7,101 磁性体試料
11 パルス磁界・高周波微小磁界発生器
12 コイル
51 第1の検出コイル要素(磁性体試料挿入あり)
52 第2の検出コイル要素(磁性体試料挿入なし)
102 超音波振動子
103 超音波発振器
109 測定装置
Claims (2)
- (a)パルス印加コイルによって生成するパルス磁界中で磁性体試料を超音波振動子により振動させ、磁化された磁性体試料の振動により検出コイル内の磁束を変化させ、該検出コイルに、前記磁性体試料の磁化変化の時間微分に比例した起電力を誘起させ、該起電力をロックイン増幅器で検出し、前記パルス磁界の時間変化と前記磁性体試料の磁化変化の時間微分とに基づいて微分磁化率を求め、
(b)パルス磁界と高周波微小磁界を前記磁性体試料に印加し、高速での前記磁性体試料の可逆磁化率を求め、
(c)前記微分磁化率と前記可逆磁化率の差より不可逆磁化率を求めることを特徴とする磁性体試料の不可逆磁化率測定方法。 - (a)超音波振動子により振動可能な磁性体試料と、パルス磁界を生成するパルス印加コイルと、検出コイルと、該検出コイルに接続される、前記磁性体試料の磁化変化の時間微分に比例した起電力を検出するロックイン増幅器とを備え、前記パルス磁界の時間変化と、前記磁性体試料の磁化変化の時間微分より、微分磁化率を測定する手段と、
(b)パルス磁界と高周波微小磁界を前記磁性体試料に印加し、高速での該磁性体試料の可逆磁化率を測定する手段と、
(c)前記微分磁化率と可逆磁化率の差より不可逆磁化率を測定する手段とを具備することを特徴とする磁性体試料の不可逆磁化率測定装置。
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