JP4252150B2 - 磁気記録媒体特性測定装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、磁気ディスク装置における磁気記録媒体（磁性材料）の磁気特性（ヒステリシス特性、残留磁化特性等）の評価に用いられる磁気記録媒体特性測定装置および方法に関するものであり、特に、超高密度磁気記録媒体の特性評価に用いて好適な磁気記録媒体特性測定装置および方法に関するものである。
【０００２】
コンピュータの外部記憶装置として用いられてきた磁気ディスク装置は、１０年で１００倍という驚異的なペースでその記録密度を上げ続けてきた。このように記録密度を上げるためには、データ転送速度の向上、磁気記録媒体の膜厚の低減化、磁気記録媒体を構成する結晶粒子の細粒化等が重要な課題となっている。ここで、近時、磁気記録媒体の膜厚の低減化、結晶粒子の細粒化が進んで行くにしたがって、磁性体の体積を小さくしてゆくと、熱の影響により磁化方向が不安定になり、記録データが消失しやすくなるという熱磁気緩和現象が高密度化を阻む問題として取り上げられている。
【０００３】
さらに、データ転送速度の向上に伴って、磁気記録媒体の実効的な保磁力が増大する現象が問題視されており、オーバライト特性の低下が懸念されている。このような問題を克服するためにも、磁気ディスク装置の開発においては、磁気記録媒体の磁気特性を実用条件に即して正確に測定・評価するための磁気記録媒体特性測定装置が要請されている。
【０００４】
【従来の技術】
従来より、磁気ディスク装置の開発においては、磁気記録媒体の磁気特性（ヒステリシス特性、残留磁化等）を磁気記録媒体特性測定装置を用いて評価し、この評価結果のフィードバックを受けながら、磁気記録媒体の磁気特性改善を行うことにより、高密度化を図っている。したがって、開発においては、磁気記録媒体特性測定装置は、より高密度化を目指す上で重要な測定装置として位置付けられている。
【０００５】
また、この種の磁気記録媒体特性測定方法としては、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer ）、超伝導量子干渉計として周知のＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device ）を用いた電磁誘導法、ＡＧＭ（Alternative Gradient Magnetometer ）を用いたファラデー法、光磁気効果（Ｋｅｒｒ効果）を利用した方法等が用いられている。ここで、上記ＶＳＭは、電磁石の空気間隙において磁化された試料（たとえば、記録媒体）を上下に微小な振幅で、所定の振動数をもって振動させ、この記録媒体の磁化によって生じる磁場により、記録媒体近傍に配置された探索コイル内の振動磁束を生じさせて、上記探索コイルに生じる交流信号により磁化を測定する磁気記録媒体特性測定装置である。このＶＳＭにおいては、記録媒体（試料）に対して、たとえば１０〜２０ｍｉｎという極めて長い時間をかけて静的に変化する外部磁場を作用させた状態で磁化を測定している。
【０００６】
また、ＳＱＵＩＤは、超電導の量子化現象を利用することにより、地磁気の５０００万分の１以下という極めて微弱な磁場の検出が可能な高感度の磁気センサであり、液体ヘリウム等により超低温に維持された状態で使用される。具体的には、このＳＱＵＩＤは、超電導薄膜を微細加工することにより、弱い超電導状態の接合部が並列になるように形成されたデバイスであり、バイアス電流を臨界電流値付近に固定した状態で記録媒体（試料）からの磁場が印加されることで、両端の電圧が変化するという特性を備えている。この電圧の変化をとらえることにより、磁場の強さの測定が可能となる。
【０００７】
また、上述したＫｅｒｒ効果を利用して磁気特性を測定するＫｅｒｒ効果測定装置は、特開昭６３−１２２９３０号公報に開示されており、偏光したレーザ光を集光して磁気記録媒体に照射する集光光学手段と、磁気記録媒体に磁場を印加する磁場発生手段と、磁気記録媒体からの反射レーザ光の偏光状態を検出する検出手段とを備えている。このＫｅｒｒ効果測定装置においては、磁場発生手段の磁場を変化させたときの検出手段により検出される反射レーザ光の偏光面の回転角度が磁気記録媒体の磁化方向に対応して変化するという性質を利用することで、磁気記録媒体の磁気特性を測定している。
【０００８】
さらに、別の磁気記録媒体特性測定装置としては、パルス磁場印加測定装置が用いられており、このパルス磁場印加測定装置は、パルス磁場を発生させるパルス磁場発生コイルと、このパルス磁場発生コイルに電力を供給する電源と、上記パルス磁場発生コイルの中央部に配設された検出コイルと、この検出コイルに発生する起電力に基づいて検出コイル近傍に配置された試料の磁気特性を測定する測定部とを備えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来においては、前述した各種磁気記録媒体特性測定装置の測定結果に基づいて、試料（記録媒体）の特性評価を行い、高密度記録に耐えうる磁気特性を有する記録媒体の開発が行われている。具体的には、膜厚の低減化、結晶粒子の細粒化、記録媒体における保磁力の熱依存性の改善等が行われている。また、前述したパルス磁場印加測定装置を除く磁気記録媒体特性測定装置においては、磁気ディスク装置における磁気ヘッドによる書き込みをシュミュレートするために、試料（磁気記録媒体）に対して印加する磁場を、たとえば、１０〜２０ｍｉｎという時間スパンをもって低速で変化させて、試料（磁気記録媒体）の磁気特性を測定している。
【００１０】
ここで、実際の磁気ディスク装置においては、高密度記録の重要なファクタであるデータ転送速度の超高速化に伴って、磁気記録媒体における磁気ヘッドの磁場が変化する速度が数Ｍ〜数１０ＭＨｚオーダにも達する。これに対して、従来の各種磁気記録媒体特性測定装置（但し、パルス磁場印加測定装置を除く）においては、試料（磁気記録媒体）に対して印加される磁場の変化速度は１０〜２０ｍｉｎスパンのオーダであり、実際の磁気ディスク装置における磁場の変化速度（数Ｍ〜数１０ＭＨｚ）と大きくかけ離れている。
【００１１】
すなわち、従来の磁気記録媒体特性測定装置においては、試料（磁気記録媒体）に対する磁場の印加条件が実用条件に即していないため、最近の磁気記録媒体のように磁性膜厚の薄膜化、磁性粒子の微細化が進むにつれて、ここから得られる磁気特性と実用条件下の磁気特性との間に大きな開きが出るという問題が持ち上がってきた。具体例を挙げれば、最近の磁気記録媒体では、ＶＳＭにおける試料（磁気記録媒体）の保磁力として２５００（Ｏｅ）という測定結果が得られたのに対して、実用条件下における実効的な保磁力は、５０００（Ｏｅ）（理論値）になるものもあり、両者の差（測定誤差）は、２５００（Ｏｅ）にも達する。
【００１２】
ここで、上記磁気記録媒体特性測定装置の測定結果を信頼して、保磁力が２５００（Ｏｅ）という磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ場合には、磁気ヘッドは、少なくとも５０００（Ｏｅ）の印加磁場で記録媒体に対してオーバライトができるように設計される。しかしながら、上記磁気記録媒体の実際の保磁力が５０００（Ｏｅ）であるため、磁気ヘッドにおいて５０００（Ｏｅ）の磁場を記録媒体に印加しても、オーバライトできない状態になるという極めて深刻な事態が発生する。すなわち、従来の磁気記録媒体特性測定装置（パルス磁場印加測定装置を除く）においては、測定による磁気特性と、実用条件下における磁気特性とに差が生じるため、特に実効的な保磁力の増大によるオーバライト特性が悪化するという極めて重大な問題が発生する。
【００１３】
一方、パルス磁場印加測定装置においては、パルス磁場により高速で磁場変化を発生させることができるため、実用条件に近い条件で試料（磁気記録媒体）に対して高速変化磁場を作用させることができるという利点を有しているものの、電磁誘導作用を利用して検出コイルに発生する起電力の検出を行っていることから、磁気記録媒体のような微小磁気モーメントを検出することができない。したがって、パルス磁場印加測定装置は、大きい磁気モーメントを有する試料に対しては有効であるが、薄膜化を進めている磁気記録媒体の磁気特性の測定には適さないのである。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、実用条件に即した測定条件で磁気記録媒体の磁気特性を高い精度で測定することができる磁気記録媒体特性測定装置および方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加手段（後述する一実施の形態のパルス電源２０、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に相当）と、前記パルス磁場印加後において、前記磁気記録媒体の磁気モーメントが磁場勾配により受ける力に基づいて、前記磁気特性を測定する測定手段（後述する一実施の形態の磁気天秤５０に相当）とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、パルス磁場印加手段により磁気記録媒体に印加されるパルス磁場は高速変化している。したがって、この場合には、磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ状態での磁気ヘッドによる磁場発生状態に非常に近い。そして、パルス磁場が印加された後においては、測定手段により、磁気モーメントが磁場勾配により受ける力を検出する原理により、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明は、磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加手段（後述する一実施の形態のパルス電源２０、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に相当）と、前記パルス磁場印加後において、Ｋｅｒｒ効果を利用することにより、前記磁気記録媒体の磁気特性を測定する測定手段（後述する一実施の形態のＫｅｒｒ効果測定装置３４に相当）とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、パルス磁場印加手段により磁気記録媒体に印加されるパルス磁場は高速変化している。したがって、この場合には、磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ状態での磁気ヘッドによる磁場発生状態に非常に近い。そして、パルス磁場が印加された後においては、測定手段により、Ｋｅｒｒ効果を利用して光の偏光状態の検出結果に基づいて、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記パルス磁場印加手段は、立ち上がり時間が１００ｎｓ〜１００ｍｓの範囲となる前記パルス磁場を前記磁気記録媒体に対して印加することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、パルス磁場印加手段により、１００ｎｓ〜１００ｍｓという極めて高速に変化するパルス磁場が磁気記録媒体に印加される。したがって、たとえば、ハードディスク装置等における実用条件に極めて近い条件で磁気特性の測定を行うことができる。
【００２１】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記磁気記録媒体の配設角度を前記パルス磁場に対して任意の角度に調整する角度調整手段（後述する一実施の形態のホルダに相当）を備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、角度調整手段により、磁気記録媒体の配設角度を任意の角度調整するように構成したので、角度成分が存在する実際のヘッド磁界を擬似的に作り出すことができるため、実用条件に即することはもとより、測定方法のバリエーションを増やすことができる。
【００２３】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間をゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間とする磁場勾配生成手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、磁場勾配生成手段によりゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間が生成されるため、パルス磁場印加後の磁気記録媒体における残留磁化（磁気特性）を極めて正確に測定することができる。
【００２５】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間を定常磁場とする定常磁場生成手段（後述する一実施の形態の第１の空芯コイル１２、第２の空芯コイル１３、直流電源１９およびスイッチ２１に相当）を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、定常磁場生成手段により定常磁場を磁気記録媒体に作用させることができるため、定常磁場（外部磁場）中における磁気記録媒体の磁気特性をも測定することができ、汎用性を向上させることができる。さらに、本発明によれば、Ｋｅｒｒ効果を利用した場合、定常磁場中における磁気特性の変化が測定される。
【００２７】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記磁気記録媒体は、硬磁性材料、半硬磁性材料より構成されていることを特徴とする。本発明においては、磁気記録媒体の材料として硬磁性材料、半硬磁性材料を用いることが望ましい。
【００２８】
また、本発明は、磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加工程（後述する一実施の形態のステップＳ１およびステップＳ４に相当）と、前記パルス磁場印加後において、前記磁気記録媒体の磁気モーメントが磁場勾配により受ける力に基づいて、前記磁気特性を測定する測定工程（後述する一実施の形態のステップＳ２およびステップＳ５に相当）とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、パルス磁場印加工程において、磁気記録媒体に印加されるパルス磁場は高速変化している。したがって、この場合には、磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ状態での磁気ヘッドによる磁場発生状態に非常に近い。そして、パルス磁場が印加された後においては、測定工程において、磁気モーメントが磁場勾配により受ける力を検出する原理により、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明は、磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加工程（後述する一実施の形態のステップＳ１およびステップＳ４に相当）と、前記パルス磁場印加後において、Ｋｅｒｒ効果を利用することにより、前記磁気記録媒体の磁気特性を測定する測定工程（後述する一実施の形態のステップＳ２およびステップＳ５に相当）とを含むことを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、パルス磁場印加工程において、磁気記録媒体に印加されるパルス磁場は高速変化している。したがって、この場合には、磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ状態での磁気ヘッドによる磁場発生状態に非常に近い。そして、パルス磁場が印加された後においては、測定工程において、Ｋｅｒｒ効果を利用して光の偏光状態の検出結果に基づいて、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定方法において、前記パルス磁場印加工程と前記測定工程との間に、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間をゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間とする磁場勾配生成工程を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、磁場勾配生成工程において、ゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間が生成されるため、パルス磁場印加後の磁気記録媒体における残留磁化（磁気特性）を極めて正確に測定することができる。
【００３４】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定方法において、前記パルス磁場印加工程と前記測定工程との間に、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間を定常磁場とする定常磁場生成工程を含むことを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、定常磁場生成工程において定常磁場を磁気記録媒体に作用させることができるため、定常磁場（外部磁場）中における磁気記録媒体の磁気特性をも測定することができることから、汎用性を向上させることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明にかかる磁気記録媒体特性測定装置および方法の一実施の形態について詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の構成を示す図であり、この図において、断熱容器１１は、たとえば、２つの容器が二重断熱構造をなすように構成されており、外部と内部とを断熱する。第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３は、断熱容器１１の内周面に沿ってそれぞれ上下位置に配設されており、それぞれに供給される電流の向きに応じた磁場を、中心に位置する記録媒体１７において生成するものである。また、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３は、それぞれ４段のコイル群から構成されている。
【００３８】
ここで、上記第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３により生成される中心（記録媒体１７の位置）の磁場としては、ゼロ磁場、定常磁場およびパルス磁場という都合３種類がある。上記ゼロ磁場は、磁場がゼロであってかつ有限の磁場勾配をもつものであり、第１の空芯コイル１２と第２の空芯コイル１３とに対して逆向きの直流電流をそれぞれ流すことにより得られる。具体的には、第１の空芯コイル１２に対して正（または負）方向の電流を流すとともに、第２の空芯コイル１３に対して負（または正）方向の電流を流すことにより、記録媒体１７の位置では、ゼロ磁場となる。
【００３９】
また、定常磁場は、第１の空芯コイル１２と第２の空芯コイル１３とに対して同方向の直流電流をそれぞれ流すことにより得られ、上記直流電流に応じた値の磁場である。ここで、断熱容器１１内に液体窒素を満たして、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３を冷却することにより、大電流を流すことができる条件にすれば、定常磁場を１Ｔまであげることが可能となる。さらに、パルス磁場は、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３とに対してパルス電流を流すことにより得られ、比較的長いパルス幅を有している。以上説明したゼロ磁場、定常磁場およびパルス磁場の用途については、後に測定方法の説明において詳述する。
【００４０】
容器１４は、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３の内周面に沿って配設されており、上面に開口部を備えている。第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６は、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３の中心部であって、かつ容器１４の内周面に沿ってそれぞれ配設されている。これらの第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６は、記録媒体１７の位置において、高速変化するパルス磁場を生成するためのものであり、パルス電流を流すことにより生成される。このパルス磁場の方向は、上記パルス電流の方向を正、負逆にするとにより制御される。
【００４１】
記録媒体１７は、被測定対象としての試料であり、硬磁性材料、半硬磁性材料から構成されている。この記録媒体１７は、磁気ディスク装置に用いられるものである。なお、磁気記録媒体特性測定装置１０の試料としては、記録媒体１７に限られず、硬磁性材料（半硬磁性材料）であればいなかるものであってもよい。したがって、本明細書において記録媒体１７には、一般的な硬磁性材料（半硬磁性材料）も含まれる。また、上記記録媒体１７は、図２に示すように、生成される磁場Ｈに対する配設角度が０°、４５°、９０°という具合に可変できるように、ホルダ（図示略）により保持されている。これにより、測定方法のバリエーションを増やすことができる。
【００４２】
検出器１８（演算部３３）は、ファラデー法またはＫｅｒｒ効果を利用することにより、記録媒体１７の残留磁化（磁化）を高感度で検出するものであり、記録媒体１７の上方に位置する容器１４の上端部に取り付けられている。実際には、この検出器１８としては、測定に応じて、図３に示す磁気天秤５０、図４に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４のうちいずれか一方が用いられる。なお、磁気天秤５０およびＫｅｒｒ効果測定装置３４の詳細については後述する。
【００４３】
直流電源１９は、２系統の出力端を備えており、スイッチ２１を介して第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３へ正方向（負方向）直流電流を供給するものである。この直流電源１９は、２系統の出力端から出力される直流電流の方向は制御部２２により制御される。すなわち、直流電源１９は、制御部２２により２系統の出力端から共に正方向（または負方向）の直流電流を出力することが可能であり、また、２系統の出力端のうち一方から正方向の直流電流を出力するとともに他方から負方向の直流電流も出力可能である。ここで、直流電源１９の一方の出力端は、スイッチ２１を介して第１の空芯コイル１２に接続されており、同様にして直流電源１９の他方の出力端はスイッチ２１を介して第２の空芯コイル１３に接続されている。
【００４４】
パルス電源２０は、大容量のキャパシティを備えるコンデンサバンクから構成されており、スイッチ２１を介して、第１のパルス磁場用コイル１５、第２のパルス磁場用コイル１６、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３へ接続可能である。このパルス電源２０は、図示しないサイリスタがターンオン状態とされることによる放電電荷によって、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６、または第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３に対してパルス電流を供給する。ここで、パルス電源２０としては、たとえば、０．８ｍＦのキャパシティを備える３つのコンデンサバンクを並列接続することで構成されており、キャパシティが２．４（０．８×３）ｍＦとされている。
【００４５】
スイッチ２１は、直流電源１９およびパルス電源２０と、第１の空芯コイル１２、第２の空芯コイル１３、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６との接続状態を切り替えるものであり、制御部２２によりスイッチング制御される。このスイッチ２１において、可動片２１ａ、接点２１ｂおよび接点２１ｃは、パルス電源２０から出力されるパルス電流の供給先を第１のパルス磁場用コイル１５（第２のパルス磁場用コイル１６）または第１の空芯コイル１２（第２の空芯コイル１３）のいずれかへ切り替えるためのスイッチを構成している。
【００４６】
また、可動片２１ｄ、接点２１ｅおよび接点２１ｆ（可動片２１ｉおよび接点２１ｊ）は、第１の空芯コイル１２（第２の空芯コイル１３）を直流電源１９またはパルス電源２０のいずれかへ接続切り替えするためのスイッチを構成している。可動片２１ｇおよび接点２１ｈは、直流電源１９の他方の出力端と第２の空芯コイル１３との間に介挿されている。なお、スイッチ２１としては、機械的にスイッチング動作が行われる機械式スイッチ（マグネットスイッチ等）の他に、サイリスタ等からなる無接点スイッチなどを用いてもよく、その種類は問わない。
【００４７】
つぎに、図３を参照して磁気天秤５０について詳述する。この磁気天秤５０は、ファラデー法の原理を応用したものであり、記録媒体１７の磁気モーメントが磁気勾配により受ける力を検出することで、記録媒体１７の残留磁化を検出するためのものである。ここで、磁気天秤５０は、磁気勾配（１１０Ｏｅ／ｃｍ（８７５ｋＡ／ｍ2 ））が一定であれば高感度（磁気モーメントの検出感度：２×１０-9Ａｍ2 （１×１０-6ｅｍｕ（１×１０-5Ａｍ2 ）））の検出器として作用する。この磁気勾配を一定にするために、第２の空芯コイル１３および第１の空芯コイル１２が用いられる。磁気天秤５０において、天秤棒２３は、支点２４で支えられており、一端２３ａ、他端２３ｂにそれぞれ作用する力の差に応じてシーソ運動する。なお、天秤棒２３の一端２３ａ、他端２３ｂにそれぞれ作用する力が等しい場合、すなわち均衡した場合には、天秤棒２３は平行姿勢に維持される。
【００４８】
また、天秤棒２３の一端２３ａには、クランプ棒２５を介して記録媒体１７が吊設されており、同様にして他端２３ｂには、錘２６が吊設されている。可動コイル２７は、直角をなすようにして天秤棒２３に固定されており、かつ近傍に配設された磁石２９による磁場中に位置している。この可動コイル２７は、後述する電流制御部３１から供給される電流と磁石２９による磁場との相互作用で生じるローレンツ力により、天秤棒２３を支点運動させる役目をしている。ミラー２８は、可動コイル２７と同様にして直角をなすように天秤棒２３に固定されている。すなわち、上述した天秤棒２３、可動コイル２７およびミラー２８は、一体化されており、一端２３ａ、他端２３ｂにそれぞれ作用する力の不均衡、可動コイル２７に作用するローレンツ力により動かされるのである。
【００４９】
光てこ３０は、光をミラー２８に対して照射する発光部と、ミラー２８からの反射光を受光する受光部とを備えており、ミラー２８に対向配置されている。この光てこ３０は、反射光の受光点と定位置とのずれ量をフィードバック信号として電流制御部３１へフィードバックする。電流制御部３１は、光てこ３０からのフィードバック信号を受けて、上記ずれ量がゼロとなるように可動コイル２７に供給すべき電流の大きさを調整することにより、天秤棒２３を平衡状態に維持する。このようなフィードバック制御を行った結果、天秤棒２３が平衡状態にある場合、電流制御部３１の出力電流（可動コイル２７を流れる電流）は、記録媒体１７の磁気モーメントが磁気勾配によってうける力に比例する。なお、差動増幅器３２については後に後述する。したがって、この場合、差動増幅器３２は磁気天秤５０に設けられていないものとする。
【００５０】
演算部３３は、電流制御部３１より入力される電流から記録媒体１７の磁気特性（残留磁化、異方性磁場の分布、容易軸の分散等）を測定結果として求めるとともに、予め記録媒体１７における磁気特性をモデル計算した結果と上記測定結果とを比較する。ここで、図７を参照して上記モデル計算による記録媒体１７の磁気特性（残留磁化）の一例を示す。この図に示す残留磁化の特性において、横軸は、印加される磁場Ｈと異方性磁場Ｈk との比（Ｈ／Ｈk ）であり、縦軸は、記録媒体１７の残留磁化Ｍr と飽和残留磁化Ｍrsとの比（Ｍr ／Ｍrs）である。ここで、上記異方性磁場Ｈk は、サンプル（記録媒体１７）固有のパラメータである。
【００５１】
また、特性線ａは、記録媒体１７における垂直磁化膜に対して膜面垂直方向に磁場Ｈを印加した場合の例であり、特性線ｂは、記録媒体１７における面内磁化膜に対して膜面内（０°）に磁場Ｈを印加した場合の例である。また、特性線ｃは、同面内磁化膜に対して４５°の方向から磁場Ｈを印加した場合の例であり、特性線ｄは、同垂直磁化膜に対して４５°の方向から磁場Ｈを印加した場合の例である。この図７に示す磁気特性（残留磁化特性）は、記録媒体１７における磁気特性を示すパラメータ、磁場Ｈの条件等をコンピュータシミュレーションにかけて求められたものであり、この磁気特性（残留磁化特性）のデータは、予め演算部３３の記憶部（図示略）に保持されている。
【００５２】
つぎに、図４および図５を参照してＫｅｒｒ効果測定装置３４について詳述する。このＫｅｒｒ効果測定装置３４は、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３により記録媒体１７に対して高速変化する外部磁場が印加されている状態における記録媒体１７の磁気特性（磁化特性）の測定に用いられる。このＫｅｒｒ効果測定装置３４は、記録媒体１７に対してレーザ光Ｌａを照射することで反射レーザ光Ｌｂの偏光面が、記録媒体１７の磁化方向に対応して回転するというＫｅｒｒ効果を利用することで、記録媒体１７の磁気特性を測定するものである。
【００５３】
図５に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４は、発光系としてレーザ光Ｌａを発生する光源３５、このレーザ光Ｌａを単波長光に分光する分光器３６、レーザ光Ｌａを直線偏光に変換してこれを記録媒体１７へ導く偏光子３７を備えている。また、受光系としては、記録媒体１７からの反射レーザ光Ｌｂの直線偏光成分間に４分の１波長の光路差を与えるλ／４波長板３８、ファラデー効果により反射レーザ光Ｌｂの振動面を回転させるファラデー素子３９、検光子４０、該検光子４０の出力光を電気信号に変換する光検出器４１を備えている。
【００５４】
さらに受光系としては、光検出器４１の出力信号を増幅する前置増幅器４２、前置増幅器４２の出力信号を狭帯域であってかつ高利得で増幅するロックインアンプ（位相固定型増幅器）４３、ロックインアンプ４３の出力信号のフィードバックを受けて低周波信号を発生する低周波発振器４４、この低周波信号を増幅してファラデー素子３９へ電流フィードバックする低周波増幅器４５を備えている。このＫｅｒｒ効果測定装置３４は、Ｋｅｒｒ回転角を受けて回転してくる反射レーザ光Ｌｂをファラデー素子３９により補償する零位法測定を行うものである。
【００５５】
具体的には、光検出器４１の出力信号がゼロになるように、前置増幅器４２、ロックインアンプ４３、低周波発振器４４および低周波増幅器４５からなるフィードバックループによりファラデー素子３９へ供給する電流により記録媒体１７における偏光面の回転を打ち消している。すなわち、ファラデー素子３９の電流とＫｅｒｒ回転角との対応関係を定義付けておくことにより、ファラデー素子３９の電流からＫｅｒｒ回転角を求めることができる。ここで、偏光子３７としては、消光比の高いものが用いられており、これにより、感度が向上する。また、ファラデー素子３９の電流は、Ｋｅｒｒ効果測定装置３４の検出結果として図４に示す演算部３３に入力される。この演算部３３は、上記電流からＫｅｒｒ回転角を求め、さらには記録媒体１７の磁気特性を求める。
【００５６】
つぎに、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０を用いた測定方法について図６に示すフローチャートを参照しつつ説明する。まず、図１に示す検出器１８として、図３に示す磁気天秤５０を容器１４の上端部にセットする。ここで、磁気天秤５０を用いるのは、記録媒体１７が薄膜であることから磁気モーメントの値が微小であり、これを高感度で検出するためである。なお、前述したＶＳＭは、感度が低いため精度の面からこの測定に適さず、ＳＱＵＩＤは、高価な液体ヘリウムを使用するため経済性の面を考慮すれば一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置に劣る。
【００５７】
また、このセット状態においては、クランプ棒２５の先端部分には薄膜の記録媒体１７が取り付けられている。すなわち、記録媒体１７は、クランプ棒２５を介して天秤棒２３の一端２３ａに吊設されている。また、記録媒体１７の配設位置は、図２に示すようにホルダ（図示略）により、磁場Ｈに対して所定の角度（０°、４５°、９０°）をもって調節される。なお、記録媒体１７の配設位置は、上記角度（０°、４５°、９０°）に拘らす、任意の角度にも調整可能である。さらに、クランプ棒２５の先端部分に角度調整機構を設けることで、ホルダ（図示略）を省略してもよい。
【００５８】
そして、図６に示すステップＳ１では、記録媒体１７に対して正方向のパルス磁場を印加する。具体的には、制御部２２により、スイッチ２１における可動片２１ａが接点２１ｃ側に接とされた後、パルス電源２０のサイリスタ（図示略）がターンオンとされる。これにより、パルス電源２０からは、スイッチ２１を介して第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６へ急峻な立ち上がり特性を有する正方向のパルス電流が供給される。ここで、コンデンサバンクのキャパシタンスをＣ、充電電圧をＶ、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６のインダクタンスをＬ、抵抗成分をゼロとすると、パルス電流のパルス幅ｗおよびピーク電流Ｉp は、つぎの（１）式および（２）式で表される。
ｗ＝π√（ＬＣ） ・・・・（１）
Ｉp ＝Ｖ√（Ｃ／Ｌ） ・・・・（２）
なお、ピーク電流Ｉp は、サイリスタの許容電流値を超えない値とされている。
【００５９】
そして、正方向のパルス電流が第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に入力されると、高速で正方向に変化するパルス磁場が記録媒体１７に作用することで、磁化される。ここで、磁気記録媒体特性測定装置１０においては、ピーク磁場が１０3 ｋＶＡ／ｍｍ、立ち上がり時間が１００ｎｓ〜１００ｍｓ、パルス幅が０．６ｍｓｅｃ〜２５ｍｓｅｃという極めて高速に変化するパルス磁場を記録媒体１７に作用させることができる。
【００６０】
そして、パルス磁場の印加により記録媒体１７が磁化されると、ステップＳ２では、記録媒体１７の残留磁化ＭR が測定される。具体的には、パルス磁場が印加された後において、制御部２２は、直流電源１９の一方の出力端から正方向の電流が出力されるとともに、他方の出力端から負方向の電流が出力されるように直流電源１９を制御する。つぎに、制御部２２は、スイッチ２１の可動片２１ｄを接点２１ｆ側に接とするとともに、可動片２１ｇを接点２１ｈ側に接とする。
【００６１】
これにより、直流電源１９の一方の出力端からは、正方向の電流がスイッチ２１を介して第１の空芯コイル１２へ供給されるとともに、他方の出力端からは負方向の電流がスイッチ２１を介して第２の空芯コイル１３へ供給される。すなわち、この場合には、第１の空芯コイル１２と第２の空芯コイル１３とにそれぞれ逆向きの電流が供給されているのである。なお、上述とは逆に第１の空芯コイル１２に対して負方向の電流を供給するとともに、第２の空芯コイル１３に対して正方向の電流を供給するようにしてもよい。
【００６２】
そして、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３に正および負方向の電流がそれぞれ供給されると、第１の空芯コイル１２により発生する磁場の方向と、第２の空芯コイル１３により発生する磁場の方向とが記録媒体１７近傍の空間において逆方向となる。したがって、記録媒体１７近傍の空間は、磁場がゼロであってかつ有限の磁場勾配をもつ空間となる。すなわち、記録媒体１７は、ゼロ磁場であって、全体に亘って均一な鉛直方向の磁場勾配を有する空間に位置する。ここで、磁場をゼロとするのは、記録媒体１７の残留磁化を高感度で測定するためである。
【００６３】
このような状態においては、記録媒体１７の磁気モーメントに比例した力がクランプ棒２５を介して天秤棒２３の一端２３ａに作用し、天秤棒２３は、上記力に応じて、たとえば、一端２３ａ側が下がるとともに他端２３ｂが上がる。これにより、光てこ３０におけるミラー２８からの反射光の受光点が所定の位置からずれ、光てこ３０からは上記ずれ量に応じたフィードバック信号が電流制御部３１へフィードバックされる。
【００６４】
これを受けて電流制御部３１は、可動コイル２７に対する電流値を、上記ずれ量がゼロとなるように調整する。この結果、可動コイル２７に電流に応じたローレンツ力が作用し、天秤棒２３が平衡状態に維持される。このとき、電流制御部３１から演算部３３に出力されている電流の値が記録媒体１７の磁気モーメントに比例するため、演算部３３は、上記電流の値に基づいて、磁気モーメントを得ることで、記録媒体１７の残留磁化ＭR を求める。
【００６５】
そして、第１回目の残留磁化ＭR の測定が終了すると、ステップＳ３では、演算部３３は、残留磁化ＭR が飽和したか否かを判断する。具体的には、演算部３３は、前回測定した残留磁化ＭR と今回測定した残留磁化ＭR とを比較し、両者に差がない場合、ステップＳ３の判断結果を「ＹＥＳ」とする一方、両者に差がある場合、同判断結果を「ＮＯ」として制御部２２に通知する。この場合、ステップＳ３の判断結果が「ＮＯ」、すなわち残留磁化ＭR が飽和していないものとすると、前述したステップＳ１およびステップＳ２の工程が実行される。これにより、記録媒体１７には、正方向パルス磁場が再度印加され（ステップＳ１）、この印加後の残留磁化ＭR が再度測定される（ステップＳ２）。以後、ステップＳ３において判断結果が「ＹＥＳ」となるまで、すなわち記録媒体１７の残留磁化ＭR が飽和するまで上記工程が繰り返される。
【００６６】
そして、ステップＳ３において、前回測定した残留磁化ＭR と今回測定した残留磁化ＭR とに差がなくなると、残留磁化が飽和したものと判断されて判断結果が「ＹＥＳ」とされた後、可動片２１ｄおよび２１ｇが開成状態に制御される。これをうけて、ステップＳ４では、飽和残留磁化された記録媒体１７に対して、ステップＳ１におけるパルス磁場とは逆方向（負方向）のパルス磁場（−Ｈp ）が記録媒体１７に対して印加される。具体的には、ステップＳ４では、制御部２２は、負方向のパルス電流が出力されるようにパルス電源２０を制御した後、サイリスタをターンオンにする。
【００６７】
これにより、負方向のパルス電流が第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に入力され、高速で負方向に変化する逆転パルス磁場が記録媒体１７に作用することで、記録媒体１７が磁化反転される。つぎに、ステップＳ５では、上述したステップＳ２と同様にして、記録媒体１７の残留磁化ＭR を測定する。ここで、ステップＳ４の工程とステップＳ５の工程とがｎ回繰り返される。ステップＳ６では、演算部３３は、ステップＳ５における測定結果からステップＳ３の判断と同様にして、２つの測定結果の間において値が変化しなくなったか否かにより記録媒体１７が磁化反転飽和したか否かを判断する。
【００６８】
この場合、ステップＳ６の判断結果が「ＮＯ」の場合、すなわち記録媒体１７が磁化反転飽和しなかった場合、ステップＳ７では、制御部２２の制御によりパルス電源２０から第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６へ供給するパルス電流のピーク値を増加させた後、ステップＳ１へ戻り、上述した工程が繰り返される。
【００６９】
そして、ステップＳ６において判断結果が「ＹＥＳ」、すなわち記録媒体１７が磁化反転すると、演算部３３は、ステップＳ８へ進み、測定結果を残留磁化ＭR のｎ＝０に外挿する。すなわち、ステップＳ８では、演算部３３は、ステップＳ５において測定された結果に基づいて、逆転パルス磁場印加後の残留磁化ＭR の変化を求める。つぎに、この実際の変化に関する実際のデータから、ステップＳ４において逆転パルス磁場が印加された直後の残留磁化ＭR を推定的に求める。
【００７０】
ここで、残留磁化の変化の過程は、逆転パルス磁場が印加されることでエネルギの高い状態から低い状態へ瞬間的にスイッチする過程と、熱励起による磁場印加時間に依存する過程という２つの過程からなると考えられる。このことから、逆転パルス磁場が印加された直後の残留磁化ＭR を実際のデータから推定して測定結果として求めることにより、上記２つの過程のうち前者の過程の寄与のみを推定することができる。つぎに、演算部３３は、上記測定結果（残留磁化ＭR ）と図７に示すモデル計算による磁気特性（残留磁化）とを比較して、これを最終的な測定結果とする。
【００７１】
ここで、図８および図９を参照して磁気記録媒体特性測定装置１０における測定結果例１および２を示す。図８（ａ）は、図７における特性線ｂで表されるモデル計算結果と、波線で表される実測の測定結果との比較例である。この図に示す横軸は、真空の透磁率μ0 と磁場Ｈとの積であり、縦軸は、残留磁化Ｍr と飽和残留磁化Ｍrsとの比（Ｍr ／Ｍrs）である。また、記録媒体１７としては、膜厚が３６ｎｍであってＣｏＣｒＴａＰｔからなるものである。この図から判るように、磁気記録媒体特性測定装置１０における測定結果は、モデル計算による特性線ｂに近似するものである。
【００７２】
すなわち、磁気記録媒体特性測定装置１０における測定結果は、信頼性が極めて高いということになる。また、演算部３３においては、図８（ａ）に示す特性線ｂとを比較するとにより、図８（ｂ）に示す異方性磁場Ｈk 構成粒子の割合との関係を表す、異方性磁場の分布も求めることができる。ここで、上記異方性磁場Ｈk は、２Ｋu （異方性エネルギ）／Ｍ（磁化）なる式から求められるものであり、上記異方性エネルギＫu は、試料（記録媒体１７）固有の値をとる。
【００７３】
また、図９（ａ）および（ｂ）に示す測定結果は、記録媒体１７の面内磁化膜に垂直方向に磁場を印加した場合のものである。図９（ａ）は、ガラスの上に形成されたＣｏＣｒＰｔＴａであって膜厚が３６ｎｍの記録媒体１７と、Ｎｉ−Ｐ上に形成されたＣｏＣｒＰｔＴａであって膜厚が２０ｎｍの記録媒体１７という異なる形態の試料に関するヒステリシス特性である。ここで、図９（ａ）に示す横軸は磁場Ｈであり、縦軸は記録媒体１７の磁化Ｍと飽和磁化Ｍs との比（Ｍ／Ｍs ）である。また、演算部３３においては、図９（ａ）に示す測定結果から図９（ｂ）に示す容易軸θの分散も求めることができる。ここで容易軸θは磁化が向きやすい方向である。
【００７４】
つぎに、残留磁化が飽和した記録媒体１７に対して、高速で逆転磁場を印加することで、高速磁場変化時における磁化の緩和過程を測定する方法について説明する。この測定は、記録媒体１７において、実際の記録ビットのように反磁場が作用している状態において磁気記録の安定性を評価するのに適している。図４において、前述したステップＳ１〜ステップＳ３（図６参照）の工程により記録媒体１７が飽和残留磁化状態にあるものとする。この状態において、制御部２２は、直流電源１９の２つの出力端から共に同方向の電流を出力するように直流電源１９を制御した後、可動片２１ｄを接点２１ｆ側に接にするとともに、可動片２１ｇを接点２１ｈ側に接とする。そして、所定時間が経過すると制御部２２は、可動片２１ｄおよび可動片２１ｇを開く。
【００７５】
これにより、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３には、共に同方向の電流が流れ、記録媒体１７に定常磁場が作用する。この定常磁場は、正方向から負方向へ高速に変化した後、急激にゼロに近づく。ここで、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３としては、定常磁場の変化速度が遅くても良い場合には、超伝導コイル（５×１０3 ｋＡ／ｍを発生可能）が用いられ、比較的速い磁場変化が好ましいときには常伝導コイル（１×１０3 ｋＡ／ｍを発生可能）が用いられる。また、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３として、内径が５０ｍｍの銅線コイルに３０Ａの電流を流すことにより、０．２６Ｔの定常磁場が発生した。さらに第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３を液体窒素で冷却することにより、定常磁場は、約１Ｔにも達した。
【００７６】
そして、定常磁場が急激にゼロに近づくと、記録媒体１７における残留磁化が緩和過程により変化する。ここで、定常磁場による高速磁場を逆転してから停止させるまでの記録媒体１７における残留磁化特性、および停止後（緩和過程）の残留磁化特性は、図４に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４により測定される。すなわち、記録媒体１７にレーザ光Ｌａ（直線偏光）が入射されて、このレーザ光Ｌａが反射レーザ光Ｌｂとして反射されると、反射レーザ光Ｌｂの振動面が記録媒体１７の磁化に比例して回転する。この回転角（Ｋｅｒｒ回転角）は、前述したようにファラデー素子３９の電流に比例する。したがって、図４に示す演算部３３は、上記ファラデー素子３９の電流に基づいて、記録媒体１７の残留磁化特性を求める。
【００７７】
ここで、Ｋｅｒｒ効果測定装置３４の構成としては、Ｋｅｒｒ効果を利用するものであれば、図５に示す構成以外のものでも適用可能である。たとえば、別の構成例としては、測定時間が多少かかるが、検光子を回転させる消光法を採用したもの、高速磁化変化を直接測定すべく、検光子を適当な角度に設定し透過光の光強度を検出する構成のものがある。
【００７８】
さらに、高速磁化変化をとらえるものとしては、繰り返し周波数の高い短パルスレーザを発生する短パルスレーザを光源とし、それぞれのパルスレーザに対して光検出を行った後、この検出結果を高速ディジタルスコープに取り込むようにしてもよい。この高速ディジタルスコープにおいては、記録媒体１７における面内磁化膜および垂直磁化膜に関して、縦Ｋｅｒｒ効果、横Ｋｅｒｒ効果の各測定にも適用可能である。
【００７９】
なお、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０においては、図１に示すスイッチ２１の可動片２１ａを接点２１ｂ側に接、可動片２１ｄを接点２１ｅ側に接、および２１ｉを接点２１ｊ側に接とすることにより、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３に対してパルス電源２０からのパルス電流を供給するようにしてもよい。この場合には、比較的長いパルス幅のパルス磁場が得られる。
【００８０】
以上説明したように、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０によれば、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６を設けて、高速に変化する磁場を記録媒体１７に対して作用させているので、記録媒体１７を実際に磁気ディスク装置に組み込んだときの実用条件に近い条件で磁気特性（残留磁化特性）の測定を行うことができる。また、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０によれば、検出器として高感度の磁気天秤５０（Ｋｅｒｒ効果測定装置３４）を用いているため、上記実用条件下であってかつ高精度の測定結果（図８（ａ）参照）を得ることができる。
【００８１】
以上、本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例はこの一実施の形態に限られるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。たとえば、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０においては、図３に示す差動増幅器３２を設け、この差動増幅器３２の出力に基づいて、記録媒体１７の磁気特性を測定するように構成してもよい。すなわち、この差動増幅器３２を用いた場合には、記録媒体１７近傍の磁場勾配の向きを正方向にしたときの電流制御部３１の出力と、上記磁場勾配の向きを負方向にしたときの電流制御部３１の出力との差が増幅され、この差が演算部３３に入力される。すなわち、この場合には、上記差をとることにより、磁気天秤５０におけるドリフトによる誤差成分がキャンセルされるため、演算部３３における測定結果がより高精度になる。また、一実施の形態においては、磁気天秤５０とＫｅｒｒ効果測定装置３４とを入れ替えて測定を実施してもよい。
【００８２】
また、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０においては、図４に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４に代えて、図１０に示す構成の検出器を用いてもよい。この検出器は、交流電源６０、クランプ棒６１、圧力伝達板６２、ピエゾ素子６３、支持台６４およびロックインアンプ６５から構成されている。上記交流電源６０は、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に対して交流電流を供給することにより、交番力を記録媒体１７に対して発生させる。クランプ棒６１は、その上端に圧力伝達板６２がつながれており、その下端に記録媒体１７がホルダ（図示略）を介してつながれている。上記圧力伝達板６２は、印加圧力に応じた電圧を発生するピエゾ素子６３を介して、容器１４の上端部の支持台６４に支持されている。ロックインアンプ６５は、ピエゾ素子６３の出力電圧を高利得で増幅し、これを演算部３３へ出力する。
【００８３】
上記構成において、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３により記録媒体１７に磁場ゼロであって有限の磁場勾配を有する空間が記録媒体１７の周りに形成されている状態で、交流電源６０から第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６へ交流電流が供給されると、交番力が記録媒体１７に作用する。これにより、上記交番力は、クランプ棒６１および圧力伝達板６２を介して支持台６４に伝達され、ピエゾ素子６３からは、上記交番力に応じた電圧がロックインアンプ６５へ出力される。この電圧は、ロックインアンプ６５により増幅された後、演算部３３に入力され、演算部３３では、記録媒体１７の磁気特性が得られる。ここで、ピエゾ素子６３を用いていることにより、磁気天秤５０に比してドリフト等の影響が受けにくくなることから、さらに検出感度（測定精度）を向上させることができる。
【００８４】
さらに、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０においては、図１に示す第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３によりゼロ磁場（磁場勾配）および定常磁場の双方を発生可能に構成したが、これに限定されることなく、図１１に示すようにゼロ磁場（磁場勾配）発生用のコイル（第１の磁場勾配用コイル７０および第２の磁場勾配用コイル７１）と、定常磁場発生用のコイル（第１の常磁場用コイル７２および第２の常磁場用コイル７３）とを別に設ける構成としてもよい。
【００８５】
図１１では、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６の外側に第１の磁場勾配用コイル７０および第２の磁場勾配用コイル７１が同軸配置されており、さらに第１の磁場勾配用コイル７０および第２の磁場勾配用コイル７１の外側に第１の常磁場用コイル７２および第２の常磁場用コイル７３が同軸配置されている。また、図１１において、第１の磁場勾配用コイル７０および第２の磁場勾配用コイル７１には、逆方向の電流がそれぞれ供給される一方、第１の常磁場用コイル７２および第２の常磁場用コイル７３には、同方向の電流がそれぞれ供給される。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パルス磁場印加手段により磁気記録媒体に印加されるパルス磁場が実用条件に近い条件で高速変化しており、かつ測定手段において、磁気モーメントが磁場勾配により受ける力を検出する原理により、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８７】
また、本発明によれば、パルス磁場印加手段により磁気記録媒体に印加されるパルス磁場が実用条件に近い条件で高速変化しており、かつ、測定手段において、Ｋｅｒｒ効果を利用して光の偏光状態の検出結果に基づいて、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８８】
また、本発明によれば、パルス磁場印加手段により、１００ｎｓ〜１００ｍｓという極めて高速に変化するパルス磁場が磁気記録媒体に印加される。したがって、たとえば、ハードディスク装置等における実用条件に極めて近い条件で磁気特性の測定を行うことができるという効果を奏する。
【００８９】
また、本発明によれば、角度調整手段により、磁気記録媒体の配設角度を任意の角度調整するように構成したので、角度成分が存在する実際のヘッド磁界を擬似的に作り出すことができるため、実用条件に即することはもとより、測定方法のバリエーションを増やすことができるという効果を奏する。
【００９０】
また、本発明によれば、磁場勾配生成手段によりゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間が生成されるため、パルス磁場印加後の磁気記録媒体における残留磁化（磁気特性）を極めて正確に測定することができるという効果を奏する。
【００９１】
また、本発明によれば、定常磁場生成手段により定常磁場を磁気記録媒体に作用させることができるため、定常磁場（外部磁場）中における磁気記録媒体の磁気特性をも測定することができ、汎用性を向上させることができるという効果を奏する。さらに、本発明によれば、Ｋｅｒｒ効果を利用した場合、定常磁場中における磁気特性の変化も測定可能であるという効果を奏する。
【００９２】
また、本発明によれば、パルス磁場印加工程において磁気記録媒体に印加されるパルス磁場が実用条件に近い条件で高速変化しており、かつ測定工程において、磁気モーメントが磁場勾配により受ける力を検出する原理により、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００９３】
また、本発明によれば、パルス磁場印加工程において磁気記録媒体に印加されるパルス磁場が実用条件に近い条件で高速変化しており、かつ、測定工程において、Ｋｅｒｒ効果を利用して光の偏光状態の検出結果に基づいて、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００９４】
また、本発明によれば、磁場勾配生成工程において、ゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間が生成されるため、パルス磁場印加後の磁気記録媒体における残留磁化（磁気特性）を極めて正確に測定することができるという効果を奏する。
【００９５】
また、本発明によれば、定常磁場生成工程において定常磁場を磁気記録媒体に作用させることができるため、定常磁場（外部磁場）中における磁気記録媒体の磁気特性をも測定することができることから、汎用性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の構成を示す図である。
【図２】図１に示す記録媒体１７の配設位置を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０において磁気天秤５０を用いた構成を示す図である。
【図４】同一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０において、Ｋｅｒｒ効果測定装置３４を用いた構成を示す図である。
【図５】図４に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０を用いた測定方法を説明するフローチャートである。
【図７】図１に示す記録媒体１７のモデル計算による磁気特性を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の測定結果例１を示す図である。
【図９】同一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の測定結果例２を示す図である。
【図１０】同一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の変形例１を示す図である。
【図１１】同一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の変形例２を示す図である。
【符号の説明】
１０ 磁気記録媒体特性測定装置
１２ 第１の空芯コイル
１３ 第２の空芯コイル
１５ 第１のパルス磁場用コイル
１６ 第２のパルス磁場用コイル
１８ 検出器
１９ 直流電源
２０ パルス電源
２１ スイッチ
３３ 演算部
３４ Ｋｅｒｒ効果測定装置
５０ 磁気天秤
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、磁気ディスク装置における磁気記録媒体（磁性材料）の磁気特性（ヒステリシス特性、残留磁化特性等）の評価に用いられる磁気記録媒体特性測定装置および方法に関するものであり、特に、超高密度磁気記録媒体の特性評価に用いて好適な磁気記録媒体特性測定装置および方法に関するものである。
【０００２】
コンピュータの外部記憶装置として用いられてきた磁気ディスク装置は、１０年で１００倍という驚異的なペースでその記録密度を上げ続けてきた。このように記録密度を上げるためには、データ転送速度の向上、磁気記録媒体の膜厚の低減化、磁気記録媒体を構成する結晶粒子の細粒化等が重要な課題となっている。ここで、近時、磁気記録媒体の膜厚の低減化、結晶粒子の細粒化が進んで行くにしたがって、磁性体の体積を小さくしてゆくと、熱の影響により磁化方向が不安定になり、記録データが消失しやすくなるという熱磁気緩和現象が高密度化を阻む問題として取り上げられている。
【０００３】
さらに、データ転送速度の向上に伴って、磁気記録媒体の実効的な保磁力が増大する現象が問題視されており、オーバライト特性の低下が懸念されている。このような問題を克服するためにも、磁気ディスク装置の開発においては、磁気記録媒体の磁気特性を実用条件に即して正確に測定・評価するための磁気記録媒体特性測定装置が要請されている。
【０００４】
【従来の技術】
従来より、磁気ディスク装置の開発においては、磁気記録媒体の磁気特性（ヒステリシス特性、残留磁化等）を磁気記録媒体特性測定装置を用いて評価し、この評価結果のフィードバックを受けながら、磁気記録媒体の磁気特性改善を行うことにより、高密度化を図っている。したがって、開発においては、磁気記録媒体特性測定装置は、より高密度化を目指す上で重要な測定装置として位置付けられている。
【０００５】
また、この種の磁気記録媒体特性測定方法としては、ＶＳＭ（Vibrating Sample Magnetometer ）、超伝導量子干渉計として周知のＳＱＵＩＤ（Superconducting Quantum Interference Device ）を用いた電磁誘導法、ＡＧＭ（Alternative Gradient Magnetometer ）を用いたファラデー法、光磁気効果（Ｋｅｒｒ効果）を利用した方法等が用いられている。ここで、上記ＶＳＭは、電磁石の空気間隙において磁化された試料（たとえば、記録媒体）を上下に微小な振幅で、所定の振動数をもって振動させ、この記録媒体の磁化によって生じる磁場により、記録媒体近傍に配置された探索コイル内の振動磁束を生じさせて、上記探索コイルに生じる交流信号により磁化を測定する磁気記録媒体特性測定装置である。このＶＳＭにおいては、記録媒体（試料）に対して、たとえば１０〜２０ｍｉｎという極めて長い時間をかけて静的に変化する外部磁場を作用させた状態で磁化を測定している。
【０００６】
また、ＳＱＵＩＤは、超電導の量子化現象を利用することにより、地磁気の５０００万分の１以下という極めて微弱な磁場の検出が可能な高感度の磁気センサであり、液体ヘリウム等により超低温に維持された状態で使用される。具体的には、このＳＱＵＩＤは、超電導薄膜を微細加工することにより、弱い超電導状態の接合部が並列になるように形成されたデバイスであり、バイアス電流を臨界電流値付近に固定した状態で記録媒体（試料）からの磁場が印加されることで、両端の電圧が変化するという特性を備えている。この電圧の変化をとらえることにより、磁場の強さの測定が可能となる。
【０００７】
また、上述したＫｅｒｒ効果を利用して磁気特性を測定するＫｅｒｒ効果測定装置は、特開昭６３−１２２９３０号公報に開示されており、偏光したレーザ光を集光して磁気記録媒体に照射する集光光学手段と、磁気記録媒体に磁場を印加する磁場発生手段と、磁気記録媒体からの反射レーザ光の偏光状態を検出する検出手段とを備えている。このＫｅｒｒ効果測定装置においては、磁場発生手段の磁場を変化させたときの検出手段により検出される反射レーザ光の偏光面の回転角度が磁気記録媒体の磁化方向に対応して変化するという性質を利用することで、磁気記録媒体の磁気特性を測定している。
【０００８】
さらに、別の磁気記録媒体特性測定装置としては、パルス磁場印加測定装置が用いられており、このパルス磁場印加測定装置は、パルス磁場を発生させるパルス磁場発生コイルと、このパルス磁場発生コイルに電力を供給する電源と、上記パルス磁場発生コイルの中央部に配設された検出コイルと、この検出コイルに発生する起電力に基づいて検出コイル近傍に配置された試料の磁気特性を測定する測定部とを備えている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来においては、前述した各種磁気記録媒体特性測定装置の測定結果に基づいて、試料（記録媒体）の特性評価を行い、高密度記録に耐えうる磁気特性を有する記録媒体の開発が行われている。具体的には、膜厚の低減化、結晶粒子の細粒化、記録媒体における保磁力の熱依存性の改善等が行われている。また、前述したパルス磁場印加測定装置を除く磁気記録媒体特性測定装置においては、磁気ディスク装置における磁気ヘッドによる書き込みをシュミュレートするために、試料（磁気記録媒体）に対して印加する磁場を、たとえば、１０〜２０ｍｉｎという時間スパンをもって低速で変化させて、試料（磁気記録媒体）の磁気特性を測定している。
【００１０】
ここで、実際の磁気ディスク装置においては、高密度記録の重要なファクタであるデータ転送速度の超高速化に伴って、磁気記録媒体における磁気ヘッドの磁場が変化する速度が数Ｍ〜数１０ＭＨｚオーダにも達する。これに対して、従来の各種磁気記録媒体特性測定装置（但し、パルス磁場印加測定装置を除く）においては、試料（磁気記録媒体）に対して印加される磁場の変化速度は１０〜２０ｍｉｎスパンのオーダであり、実際の磁気ディスク装置における磁場の変化速度（数Ｍ〜数１０ＭＨｚ）と大きくかけ離れている。
【００１１】
すなわち、従来の磁気記録媒体特性測定装置においては、試料（磁気記録媒体）に対する磁場の印加条件が実用条件に即していないため、最近の磁気記録媒体のように磁性膜厚の薄膜化、磁性粒子の微細化が進むにつれて、ここから得られる磁気特性と実用条件下の磁気特性との間に大きな開きが出るという問題が持ち上がってきた。具体例を挙げれば、最近の磁気記録媒体では、ＶＳＭにおける試料（磁気記録媒体）の保磁力として２５００（Ｏｅ）という測定結果が得られたのに対して、実用条件下における実効的な保磁力は、５０００（Ｏｅ）（理論値）になるものもあり、両者の差（測定誤差）は、２５００（Ｏｅ）にも達する。
【００１２】
ここで、上記磁気記録媒体特性測定装置の測定結果を信頼して、保磁力が２５００（Ｏｅ）という磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ場合には、磁気ヘッドは、少なくとも５０００（Ｏｅ）の印加磁場で記録媒体に対してオーバライトができるように設計される。しかしながら、上記磁気記録媒体の実際の保磁力が５０００（Ｏｅ）であるため、磁気ヘッドにおいて５０００（Ｏｅ）の磁場を記録媒体に印加しても、オーバライトできない状態になるという極めて深刻な事態が発生する。すなわち、従来の磁気記録媒体特性測定装置（パルス磁場印加測定装置を除く）においては、測定による磁気特性と、実用条件下における磁気特性とに差が生じるため、特に実効的な保磁力の増大によるオーバライト特性が悪化するという極めて重大な問題が発生する。
【００１３】
一方、パルス磁場印加測定装置においては、パルス磁場により高速で磁場変化を発生させることができるため、実用条件に近い条件で試料（磁気記録媒体）に対して高速変化磁場を作用させることができるという利点を有しているものの、電磁誘導作用を利用して検出コイルに発生する起電力の検出を行っていることから、磁気記録媒体のような微小磁気モーメントを検出することができない。したがって、パルス磁場印加測定装置は、大きい磁気モーメントを有する試料に対しては有効であるが、薄膜化を進めている磁気記録媒体の磁気特性の測定には適さないのである。
【００１４】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、実用条件に即した測定条件で磁気記録媒体の磁気特性を高い精度で測定することができる磁気記録媒体特性測定装置および方法を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加手段（後述する一実施の形態のパルス電源２０、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に相当）と、前記パルス磁場印加後において、前記磁気記録媒体の磁気モーメントが磁場勾配により受ける力に基づいて、前記磁気特性を測定する測定手段（後述する一実施の形態の磁気天秤５０に相当）とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、パルス磁場印加手段により磁気記録媒体に印加されるパルス磁場は高速変化している。したがって、この場合には、磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ状態での磁気ヘッドによる磁場発生状態に非常に近い。そして、パルス磁場が印加された後においては、測定手段により、磁気モーメントが磁場勾配により受ける力を検出する原理により、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明は、磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加手段（後述する一実施の形態のパルス電源２０、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に相当）と、前記パルス磁場印加後において、Ｋｅｒｒ効果を利用することにより、前記磁気記録媒体の磁気特性を測定する測定手段（後述する一実施の形態のＫｅｒｒ効果測定装置３４に相当）とを備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、パルス磁場印加手段により磁気記録媒体に印加されるパルス磁場は高速変化している。したがって、この場合には、磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ状態での磁気ヘッドによる磁場発生状態に非常に近い。そして、パルス磁場が印加された後においては、測定手段により、Ｋｅｒｒ効果を利用して光の偏光状態の検出結果に基づいて、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記パルス磁場印加手段は、立ち上がり時間が１００ｎｓ〜１００ｍｓの範囲となる前記パルス磁場を前記磁気記録媒体に対して印加することを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、パルス磁場印加手段により、１００ｎｓ〜１００ｍｓという極めて高速に変化するパルス磁場が磁気記録媒体に印加される。したがって、たとえば、ハードディスク装置等における実用条件に極めて近い条件で磁気特性の測定を行うことができる。
【００２１】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記磁気記録媒体の配設角度を前記パルス磁場に対して任意の角度に調整する角度調整手段（後述する一実施の形態のホルダに相当）を備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明によれば、角度調整手段により、磁気記録媒体の配設角度を任意の角度調整するように構成したので、角度成分が存在する実際のヘッド磁界を擬似的に作り出すことができるため、実用条件に即することはもとより、測定方法のバリエーションを増やすことができる。
【００２３】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間をゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間とする磁場勾配生成手段を備えることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、磁場勾配生成手段によりゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間が生成されるため、パルス磁場印加後の磁気記録媒体における残留磁化（磁気特性）を極めて正確に測定することができる。
【００２５】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間を定常磁場とする定常磁場生成手段（後述する一実施の形態の第１の空芯コイル１２、第２の空芯コイル１３、直流電源１９およびスイッチ２１に相当）を備えることを特徴とする。
【００２６】
本発明によれば、定常磁場生成手段により定常磁場を磁気記録媒体に作用させることができるため、定常磁場（外部磁場）中における磁気記録媒体の磁気特性をも測定することができ、汎用性を向上させることができる。さらに、本発明によれば、Ｋｅｒｒ効果を利用した場合、定常磁場中における磁気特性の変化が測定される。
【００２７】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定装置において、前記磁気記録媒体は、硬磁性材料、半硬磁性材料より構成されていることを特徴とする。本発明においては、磁気記録媒体の材料として硬磁性材料、半硬磁性材料を用いることが望ましい。
【００２８】
また、本発明は、磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加工程（後述する一実施の形態のステップＳ１およびステップＳ４に相当）と、前記パルス磁場印加後において、前記磁気記録媒体の磁気モーメントが磁場勾配により受ける力に基づいて、前記磁気特性を測定する測定工程（後述する一実施の形態のステップＳ２およびステップＳ５に相当）とを含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、パルス磁場印加工程において、磁気記録媒体に印加されるパルス磁場は高速変化している。したがって、この場合には、磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ状態での磁気ヘッドによる磁場発生状態に非常に近い。そして、パルス磁場が印加された後においては、測定工程において、磁気モーメントが磁場勾配により受ける力を検出する原理により、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができる。
【００３０】
また、本発明は、磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加工程（後述する一実施の形態のステップＳ１およびステップＳ４に相当）と、前記パルス磁場印加後において、Ｋｅｒｒ効果を利用することにより、前記磁気記録媒体の磁気特性を測定する測定工程（後述する一実施の形態のステップＳ２およびステップＳ５に相当）とを含むことを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、パルス磁場印加工程において、磁気記録媒体に印加されるパルス磁場は高速変化している。したがって、この場合には、磁気記録媒体を磁気ディスク装置に組み込んだ状態での磁気ヘッドによる磁場発生状態に非常に近い。そして、パルス磁場が印加された後においては、測定工程において、Ｋｅｒｒ効果を利用して光の偏光状態の検出結果に基づいて、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定方法において、前記パルス磁場印加工程と前記測定工程との間に、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間をゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間とする磁場勾配生成工程を含むことを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、磁場勾配生成工程において、ゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間が生成されるため、パルス磁場印加後の磁気記録媒体における残留磁化（磁気特性）を極めて正確に測定することができる。
【００３４】
また、本発明は、上記の磁気記録媒体特性測定方法において、前記パルス磁場印加工程と前記測定工程との間に、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間を定常磁場とする定常磁場生成工程を含むことを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、定常磁場生成工程において定常磁場を磁気記録媒体に作用させることができるため、定常磁場（外部磁場）中における磁気記録媒体の磁気特性をも測定することができることから、汎用性を向上させることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明にかかる磁気記録媒体特性測定装置および方法の一実施の形態について詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の構成を示す図であり、この図において、断熱容器１１は、たとえば、２つの容器が二重断熱構造をなすように構成されており、外部と内部とを断熱する。第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３は、断熱容器１１の内周面に沿ってそれぞれ上下位置に配設されており、それぞれに供給される電流の向きに応じた磁場を、中心に位置する記録媒体１７において生成するものである。また、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３は、それぞれ４段のコイル群から構成されている。
【００３８】
ここで、上記第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３により生成される中心（記録媒体１７の位置）の磁場としては、ゼロ磁場、定常磁場およびパルス磁場という都合３種類がある。上記ゼロ磁場は、磁場がゼロであってかつ有限の磁場勾配をもつものであり、第１の空芯コイル１２と第２の空芯コイル１３とに対して逆向きの直流電流をそれぞれ流すことにより得られる。具体的には、第１の空芯コイル１２に対して正（または負）方向の電流を流すとともに、第２の空芯コイル１３に対して負（または正）方向の電流を流すことにより、記録媒体１７の位置では、ゼロ磁場となる。
【００３９】
また、定常磁場は、第１の空芯コイル１２と第２の空芯コイル１３とに対して同方向の直流電流をそれぞれ流すことにより得られ、上記直流電流に応じた値の磁場である。ここで、断熱容器１１内に液体窒素を満たして、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３を冷却することにより、大電流を流すことができる条件にすれば、定常磁場を１Ｔまであげることが可能となる。さらに、パルス磁場は、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３とに対してパルス電流を流すことにより得られ、比較的長いパルス幅を有している。以上説明したゼロ磁場、定常磁場およびパルス磁場の用途については、後に測定方法の説明において詳述する。
【００４０】
容器１４は、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３の内周面に沿って配設されており、上面に開口部を備えている。第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６は、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３の中心部であって、かつ容器１４の内周面に沿ってそれぞれ配設されている。これらの第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６は、記録媒体１７の位置において、高速変化するパルス磁場を生成するためのものであり、パルス電流を流すことにより生成される。このパルス磁場の方向は、上記パルス電流の方向を正、負逆にするとにより制御される。
【００４１】
記録媒体１７は、被測定対象としての試料であり、硬磁性材料、半硬磁性材料から構成されている。この記録媒体１７は、磁気ディスク装置に用いられるものである。なお、磁気記録媒体特性測定装置１０の試料としては、記録媒体１７に限られず、硬磁性材料（半硬磁性材料）であればいなかるものであってもよい。したがって、本明細書において記録媒体１７には、一般的な硬磁性材料（半硬磁性材料）も含まれる。また、上記記録媒体１７は、図２に示すように、生成される磁場Ｈに対する配設角度が０°、４５°、９０°という具合に可変できるように、ホルダ（図示略）により保持されている。これにより、測定方法のバリエーションを増やすことができる。
【００４２】
検出器１８（演算部３３）は、ファラデー法またはＫｅｒｒ効果を利用することにより、記録媒体１７の残留磁化（磁化）を高感度で検出するものであり、記録媒体１７の上方に位置する容器１４の上端部に取り付けられている。実際には、この検出器１８としては、測定に応じて、図３に示す磁気天秤５０、図４に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４のうちいずれか一方が用いられる。なお、磁気天秤５０およびＫｅｒｒ効果測定装置３４の詳細については後述する。
【００４３】
直流電源１９は、２系統の出力端を備えており、スイッチ２１を介して第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３へ正方向（負方向）直流電流を供給するものである。この直流電源１９は、２系統の出力端から出力される直流電流の方向は制御部２２により制御される。すなわち、直流電源１９は、制御部２２により２系統の出力端から共に正方向（または負方向）の直流電流を出力することが可能であり、また、２系統の出力端のうち一方から正方向の直流電流を出力するとともに他方から負方向の直流電流も出力可能である。ここで、直流電源１９の一方の出力端は、スイッチ２１を介して第１の空芯コイル１２に接続されており、同様にして直流電源１９の他方の出力端はスイッチ２１を介して第２の空芯コイル１３に接続されている。
【００４４】
パルス電源２０は、大容量のキャパシティを備えるコンデンサバンクから構成されており、スイッチ２１を介して、第１のパルス磁場用コイル１５、第２のパルス磁場用コイル１６、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３へ接続可能である。このパルス電源２０は、図示しないサイリスタがターンオン状態とされることによる放電電荷によって、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６、または第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３に対してパルス電流を供給する。ここで、パルス電源２０としては、たとえば、０．８ｍＦのキャパシティを備える３つのコンデンサバンクを並列接続することで構成されており、キャパシティが２．４（０．８×３）ｍＦとされている。
【００４５】
スイッチ２１は、直流電源１９およびパルス電源２０と、第１の空芯コイル１２、第２の空芯コイル１３、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６との接続状態を切り替えるものであり、制御部２２によりスイッチング制御される。このスイッチ２１において、可動片２１ａ、接点２１ｂおよび接点２１ｃは、パルス電源２０から出力されるパルス電流の供給先を第１のパルス磁場用コイル１５（第２のパルス磁場用コイル１６）または第１の空芯コイル１２（第２の空芯コイル１３）のいずれかへ切り替えるためのスイッチを構成している。
【００４６】
また、可動片２１ｄ、接点２１ｅおよび接点２１ｆ（可動片２１ｉおよび接点２１ｊ）は、第１の空芯コイル１２（第２の空芯コイル１３）を直流電源１９またはパルス電源２０のいずれかへ接続切り替えするためのスイッチを構成している。可動片２１ｇおよび接点２１ｈは、直流電源１９の他方の出力端と第２の空芯コイル１３との間に介挿されている。なお、スイッチ２１としては、機械的にスイッチング動作が行われる機械式スイッチ（マグネットスイッチ等）の他に、サイリスタ等からなる無接点スイッチなどを用いてもよく、その種類は問わない。
【００４７】
つぎに、図３を参照して磁気天秤５０について詳述する。この磁気天秤５０は、ファラデー法の原理を応用したものであり、記録媒体１７の磁気モーメントが磁気勾配により受ける力を検出することで、記録媒体１７の残留磁化を検出するためのものである。ここで、磁気天秤５０は、磁気勾配（１１０Ｏｅ／ｃｍ（８７５ｋＡ／ｍ2 ））が一定であれば高感度（磁気モーメントの検出感度：２×１０-9Ａｍ2 （１×１０-6ｅｍｕ（１×１０-5Ａｍ2 ）））の検出器として作用する。この磁気勾配を一定にするために、第２の空芯コイル１３および第１の空芯コイル１２が用いられる。磁気天秤５０において、天秤棒２３は、支点２４で支えられており、一端２３ａ、他端２３ｂにそれぞれ作用する力の差に応じてシーソ運動する。なお、天秤棒２３の一端２３ａ、他端２３ｂにそれぞれ作用する力が等しい場合、すなわち均衡した場合には、天秤棒２３は平行姿勢に維持される。
【００４８】
また、天秤棒２３の一端２３ａには、クランプ棒２５を介して記録媒体１７が吊設されており、同様にして他端２３ｂには、錘２６が吊設されている。可動コイル２７は、直角をなすようにして天秤棒２３に固定されており、かつ近傍に配設された磁石２９による磁場中に位置している。この可動コイル２７は、後述する電流制御部３１から供給される電流と磁石２９による磁場との相互作用で生じるローレンツ力により、天秤棒２３を支点運動させる役目をしている。ミラー２８は、可動コイル２７と同様にして直角をなすように天秤棒２３に固定されている。すなわち、上述した天秤棒２３、可動コイル２７およびミラー２８は、一体化されており、一端２３ａ、他端２３ｂにそれぞれ作用する力の不均衡、可動コイル２７に作用するローレンツ力により動かされるのである。
【００４９】
光てこ３０は、光をミラー２８に対して照射する発光部と、ミラー２８からの反射光を受光する受光部とを備えており、ミラー２８に対向配置されている。この光てこ３０は、反射光の受光点と定位置とのずれ量をフィードバック信号として電流制御部３１へフィードバックする。電流制御部３１は、光てこ３０からのフィードバック信号を受けて、上記ずれ量がゼロとなるように可動コイル２７に供給すべき電流の大きさを調整することにより、天秤棒２３を平衡状態に維持する。このようなフィードバック制御を行った結果、天秤棒２３が平衡状態にある場合、電流制御部３１の出力電流（可動コイル２７を流れる電流）は、記録媒体１７の磁気モーメントが磁気勾配によってうける力に比例する。なお、差動増幅器３２については後に後述する。したがって、この場合、差動増幅器３２は磁気天秤５０に設けられていないものとする。
【００５０】
演算部３３は、電流制御部３１より入力される電流から記録媒体１７の磁気特性（残留磁化、異方性磁場の分布、容易軸の分散等）を測定結果として求めるとともに、予め記録媒体１７における磁気特性をモデル計算した結果と上記測定結果とを比較する。ここで、図７を参照して上記モデル計算による記録媒体１７の磁気特性（残留磁化）の一例を示す。この図に示す残留磁化の特性において、横軸は、印加される磁場Ｈと異方性磁場Ｈk との比（Ｈ／Ｈk ）であり、縦軸は、記録媒体１７の残留磁化Ｍr と飽和残留磁化Ｍrsとの比（Ｍr ／Ｍrs）である。ここで、上記異方性磁場Ｈk は、サンプル（記録媒体１７）固有のパラメータである。
【００５１】
また、特性線ａは、記録媒体１７における垂直磁化膜に対して膜面垂直方向に磁場Ｈを印加した場合の例であり、特性線ｂは、記録媒体１７における面内磁化膜に対して膜面内（０°）に磁場Ｈを印加した場合の例である。また、特性線ｃは、同面内磁化膜に対して４５°の方向から磁場Ｈを印加した場合の例であり、特性線ｄは、同垂直磁化膜に対して４５°の方向から磁場Ｈを印加した場合の例である。この図７に示す磁気特性（残留磁化特性）は、記録媒体１７における磁気特性を示すパラメータ、磁場Ｈの条件等をコンピュータシミュレーションにかけて求められたものであり、この磁気特性（残留磁化特性）のデータは、予め演算部３３の記憶部（図示略）に保持されている。
【００５２】
つぎに、図４および図５を参照してＫｅｒｒ効果測定装置３４について詳述する。このＫｅｒｒ効果測定装置３４は、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３により記録媒体１７に対して高速変化する外部磁場が印加されている状態における記録媒体１７の磁気特性（磁化特性）の測定に用いられる。このＫｅｒｒ効果測定装置３４は、記録媒体１７に対してレーザ光Ｌａを照射することで反射レーザ光Ｌｂの偏光面が、記録媒体１７の磁化方向に対応して回転するというＫｅｒｒ効果を利用することで、記録媒体１７の磁気特性を測定するものである。
【００５３】
図５に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４は、発光系としてレーザ光Ｌａを発生する光源３５、このレーザ光Ｌａを単波長光に分光する分光器３６、レーザ光Ｌａを直線偏光に変換してこれを記録媒体１７へ導く偏光子３７を備えている。また、受光系としては、記録媒体１７からの反射レーザ光Ｌｂの直線偏光成分間に４分の１波長の光路差を与えるλ／４波長板３８、ファラデー効果により反射レーザ光Ｌｂの振動面を回転させるファラデー素子３９、検光子４０、該検光子４０の出力光を電気信号に変換する光検出器４１を備えている。
【００５４】
さらに受光系としては、光検出器４１の出力信号を増幅する前置増幅器４２、前置増幅器４２の出力信号を狭帯域であってかつ高利得で増幅するロックインアンプ（位相固定型増幅器）４３、ロックインアンプ４３の出力信号のフィードバックを受けて低周波信号を発生する低周波発振器４４、この低周波信号を増幅してファラデー素子３９へ電流フィードバックする低周波増幅器４５を備えている。このＫｅｒｒ効果測定装置３４は、Ｋｅｒｒ回転角を受けて回転してくる反射レーザ光Ｌｂをファラデー素子３９により補償する零位法測定を行うものである。
【００５５】
具体的には、光検出器４１の出力信号がゼロになるように、前置増幅器４２、ロックインアンプ４３、低周波発振器４４および低周波増幅器４５からなるフィードバックループによりファラデー素子３９へ供給する電流により記録媒体１７における偏光面の回転を打ち消している。すなわち、ファラデー素子３９の電流とＫｅｒｒ回転角との対応関係を定義付けておくことにより、ファラデー素子３９の電流からＫｅｒｒ回転角を求めることができる。ここで、偏光子３７としては、消光比の高いものが用いられており、これにより、感度が向上する。また、ファラデー素子３９の電流は、Ｋｅｒｒ効果測定装置３４の検出結果として図４に示す演算部３３に入力される。この演算部３３は、上記電流からＫｅｒｒ回転角を求め、さらには記録媒体１７の磁気特性を求める。
【００５６】
つぎに、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０を用いた測定方法について図６に示すフローチャートを参照しつつ説明する。まず、図１に示す検出器１８として、図３に示す磁気天秤５０を容器１４の上端部にセットする。ここで、磁気天秤５０を用いるのは、記録媒体１７が薄膜であることから磁気モーメントの値が微小であり、これを高感度で検出するためである。なお、前述したＶＳＭは、感度が低いため精度の面からこの測定に適さず、ＳＱＵＩＤは、高価な液体ヘリウムを使用するため経済性の面を考慮すれば一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置に劣る。
【００５７】
また、このセット状態においては、クランプ棒２５の先端部分には薄膜の記録媒体１７が取り付けられている。すなわち、記録媒体１７は、クランプ棒２５を介して天秤棒２３の一端２３ａに吊設されている。また、記録媒体１７の配設位置は、図２に示すようにホルダ（図示略）により、磁場Ｈに対して所定の角度（０°、４５°、９０°）をもって調節される。なお、記録媒体１７の配設位置は、上記角度（０°、４５°、９０°）に拘らす、任意の角度にも調整可能である。さらに、クランプ棒２５の先端部分に角度調整機構を設けることで、ホルダ（図示略）を省略してもよい。
【００５８】
そして、図６に示すステップＳ１では、記録媒体１７に対して正方向のパルス磁場を印加する。具体的には、制御部２２により、スイッチ２１における可動片２１ａが接点２１ｃ側に接とされた後、パルス電源２０のサイリスタ（図示略）がターンオンとされる。これにより、パルス電源２０からは、スイッチ２１を介して第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６へ急峻な立ち上がり特性を有する正方向のパルス電流が供給される。ここで、コンデンサバンクのキャパシタンスをＣ、充電電圧をＶ、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６のインダクタンスをＬ、抵抗成分をゼロとすると、パルス電流のパルス幅ｗおよびピーク電流Ｉp は、つぎの（１）式および（２）式で表される。
ｗ＝π√（ＬＣ） ・・・・（１）
Ｉp ＝Ｖ√（Ｃ／Ｌ） ・・・・（２）
なお、ピーク電流Ｉp は、サイリスタの許容電流値を超えない値とされている。
【００５９】
そして、正方向のパルス電流が第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に入力されると、高速で正方向に変化するパルス磁場が記録媒体１７に作用することで、磁化される。ここで、磁気記録媒体特性測定装置１０においては、ピーク磁場が１０3 ｋＶＡ／ｍｍ、立ち上がり時間が１００ｎｓ〜１００ｍｓ、パルス幅が０．６ｍｓｅｃ〜２５ｍｓｅｃという極めて高速に変化するパルス磁場を記録媒体１７に作用させることができる。
【００６０】
そして、パルス磁場の印加により記録媒体１７が磁化されると、ステップＳ２では、記録媒体１７の残留磁化ＭR が測定される。具体的には、パルス磁場が印加された後において、制御部２２は、直流電源１９の一方の出力端から正方向の電流が出力されるとともに、他方の出力端から負方向の電流が出力されるように直流電源１９を制御する。つぎに、制御部２２は、スイッチ２１の可動片２１ｄを接点２１ｆ側に接とするとともに、可動片２１ｇを接点２１ｈ側に接とする。
【００６１】
これにより、直流電源１９の一方の出力端からは、正方向の電流がスイッチ２１を介して第１の空芯コイル１２へ供給されるとともに、他方の出力端からは負方向の電流がスイッチ２１を介して第２の空芯コイル１３へ供給される。すなわち、この場合には、第１の空芯コイル１２と第２の空芯コイル１３とにそれぞれ逆向きの電流が供給されているのである。なお、上述とは逆に第１の空芯コイル１２に対して負方向の電流を供給するとともに、第２の空芯コイル１３に対して正方向の電流を供給するようにしてもよい。
【００６２】
そして、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３に正および負方向の電流がそれぞれ供給されると、第１の空芯コイル１２により発生する磁場の方向と、第２の空芯コイル１３により発生する磁場の方向とが記録媒体１７近傍の空間において逆方向となる。したがって、記録媒体１７近傍の空間は、磁場がゼロであってかつ有限の磁場勾配をもつ空間となる。すなわち、記録媒体１７は、ゼロ磁場であって、全体に亘って均一な鉛直方向の磁場勾配を有する空間に位置する。ここで、磁場をゼロとするのは、記録媒体１７の残留磁化を高感度で測定するためである。
【００６３】
このような状態においては、記録媒体１７の磁気モーメントに比例した力がクランプ棒２５を介して天秤棒２３の一端２３ａに作用し、天秤棒２３は、上記力に応じて、たとえば、一端２３ａ側が下がるとともに他端２３ｂが上がる。これにより、光てこ３０におけるミラー２８からの反射光の受光点が所定の位置からずれ、光てこ３０からは上記ずれ量に応じたフィードバック信号が電流制御部３１へフィードバックされる。
【００６４】
これを受けて電流制御部３１は、可動コイル２７に対する電流値を、上記ずれ量がゼロとなるように調整する。この結果、可動コイル２７に電流に応じたローレンツ力が作用し、天秤棒２３が平衡状態に維持される。このとき、電流制御部３１から演算部３３に出力されている電流の値が記録媒体１７の磁気モーメントに比例するため、演算部３３は、上記電流の値に基づいて、磁気モーメントを得ることで、記録媒体１７の残留磁化ＭR を求める。
【００６５】
そして、第１回目の残留磁化ＭR の測定が終了すると、ステップＳ３では、演算部３３は、残留磁化ＭR が飽和したか否かを判断する。具体的には、演算部３３は、前回測定した残留磁化ＭR と今回測定した残留磁化ＭR とを比較し、両者に差がない場合、ステップＳ３の判断結果を「ＹＥＳ」とする一方、両者に差がある場合、同判断結果を「ＮＯ」として制御部２２に通知する。この場合、ステップＳ３の判断結果が「ＮＯ」、すなわち残留磁化ＭR が飽和していないものとすると、前述したステップＳ１およびステップＳ２の工程が実行される。これにより、記録媒体１７には、正方向パルス磁場が再度印加され（ステップＳ１）、この印加後の残留磁化ＭR が再度測定される（ステップＳ２）。以後、ステップＳ３において判断結果が「ＹＥＳ」となるまで、すなわち記録媒体１７の残留磁化ＭR が飽和するまで上記工程が繰り返される。
【００６６】
そして、ステップＳ３において、前回測定した残留磁化ＭR と今回測定した残留磁化ＭR とに差がなくなると、残留磁化が飽和したものと判断されて判断結果が「ＹＥＳ」とされた後、可動片２１ｄおよび２１ｇが開成状態に制御される。これをうけて、ステップＳ４では、飽和残留磁化された記録媒体１７に対して、ステップＳ１におけるパルス磁場とは逆方向（負方向）のパルス磁場（−Ｈp ）が記録媒体１７に対して印加される。具体的には、ステップＳ４では、制御部２２は、負方向のパルス電流が出力されるようにパルス電源２０を制御した後、サイリスタをターンオンにする。
【００６７】
これにより、負方向のパルス電流が第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に入力され、高速で負方向に変化する逆転パルス磁場が記録媒体１７に作用することで、記録媒体１７が磁化反転される。つぎに、ステップＳ５では、上述したステップＳ２と同様にして、記録媒体１７の残留磁化ＭR を測定する。ここで、ステップＳ４の工程とステップＳ５の工程とがｎ回繰り返される。ステップＳ６では、演算部３３は、ステップＳ５における測定結果からステップＳ３の判断と同様にして、２つの測定結果の間において値が変化しなくなったか否かにより記録媒体１７が磁化反転飽和したか否かを判断する。
【００６８】
この場合、ステップＳ６の判断結果が「ＮＯ」の場合、すなわち記録媒体１７が磁化反転飽和しなかった場合、ステップＳ７では、制御部２２の制御によりパルス電源２０から第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６へ供給するパルス電流のピーク値を増加させた後、ステップＳ１へ戻り、上述した工程が繰り返される。
【００６９】
そして、ステップＳ６において判断結果が「ＹＥＳ」、すなわち記録媒体１７が磁化反転すると、演算部３３は、ステップＳ８へ進み、測定結果を残留磁化ＭR のｎ＝０に外挿する。すなわち、ステップＳ８では、演算部３３は、ステップＳ５において測定された結果に基づいて、逆転パルス磁場印加後の残留磁化ＭR の変化を求める。つぎに、この実際の変化に関する実際のデータから、ステップＳ４において逆転パルス磁場が印加された直後の残留磁化ＭR を推定的に求める。
【００７０】
ここで、残留磁化の変化の過程は、逆転パルス磁場が印加されることでエネルギの高い状態から低い状態へ瞬間的にスイッチする過程と、熱励起による磁場印加時間に依存する過程という２つの過程からなると考えられる。このことから、逆転パルス磁場が印加された直後の残留磁化ＭR を実際のデータから推定して測定結果として求めることにより、上記２つの過程のうち前者の過程の寄与のみを推定することができる。つぎに、演算部３３は、上記測定結果（残留磁化ＭR ）と図７に示すモデル計算による磁気特性（残留磁化）とを比較して、これを最終的な測定結果とする。
【００７１】
ここで、図８および図９を参照して磁気記録媒体特性測定装置１０における測定結果例１および２を示す。図８（ａ）は、図７における特性線ｂで表されるモデル計算結果と、波線で表される実測の測定結果との比較例である。この図に示す横軸は、真空の透磁率μ0 と磁場Ｈとの積であり、縦軸は、残留磁化Ｍr と飽和残留磁化Ｍrsとの比（Ｍr ／Ｍrs）である。また、記録媒体１７としては、膜厚が３６ｎｍであってＣｏＣｒＴａＰｔからなるものである。この図から判るように、磁気記録媒体特性測定装置１０における測定結果は、モデル計算による特性線ｂに近似するものである。
【００７２】
すなわち、磁気記録媒体特性測定装置１０における測定結果は、信頼性が極めて高いということになる。また、演算部３３においては、図８（ａ）に示す特性線ｂとを比較するとにより、図８（ｂ）に示す異方性磁場Ｈk 構成粒子の割合との関係を表す、異方性磁場の分布も求めることができる。ここで、上記異方性磁場Ｈk は、２Ｋu （異方性エネルギ）／Ｍ（磁化）なる式から求められるものであり、上記異方性エネルギＫu は、試料（記録媒体１７）固有の値をとる。
【００７３】
また、図９（ａ）および（ｂ）に示す測定結果は、記録媒体１７の面内磁化膜に垂直方向に磁場を印加した場合のものである。図９（ａ）は、ガラスの上に形成されたＣｏＣｒＰｔＴａであって膜厚が３６ｎｍの記録媒体１７と、Ｎｉ−Ｐ上に形成されたＣｏＣｒＰｔＴａであって膜厚が２０ｎｍの記録媒体１７という異なる形態の試料に関するヒステリシス特性である。ここで、図９（ａ）に示す横軸は磁場Ｈであり、縦軸は記録媒体１７の磁化Ｍと飽和磁化Ｍs との比（Ｍ／Ｍs ）である。また、演算部３３においては、図９（ａ）に示す測定結果から図９（ｂ）に示す容易軸θの分散も求めることができる。ここで容易軸θは磁化が向きやすい方向である。
【００７４】
つぎに、残留磁化が飽和した記録媒体１７に対して、高速で逆転磁場を印加することで、高速磁場変化時における磁化の緩和過程を測定する方法について説明する。この測定は、記録媒体１７において、実際の記録ビットのように反磁場が作用している状態において磁気記録の安定性を評価するのに適している。図４において、前述したステップＳ１〜ステップＳ３（図６参照）の工程により記録媒体１７が飽和残留磁化状態にあるものとする。この状態において、制御部２２は、直流電源１９の２つの出力端から共に同方向の電流を出力するように直流電源１９を制御した後、可動片２１ｄを接点２１ｆ側に接にするとともに、可動片２１ｇを接点２１ｈ側に接とする。そして、所定時間が経過すると制御部２２は、可動片２１ｄおよび可動片２１ｇを開く。
【００７５】
これにより、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３には、共に同方向の電流が流れ、記録媒体１７に定常磁場が作用する。この定常磁場は、正方向から負方向へ高速に変化した後、急激にゼロに近づく。ここで、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３としては、定常磁場の変化速度が遅くても良い場合には、超伝導コイル（５×１０3 ｋＡ／ｍを発生可能）が用いられ、比較的速い磁場変化が好ましいときには常伝導コイル（１×１０3 ｋＡ／ｍを発生可能）が用いられる。また、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３として、内径が５０ｍｍの銅線コイルに３０Ａの電流を流すことにより、０．２６Ｔの定常磁場が発生した。さらに第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３を液体窒素で冷却することにより、定常磁場は、約１Ｔにも達した。
【００７６】
そして、定常磁場が急激にゼロに近づくと、記録媒体１７における残留磁化が緩和過程により変化する。ここで、定常磁場による高速磁場を逆転してから停止させるまでの記録媒体１７における残留磁化特性、および停止後（緩和過程）の残留磁化特性は、図４に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４により測定される。すなわち、記録媒体１７にレーザ光Ｌａ（直線偏光）が入射されて、このレーザ光Ｌａが反射レーザ光Ｌｂとして反射されると、反射レーザ光Ｌｂの振動面が記録媒体１７の磁化に比例して回転する。この回転角（Ｋｅｒｒ回転角）は、前述したようにファラデー素子３９の電流に比例する。したがって、図４に示す演算部３３は、上記ファラデー素子３９の電流に基づいて、記録媒体１７の残留磁化特性を求める。
【００７７】
ここで、Ｋｅｒｒ効果測定装置３４の構成としては、Ｋｅｒｒ効果を利用するものであれば、図５に示す構成以外のものでも適用可能である。たとえば、別の構成例としては、測定時間が多少かかるが、検光子を回転させる消光法を採用したもの、高速磁化変化を直接測定すべく、検光子を適当な角度に設定し透過光の光強度を検出する構成のものがある。
【００７８】
さらに、高速磁化変化をとらえるものとしては、繰り返し周波数の高い短パルスレーザを発生する短パルスレーザを光源とし、それぞれのパルスレーザに対して光検出を行った後、この検出結果を高速ディジタルスコープに取り込むようにしてもよい。この高速ディジタルスコープにおいては、記録媒体１７における面内磁化膜および垂直磁化膜に関して、縦Ｋｅｒｒ効果、横Ｋｅｒｒ効果の各測定にも適用可能である。
【００７９】
なお、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０においては、図１に示すスイッチ２１の可動片２１ａを接点２１ｂ側に接、可動片２１ｄを接点２１ｅ側に接、および２１ｉを接点２１ｊ側に接とすることにより、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３に対してパルス電源２０からのパルス電流を供給するようにしてもよい。この場合には、比較的長いパルス幅のパルス磁場が得られる。
【００８０】
以上説明したように、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０によれば、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６を設けて、高速に変化する磁場を記録媒体１７に対して作用させているので、記録媒体１７を実際に磁気ディスク装置に組み込んだときの実用条件に近い条件で磁気特性（残留磁化特性）の測定を行うことができる。また、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０によれば、検出器として高感度の磁気天秤５０（Ｋｅｒｒ効果測定装置３４）を用いているため、上記実用条件下であってかつ高精度の測定結果（図８（ａ）参照）を得ることができる。
【００８１】
以上、本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成例はこの一実施の形態に限られるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。たとえば、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０においては、図３に示す差動増幅器３２を設け、この差動増幅器３２の出力に基づいて、記録媒体１７の磁気特性を測定するように構成してもよい。すなわち、この差動増幅器３２を用いた場合には、記録媒体１７近傍の磁場勾配の向きを正方向にしたときの電流制御部３１の出力と、上記磁場勾配の向きを負方向にしたときの電流制御部３１の出力との差が増幅され、この差が演算部３３に入力される。すなわち、この場合には、上記差をとることにより、磁気天秤５０におけるドリフトによる誤差成分がキャンセルされるため、演算部３３における測定結果がより高精度になる。また、一実施の形態においては、磁気天秤５０とＫｅｒｒ効果測定装置３４とを入れ替えて測定を実施してもよい。
【００８２】
また、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０においては、図４に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４に代えて、図１０に示す構成の検出器を用いてもよい。この検出器は、交流電源６０、クランプ棒６１、圧力伝達板６２、ピエゾ素子６３、支持台６４およびロックインアンプ６５から構成されている。上記交流電源６０は、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６に対して交流電流を供給することにより、交番力を記録媒体１７に対して発生させる。クランプ棒６１は、その上端に圧力伝達板６２がつながれており、その下端に記録媒体１７がホルダ（図示略）を介してつながれている。上記圧力伝達板６２は、印加圧力に応じた電圧を発生するピエゾ素子６３を介して、容器１４の上端部の支持台６４に支持されている。ロックインアンプ６５は、ピエゾ素子６３の出力電圧を高利得で増幅し、これを演算部３３へ出力する。
【００８３】
上記構成において、第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３により記録媒体１７に磁場ゼロであって有限の磁場勾配を有する空間が記録媒体１７の周りに形成されている状態で、交流電源６０から第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６へ交流電流が供給されると、交番力が記録媒体１７に作用する。これにより、上記交番力は、クランプ棒６１および圧力伝達板６２を介して支持台６４に伝達され、ピエゾ素子６３からは、上記交番力に応じた電圧がロックインアンプ６５へ出力される。この電圧は、ロックインアンプ６５により増幅された後、演算部３３に入力され、演算部３３では、記録媒体１７の磁気特性が得られる。ここで、ピエゾ素子６３を用いていることにより、磁気天秤５０に比してドリフト等の影響が受けにくくなることから、さらに検出感度（測定精度）を向上させることができる。
【００８４】
さらに、上述した一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０においては、図１に示す第１の空芯コイル１２および第２の空芯コイル１３によりゼロ磁場（磁場勾配）および定常磁場の双方を発生可能に構成したが、これに限定されることなく、図１１に示すようにゼロ磁場（磁場勾配）発生用のコイル（第１の磁場勾配用コイル７０および第２の磁場勾配用コイル７１）と、定常磁場発生用のコイル（第１の常磁場用コイル７２および第２の常磁場用コイル７３）とを別に設ける構成としてもよい。
【００８５】
図１１では、第１のパルス磁場用コイル１５および第２のパルス磁場用コイル１６の外側に第１の磁場勾配用コイル７０および第２の磁場勾配用コイル７１が同軸配置されており、さらに第１の磁場勾配用コイル７０および第２の磁場勾配用コイル７１の外側に第１の常磁場用コイル７２および第２の常磁場用コイル７３が同軸配置されている。また、図１１において、第１の磁場勾配用コイル７０および第２の磁場勾配用コイル７１には、逆方向の電流がそれぞれ供給される一方、第１の常磁場用コイル７２および第２の常磁場用コイル７３には、同方向の電流がそれぞれ供給される。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、パルス磁場印加手段により磁気記録媒体に印加されるパルス磁場が実用条件に近い条件で高速変化しており、かつ測定手段において、磁気モーメントが磁場勾配により受ける力を検出する原理により、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８７】
また、本発明によれば、パルス磁場印加手段により磁気記録媒体に印加されるパルス磁場が実用条件に近い条件で高速変化しており、かつ、測定手段において、Ｋｅｒｒ効果を利用して光の偏光状態の検出結果に基づいて、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００８８】
また、本発明によれば、パルス磁場印加手段により、１００ｎｓ〜１００ｍｓという極めて高速に変化するパルス磁場が磁気記録媒体に印加される。したがって、たとえば、ハードディスク装置等における実用条件に極めて近い条件で磁気特性の測定を行うことができるという効果を奏する。
【００８９】
また、本発明によれば、角度調整手段により、磁気記録媒体の配設角度を任意の角度調整するように構成したので、角度成分が存在する実際のヘッド磁界を擬似的に作り出すことができるため、実用条件に即することはもとより、測定方法のバリエーションを増やすことができるという効果を奏する。
【００９０】
また、本発明によれば、磁場勾配生成手段によりゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間が生成されるため、パルス磁場印加後の磁気記録媒体における残留磁化（磁気特性）を極めて正確に測定することができるという効果を奏する。
【００９１】
また、本発明によれば、定常磁場生成手段により定常磁場を磁気記録媒体に作用させることができるため、定常磁場（外部磁場）中における磁気記録媒体の磁気特性をも測定することができ、汎用性を向上させることができるという効果を奏する。さらに、本発明によれば、Ｋｅｒｒ効果を利用した場合、定常磁場中における磁気特性の変化も測定可能であるという効果を奏する。
【００９２】
また、本発明によれば、パルス磁場印加工程において磁気記録媒体に印加されるパルス磁場が実用条件に近い条件で高速変化しており、かつ測定工程において、磁気モーメントが磁場勾配により受ける力を検出する原理により、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００９３】
また、本発明によれば、パルス磁場印加工程において磁気記録媒体に印加されるパルス磁場が実用条件に近い条件で高速変化しており、かつ、測定工程において、Ｋｅｒｒ効果を利用して光の偏光状態の検出結果に基づいて、磁気特性の測定が行われるため、従来の検出コイルの場合に比して、磁気モーメントが非常に小さい磁気記録媒体であっても高い感度が得られる。このように、本発明によれば、実用条件に即した測定結果を得ることができ、しかも測定結果の精度を向上させることができるという効果を奏する。
【００９４】
また、本発明によれば、磁場勾配生成工程において、ゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間が生成されるため、パルス磁場印加後の磁気記録媒体における残留磁化（磁気特性）を極めて正確に測定することができるという効果を奏する。
【００９５】
また、本発明によれば、定常磁場生成工程において定常磁場を磁気記録媒体に作用させることができるため、定常磁場（外部磁場）中における磁気記録媒体の磁気特性をも測定することができることから、汎用性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の構成を示す図である。
【図２】図１に示す記録媒体１７の配設位置を示す側面図である。
【図３】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０において磁気天秤５０を用いた構成を示す図である。
【図４】同一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０において、Ｋｅｒｒ効果測定装置３４を用いた構成を示す図である。
【図５】図４に示すＫｅｒｒ効果測定装置３４の構成を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０を用いた測定方法を説明するフローチャートである。
【図７】図１に示す記録媒体１７のモデル計算による磁気特性を示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の測定結果例１を示す図である。
【図９】同一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の測定結果例２を示す図である。
【図１０】同一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の変形例１を示す図である。
【図１１】同一実施の形態による磁気記録媒体特性測定装置１０の変形例２を示す図である。
【符号の説明】
１０ 磁気記録媒体特性測定装置
１２ 第１の空芯コイル
１３ 第２の空芯コイル
１５ 第１のパルス磁場用コイル
１６ 第２のパルス磁場用コイル
１８ 検出器
１９ 直流電源
２０ パルス電源
２１ スイッチ
３３ 演算部
３４ Ｋｅｒｒ効果測定装置
５０ 磁気天秤
Claims (9)
- 磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加手段と、
前記パルス磁場印加後において、前記磁気記録媒体の磁気モーメントが磁場勾配により受ける力に基づいて、前記磁気特性を測定する測定手段と、
前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間を定常磁場とする定常磁場生成手段と
を備えることを特徴とする磁気記録媒体特性測定装置。 - 磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加手段と、
前記パルス磁場印加後において、Ｋｅｒｒ効果を利用することにより、前記磁気記録媒体の磁気特性を測定する測定手段と、
前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間を定常磁場とする定常磁場生成手段と
を備えることを特徴とする磁気記録媒体特性測定装置。 - 前記パルス磁場印加手段は、立ち上がり時間が１００ｎｓ〜１００ｍｓの範囲となる前記パルス磁場を前記磁気記録媒体に対して印加することを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体特性測定装置。
- 前記磁気記録媒体の配設角度を前記パルス磁場に対して任意の角度に調整する角度調整手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の磁気記録媒体特性測定装置。
- 前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間をゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間とする磁場勾配生成手段を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の磁気記録媒体特性測定装置。
- 前記磁気記録媒体は、硬磁性材料、半硬磁性材料より構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の磁気記録媒体特性測定装置。
- 磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加工程と、
前記パルス磁場印加後において、前記磁気記録媒体の磁気モーメントが磁場勾配により受ける力に基づいて、前記磁気特性を測定する測定工程と、
前記パルス磁場印加工程と前記測定工程との間に、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間を定常磁場とする定常磁場生成工程と
を含むことを特徴とする磁気記録媒体特性測定方法。 - 磁気記録媒体に対して高速変化するパルス磁場を印加するパルス磁場印加工程と、
前記パルス磁場印加後において、Ｋｅｒｒ効果を利用することにより、前記磁気記録媒体の磁気特性を測定する測定工程と、
前記パルス磁場印加工程と前記測定工程との間に、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間を定常磁場とする定常磁場生成工程と
を含むことを特徴とする磁気記録媒体特性測定方法。 - 前記パルス磁場印加工程と前記測定工程との間に、前記パルス磁場印加後の磁気記録媒体の周囲の空間をゼロ磁場および有限の磁場勾配の空間とする磁場勾配生成工程を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の磁気記録媒体特性測定方法。
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