SU554514A1 - Способ контрол однородности цилиндрических тонких магнитных пленок и устройство дл осуществлени способа - Google Patents

Description

а второй выход фазового детектора подключен к второму входу первого сумматора. На фиг. 1 показан график приращени  амплитуды и фазы напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. от изменени  толщины и индукции насыщени  магнитного сло  пленки; на фиг. 2 - блок-схема установки, реализующей предлагаемый способ контрол  однородности цилиндрических тонких магнитных пленок вдоль их образующей. Кривую намагничивани  участка цилиндрической тонкой магнитной пленки вдоль образующей (вдоль оси трудного намагничивани ) можно представить в виде ломаной линии, первый участок который проходит через начало координат под углом, а второй параллелен оси абсцисс. Пересечение обоих участков происходит в точке с координатами Я/,, BS (Hh - поле анизотропии, BS - индукци  насыщени ). При воздействии на пленку синусоидального пол  происходит перемагничивание ее вдоль оси трудного намагничивани , при этом индукци  (Bs) в пленке измен етс  в соответствии с кривой намагничивани  по гармоническому закону только на линейном участке кривой. На втором участке кривой индукци  в пленке цг измен етс  по гармоническому закону и в ее составе по вл ютс  высшие нечетные гармоники , из которых максимальной амплитудой обладает треть  гармоника. В составе вторичной э.д.с. перемагничивающего тока также по вл ютс  гармонические составл ющие. Выражение дл  амплитуды напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. имеет вид .. 16i..lO-«A f4/ rf l-(Yf (1) J J где / - частота перемагничивающего тока; Етг - амплитуда напр жени  третьей гармоники; Л - число витков вторичной обмотки намагничивающего устройства; BS -индукци  насыщени  магнитной пленки; R - радиус проволочной подложки; d - толщина сло  магнитной пленки; Я/i - поле анизотропии пленки; Нт - амплитуда перемагничивающего пол . Выражение дл  мгновенного значени  напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. можно записать в виде е, .,„, sin (w, + тв) где - начальный фазовый сдвиг. Из выражений 1 и 2 видно, что при одновременном изменени  толщины d и магнитной индукции 5s участков пленки по длине контролируемого образца амплитуда и фаза напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с  вл ютс  функци ми переменных т. р, (d, 5,) и t т, (и, В,) при f const и Яй Я„,, Номинальным значени м толщины ном и магнитной индукции насыщени  Bs соотБвтствуют значени  амплитуды и фазы напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. Еот, и 1|)о (фиг. 1). Возможность раздельного определени  толщины d и магнитной индукции насыщени  Ss участков контролируемого образца ЦТМП по длине основана на различном характере изменений амплитуды и фазы напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. при изменении толщины и магнитной индукции участков этого образца по длине. Если воспользоватьс  системой координат (Е), то малому изменению параметров Ad и ABs соответствуют отрезки пр мых, расположенных в плоскости (oj), Е) соответственно под углами ф1 и ф2 к оси Е (фиг. 1). С учетом этого систему уравнений (3) можно предстаВИТЬ в виде Еп, -Еот, + /«lAa cos -f i -j- /WjAS cos pa, (jj ), -f- т,Лй sin (fi -f sin «pa, (4-) где Ad и ABs - соответственно положительные приращени  толщины и магнитной индукции насыщени  участка контролируемого образца ЦТМП; mi, m2, /Пз и ОТ4 - масштабные коэффициенты , имеющие размерности от, 5/мкм, те, й/Г, те, град/мкм, т град/Г. Если амплитуду напр жени  Е-т умножить на коэффициент т4з1пф2, а фазу этого напр жени  умножить на коэффициент /Пгсозф2, то разность полученных после преобразований сигналов зависит лишь от приращений толщины магнитного сло  контролируемого участка ЦТМП, т. е. (Ет, Еот,) т sin 9, - (;) - ф,) /йа cos ср, d ( sin «fa cos cpj - m,n, sin f cos (p,), Ш - М ( Sin , COS f 1 - -/ttjOT, sin piCos(f,.(5) Аналогичным образом можно получить разность сигналов, завис щую лишь от изменени  магнитной индукции, т. е. Шв, - А5 sin , cos pi - - /и,да, sin ср,. Коэффициенты вычисл ют следующим образом: измер ют амплитуду (Еот,) и фазу (фо) апр жени  третьей гармоники вторичной . д.с., соответствующие номинальной толщине () магнитного сло  и номинальной индукии насыщени  (Bs участка контрольного бразца ЦТМП; измер ют амплитуду („ d) фазу (ofd) напр жени  третьей гармоники торичной э.д.с., соответствующие известной толщине (d) магнитного сло  и номинальной индукции насыщени  (В ) участка контрольного образца ЦТМП; измер ют амплитуду («„ BS и фазу (г13д ) напр жени  третьS ей гармоники вторичной э.д.с., соответствующие номинальной толщине () магнитного сло  и известной индукции насыщени  (Bs) участка контрольного образца ЦТМП; определ ют приращени  амплитуды и фазы напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. от изменени  толщины (Ad) магнитного сло  и индукции насыщени  участков контрольных образцов ЦТМП ,d Em,d - Earn,; - to EmA Eom, - d), ; вычисл ют коэффициенты т, COS р, ДЯ.„ BSДФй ffl.COSep rr: ; ОТ, Sin ср, Определение приращени  толщины магнитного сло  (Ас) индукции насыщени  (ABs) участков контролируемых образцов ЦТМП по отнощению к номинальным значени м толщины (Ином) и индукции насыщени  (Bs ) производ т в таком пор дке: измер ют амплитуду (Ет,) и фазу (ij)) напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с.; из выражений (5) и (6) определ ют требуемые значени  At и ASs, которые могут быть определены из графического построени  (фиг. 1). Дл  этого измер ют амплитуды и фазы напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. в соответствии с выражени ми (1-5) дл  вычислени  коэффициентов . По измеренным значени м амплитуд и фаз напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. в выбранном масщтабе на график нанос т точки О, В и С. Через точки О и В, О Е С провод т отрезки пр мых, которые  вл ютс  направлени ми изменени  малых приращений толщин (М) магнитного сло  и индукции насыщени  (A5s) участков образцов ЦТМП; измер ют амплитуду (Ет,) и фазу (ф) напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с..соответствующих толщине (d) магнитного сло  и индукции насыщени  (ABs) участков контролируемого образца; по измеренным значени м амплитуды (Ет,) и фазы (ф) напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. на график нанос т точку Л; через точку А провод т отрезки пр мых, параллельные отрезкам ОВ и ОС; точки пересечени  проведенных через точку А отрезков пр мых с отрезками пр мых ОВ и ОС проектируют на координатные оси; из отсекаемых на координатных ос х отрезков определ ют соответствующие прираще1Г11  амплитуд (Л/;„„й п АЕ,,,, Б) и флз (А-фй и Афд) напр жени третьей гармоники вторичной э.д.с.; приращени  толщины (Ad) магнитного сло  и индукции насыщени  (ABs) участков образцов ЦТМП определ ют из выражений или М MZ sin It nil COS fl ИЛИ Д5, -f т cos ср2 «4Sin 2 Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 синусоидального напр жени , усилитель 2 мощности, проходной датчик 3, состо щий из длинной первичной обмотки и короткой вторичной обмотки, избирательный усилитель 4, на выходе которого подключаютс  последовательно соединенные амплитудный детектор 5 и первый сумматор 6, и последовательно соединенные фазовый детектор 7 и второй сумматор 8. Выход первого сумматора б подключен к одному входу блока 9 регистрации, к другому входу которого подключен выход второго сумматора 8. Второй выход амплитудного детектора 5 подключен к второму входу второго сумматора 8, а второй выход фазового детектора 7 - к второму входу первого сумматора 6. Устройство работает следующим образом. С помощью генератора 1, усилител  2 мощности и датчика 3 создаетс  переменное синусоидальное поле, перемагничивающее испытуемые участки пленки, при помещении образца цилиндрической тонкой магнитной пленки в отверстие датчика до насыщспн  вдоль трудной оси памагнмчиванп . Из напр жени  вторичной обмотки датчика 3 выдел етс  и усиливаетс  избирател1;ным усилителем 4 гармоника . Напр жение третьей гармоники вторичной э.д.с. с выхода избирательного усилител  4 поступает на амплитудный детектор 5 и фазо1 ый детектор 7. После детектировани  уровни напр жений, соответствующие поминальным значени м толщины fifuoM и индукции насыщени  BS участка цилиндрическои тонкой магнитной пленки, компенсируютс  опорными напр жени ми, а уровни напр жений, соответствующие приращени м толщины Arf и индукции насыщени  ABs участков ЦТМП, умножаютс  на коэффициенты и с выходов детекторов 5 и 7 поступают на входы сумматоров б и 8. С выхода амплитудного детектора 5, соединенного последовательно с входом первого сумматора б, поступает напр жение, умноженное на коэффициент т431иф2, а с второго выхода амплитудного детектора 5, подключенного к второму входу второго сумматора 8, поступает напр жение, умноженное на коэффициент т,Щ. С выхода фазового детектора 7, соединенного последовательно с входом второго сумматора 8, поступает папр жение, умноженное i.i;i коэффициент /nicostpi, а с второго выхода

фазового детектора 7, подключенного к второму входу первого сумматора 6, поступает напр жение, умноженное на коэффициент

т2СОЗф2.

В сумматорах 6 и 8 эти напр жени , предварительно умноженные в детекторах 5 и 7на соответствующие коэффициенты, суммируютс  между собой.

Напр жение, завис щее только от изменений толщины d участка ЦТМП, с выхода сумматора 6 подаетс  на один вход блока регистрации , а напр жение, завис щее только от изменений индукции насыщени  BS участка ЦТМП, с выхода сумматора 8 подаетс  на другой вход блока регистрации.

Измеренные в блоке регистрации значени  напр л ений, завис щих только от изменени  толщины Ad и только от изменени  индукции насыщени  ABs участков ЦТМП по графикам или таблицам, перевод тс  в величины измер емых толщины и индукции насыщени  пленки или отсчитываютс  по отградуированным щкалам стрелочных приборов блока регистрации .

Перед началом измерений устройство настраиваетс  по контрольным образцам ЦТМП в следующем пор дке.

В отверстие датчика 3 помещаетс  образец ЦТМП с номинальными значени ми толщины duoM и индукции насыщени  BS. Опорными напр жени ми в детекторах 5 и 7 компенсируютс  напр жени , соответствующие номинальным значени м толщины и индукции насыудени , а показани  щкал стрелочных приборов блока регистрации устанавливаютс  на необходимые значени .

В отверстие датчика 3 помещаетс  образец ЦТМП с номинальным значением толщины rfjioM и известным значением индукции насыщени  BS, отличающимс  от Bs. Изменением величины напр жени  на втором выходе фазового детектора 7 устанавливаетс  на выходе сумматора 6 напр жение, соответствующее показани м щкалы стрелочного прибора блока регистрации номинальной толщины ном образца ЦТМП.

В отверстие датчика 3 помещаетс  образец ЦТМП с номинальным значением индукции насыщени  Й5„о„ и известным значением толщины d, отличающимс  от . Изменением величины напр жени  на втором выходе амплитудного детектора 5 устанавливаетс  на выходе сумматора 8 напр жение, соответствующее показани м щкалы стрелочного прибора блока регистрации номинальной индукции насыщени  5s „ образца ЦТМП. Изменением величины напр жени  на первом выходе амплитудного детектора 5 устанавливаетс  на выходе сумматора 6 напр жение, соответствующее показани м щкалы стрелочного прибора блока регистрации известной толщины образца ЦТМП.

В отверстие датчика 3 помещаетс  образец ЦТМП с номинальным значением толщины flfnoM и известным значением индукции насыщени  BS, отличающимс  от Bs Изменением величины напр жени  на первом выходе фазового детектора 7 устанавливаетс  на выходе сумматора 8 напр жение, соответствующее показани м щкалы стрелочного прибора блока регистрации известной индукции насыщени  образца ЦТМП. Изменением величины напр жени  на втором выходе фазового детектора 7 подстраиваетс  величина напр жени  на выходе сумматора 6.

При необходимости описанные операции повтор ютс .

Изменени  величины напр жений до необходимых значений на выходах амплитудного детектора 5 и фазового детектора 7 при настройке устройства по контрольным образцам ЦТМП  вл ютс  операци ми экспериментального определени  соответствующих коэффициентов и умножени  на них детектируемых амплитуды и фазы напр жени  третьей гармоники вторичной Э.Д.С., поступивщих на вход детекторов 5 и 7. .

Claims (2)

1.Способ контрол  однородности цилиндрических тонких магнитных иленок вдоль образующей путем намагничивани  их переменным полем и измерением амплитуды третьей

гармоники вторичной Э.Д.С., отличающийс  тем, что, с целью упрощени  раздельного контрол  отдельных параметров участков пленки, фиксируют амплитуду переменного намагничивающего тока, преобразуют амплитуду и фазу напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. в пропорциональные сигналы и вычитают из них составл ющие, соответствующие приращению отдельных параметров.

2.Устройство дл  осуществлени  опособа по п. 1, содержащее генератор синусоидального напр жени , усилитель мощности, проходной датчик и избирательный усилитель, соединенные последовательно, и блок регистрации , отличающеес  тем, что оно снабжено последовательно соединенными амплитудным детектором и первым сумматором, а также последовательно соединенными фазовым детектором и вторым сумматором, причем вход амплитудного детектора и вход фазового детектора подключены к выходу избирательного усилител , выход первого сумматора подключен к одному входу блока регистрации , а выход второго сумматора подключен к другому входу блока регистрации, второй

выход амплитудного детектора подключен к второму входу второго сумматора, а второй выход фазового детектора подключен к второму входу первого сумматора.

.

От,

/ /1

I

«