SU555355A1 - Способ измерени коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к неразрушаюшим методам контрол  качества и свойств ферромагнитных материалов, а именно, к определению магнитных характеристик ципиндрических тонких магнитных пленок и

может быть использовано в производстве получени  однородных, по магнитным свойствам , их образцов.

Известен способ измерени  коэрцитивной силы тонких магнитных пленок путем предварительного намагничивани  пленки вдоль оси легкого намагничивани .

При измерении коэрцитивной силы этим способом вдоль оси легкого намагничивани  действуют два импульса пол : один намагничивает пленку до насыщени , другой разрушает это состо ние.

По оси трудного намагничивани  подают импульс пол  опроса, сигнал считывани  с пленки от которого зависит по амплитуде и пол рности от величины разрушающего пол  и обращаетс  в нуль, если разрущающий импульс пол  полностью размагничивает пленку . При атом амплитуда разрушающего пол равна коэрцитивной силе пленки 1 . Не-

достатком данного способа измерени   вл етс  зависимость результатов измерени  от магнитной в зкости, за КОТОРОЙ равенство нулю сигнала считьшани  с пленки обеспечивает при некотором превышении разрушающего пол  по сравнению с истинным значением коэрцитивной силы. Это устран етс  в способе измерени  коэрцитивной си- ты тонких магнитных пленок, в котором разрушение намагниченности пленки вдоль оси легкого намагничивани  осуществл ют полем посто нного тока регулируемой величины .

При измерении коэрцитивной силы этим способом по оси легкого намагничивани  воздействуют двум  пол ми, первым импульсным полем предварительно намагничивают пленку до насыщени , другим полем посто нного тока регулируемой величины разрушают это состо ние. По оси трудного намагничивани  подают импульс пол  опроса магнитного состо ни и пленки. По величине разрущающего пол , при которой сигнал считывани  переходит с пленки через нуль

и мен ет знак, определ ют коэрцитивную сипу пленки.

Сигнал считывани , индуцируемый потоком перемагничивани  пленки и несущий информацию о ее магнитном состо нии,

наблюдают на экране осциллографа, а величину посто нного тока считьшают по шкале , стрелочного прибора.

Преобразвание информации о магнитном состо нии пленки в сигнал считывани  и передачу его дл  наблюдени  на экране осциллографа осуществл ют схемами, в которых образец цилиндрической тонкой магнитной пленки (ЦТМП)  вл етс  их составным элементом 2EJ .

Наблюдение сигнала считывани  на экране осциллографа приводит к тому, что процесс измерени  при этом длителен и утомителен, точность зависит от фиксации оператором момента перехода через нуль сигнала считывани  на экране осциллографа и отсчета величины посто нного тока по шкале стрелочного прибора. Фиксаци  сигнала считывани  по другому индикатору , кроме осциллографа, усложн ет всю аппаратуру контрол .

Преобразование информации о магнитном состо нии пленки в сигнал считывани  и передача его дл  наблюдени  на экране осциллографа схемами, в которых образец ЦТМП  вл етс  их составным элементом, приводит к тому, что кроме сигнала считывани , вызванного потоком перемагничиваки  в пленке наводитс  перемагничиваюшим полем сигнал помехи. Дл  компенсации поме- хи примен ют схемы, настройка которых зависит от переходного сопротивлени  контактов в местах подключени  образца ЦТМП

к другим элементам схем.

Целью изобретени   вл етс  упрощение процесса измерени  коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок и повышение точности.

Это достигаетс  тем, что в известном способе измерени  коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок путем намагничивани  пленки по оси i легкого намагничивани , разрушени  остаточной индукдни пленки вдоль той ойи и опроса маг нитного состо ни  плейки перемагничива- нием ее по оси трудного намагничивани , опрос магнитного состо ни  пленки осуществл ют перемагничиванием ее синусоидальным полем до по влени  во вторичной э.д.с. гормонических составл ющих , выдел ют третью гармонику и в момент уменьшени  напр жени  этой гармоники до нул  регистрируют величину разрушающего поп , соответствующего коэрцитивной

На фиг. 1 а изображена крива  намагничивани  пленки по оси легкого намагничивани  и график изменени  магнитных полей по этой кривой; на фиг. 16 изображена крива  намагничивани  пленки пО оси трудного намагничивани  и график изменени  синусоидального пол  по этой кривой за один период; на фиг. 2 изображена блоксхема установки, позвол ющей осуществит предлагаемый способ измерени  коэрцитивной силы цилиндрических магнитных пленок

Установочным имлульсом. тока 1 (см. фиг. 1а), создающим поле в направлении оси легкого намагничивани , намагничивают пленку до насыщени  в одно из устойчивых состо ний. Регулиру  величину посто нного тока 2, противоположной пол рности импульса тока 1 и создающего пол  также вдоль оси легкого намагничивани , разрушают остаточную индукцию пленки. Затем подают синусоидальный ток опроса, создающий поле 3 (см. фиг. 1б) вдоль оси трудного намагничивани .

При воздействии на пленку синусоидального пол  происходит перемагничивакие ее по оси трудного намагничивани . При этом индукци  (в) в пленке измен етс  в соответствии с кривой намагничивани  по гармоническому закону только на линейном участке кривой. На втором участке кривой индукци  в пленке не измен етс  по гармоническому закону и в ее составе по вл ютс  высшие нечетные гармоники , из которых максимальной амллиту- дои 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 :

.г /м 2тЗ/Й

Е ш/16-10 ,(-) J , U)

где Р -амплитуда напр жени  третьей гармоники;

N -число витков вторичной обмотки намагничивающего устройства;

f -частота перемагничивающего тока;

Bg -индукци  насыщени  магнитной пленки;

К -раднус проволочной подложки;

d -толщина сло  магнитной пленки;

UK -поле анизотропии пленки;

-амплитуда перемагничивающего пол .

При достаточно больших значени х пере магничивающего пол  Нт членом в квадратных скобках выражени  fl) можно пре- небречь и после сложных преобразователей получим : 8-1оЛгФ. где Ф. -магнитный поток насыщени  пленки; . BgS (3) где 5 -сечение контролируемого участка пленки. При разрушении до нул  остаточной индукции пленки посто нным полем по оси легкого намагничивани , перемагничивани  пленки по оси трудного намагничивани  не происходит и гармонические составл ющие в индукции пленки не по вл ютс . Гармонические составл ющие во вторичной э.д.с. обусловленные изменением потока перемагничивани  пленки, также не по вл ютс . Таким образом, момент отсутстви  гар- монических составл ющих в индукции пленки и во вторичной э.д.с. при перемагничивании пленки синусоидальным полем по оси трудного намагничивани  и разрущении до нул  остаточной индукции посто нным полем по оси легкого намагничивани , свиде тельствует о величине этого пол , соответ ствует коэрцитивной силе пленки. Величину разрущающего пол  можно определить без выражени  дл  напр женности пол  вокруг проводника с током, т.е.: НПР А (4) где -напр женность пол  на поверхности проводника с током; Э - амплитуда тока, протекающего по проводнику; D -диаметр проводника. В момент разрушени  до нул  остаточной индукции пленки посто нным полем по оси легкого намагничивани  величина разрущающего пол  соответствует коэрцитивной силе пленки, т.е.: Й() где Н - коэрцитивна  сила пленки; D -диаметр проволочной подложки с цилиндрической тонкой магнитной пленкой. Дл  регистрации разрущающего пол , соответствующего коэрцитивной силе пленки , в момент отсутстви  гармонических составл ющих, которые возникают в индук- нии пленки и во вторичной э.д.с. при пере- 55

магничивании пленки по оси трудного намагничивани  переменным синусоидальным полем , из состава вторичной э.д.с. выдел ют третью гармонику и фиксируют уменьщение напр жени  этой гармоники до нул .

ких магнитных пленок по сравнению с существующими способами обеспечивает упрощение процесса измерений, упрощение аппаратуры контрол  и повышение точности измерени . Блок-схема установки, позвол ющей осуществить предлагаемый способ измерени  коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок (см.. фиг. 2), включа- ет источник 1 импульсного намагничивающего тока, источник 2 посто нного тока регулируемой величины, образец с цилиндрической тонкой магнитной пленкой 3, закрепленный в контактных зажимах 4 и 5, резистор 6 амперметр 7, генератор 8 синусоидального напр жени , электронный вольтметр 9, резистор 10,первичную обмотку 11 намагничивающего устройства, вторичную обмотку 12 намагничивающего устройства , избирательный усилитель 13, вольтметр 14. Имлульсное поле Н (см. фиг. 1а), намагничивающее до насыщени  образец пленки 3 по оси легкого намагничивани , соз- -,,-,/ дают током от источника 1. Поле (см. фиг, 1а), разрущающее остаточную индукцию образца пленки 3 (фиг. 2) по оси легкого намагничивани , создают током от источника 2. Величину трка измер ют амперметром 7. Поле Н (фиг. 1б), перемагничиваю- щее образец пленки 3 (см. фиг. 2) по оси трудного намагничивани , создают в первичной обмотке 11 намагничивающего устройства током от генератора 8, Внутренн   вторична  обмотка 12 намагничивающего устройства охватывает образец пленки 3 на участке 1-2 мм. Необходимое значение намагничивающего тока в обмотке 11 устанавливают изменением выходного напр жени  генератора В и контролируют вольтметром 9 на резисторе 10, Третью гармонику из состава вторичной э.д.с. выдел ют и усиливают избирательным усилителем 13. Уменьшение напр жени  третьей гармоники вторичной э.д.с. при увеличении тока в образце ЦТМП 3 от источника 2 фиксируют вольтметром 14. При достижении стрелкой вольтметра 14 нулевого значени  щкалы регистрируют величину тока в образце пленки 3 ам- перметром 7. Величину пол , разрущающего остаточную индуки:ию образца пленки 3 до нул  и соответстующего коэрцитивной силе, определ ют из выражени  ( 2). Использование данного способа измерен   коэрцитивной силы цилиндрических тонФормула изобретени 

Способ измерени  коэрцитивной сипы цилиндрических тонких магнитных пленок путем камагничивани  пленки по оси легкого намагничивани , разрушени  остаточной индукции пленки вдоль этой оси и опроса магнитного состо ни  пленки перемагничиванием ее по оси трудного намагничивани , отличающийс  тем, что, с целью упрощени  процесса измерени  и повышени  точности, опрос магнитного состо ни  пленки осуществл ют перемагничиванием ее синусоидальным полем до по влени  во вторичной Э.Д.С. гарм-онических

составл ющих, выдел ют третью гармонику и в момент уменьшени  напр жени  этой гармоники до нул  регистрируют величину разрушающего пол , соответствующего коэрцитивной силе.

Источники информации, прин тые во вни мание при экспертизе;

1. Авторское свидетельство №168520 М, Кл Об Д 14/01, 18.11.65. (аналог). 2. Сб. Методы измерени  основных параметров цилиндрических тонких магнитных пленок дл  запоминающих устройств.

3. Сб. Запоминающее устройство. Тонкие магнитные пленки , Изд-во Наука, ГЛ.,1968. 76-78 (прототип)

Фиг.1

Электрон. Вольтметр

1

Источник, номагиич. тока

Источник

посто нного тока