МАГНИТОВИЗОР Российский патент 1997 года по МПК G09B23/18 

Изобретение относится к наглядным пособиям и моделям в магнетизме.

Известен магнитовизор, содержащий источник плоскополяризованного света, установленный перед визуализирующей средой, выполненной в виде магнитооптической пленки и магнитосвязанной с источником магнитного поля, и анализатор, установленный на оптической оси по ходу луча, прошедшего через визуализирующую среду.

Недостатком известного устройства является недостаточная наглядность визуализированной картины распределения магнитного поля.

Целью настоящего изобретения является устранение указанного недостатка.

Сущность изобретения поясняется чертежами. На фиг. 1 и 2 приведены блок-схемы устройства, функционирующего в режимах "на просвет" и "на отражение" соответственно. На фиг. 3-7 показаны формы проводников и схемы их подключения к источнику тока. На фиг. 8 и 9 показаны примеры выполнения источников пространственно-неоднородного магнитного поля. На фиг. 10-12 приведены примеры "магнитных карандашей" для записи символов на слое из умеренно-твердого магнитного материала.

Устройство для функционирования в режиме "на просвет" /фиг. 1/ содержит источник света 1, коллимирующую линзу 2, поляризатор 3, магнитооптическую пленку 4, подложку 5, анализатор 6, фокусирующую линзу 7 и систему регистрации изображения 8, в частности глаз наблюдателя. Пленка 4 магнитосвязана с источником пространственно-неоднородного магнитного поля в виде двух постоянных магнитов 9, обращенных друг к другу разноименными полюсами.

Устройство для изучения магнитного поля в режиме "на отражение" /фиг.2/ выполнено таким образом, что поляризатор 3 и линза 2 расположены на оси падающего пучка света, а анализатор и линза 7 на пути пучка, отраженного от свободной поверхности пленки 4, обращенной к источнику магнитного поля. На эту поверхность может быть нанесено отражающее покрытие 10. В качестве источника магнитного поля может быть выбран неоднородно намагниченный слой 11 из умеренно-твердого магнитного материала.

Устройство /фиг. 1 и 2/ работает следующим образом.

В отсутствии внешнего магнитного поля пленка 4 находится в размагниченном состоянии, что обеспечивается путем формирования в ней структуры противоположно намагниченных доменов. Приложение пространственно-неоднородного магнитного поля приводит к пространственно-неоднородному намагничиванию пленки 4. В частности, если пространственно-неоднородное магнитное поле создается как на фиг.1, то в пленке 4 формируются два противоположно намагниченных вдоль нормали к плоскости пленки домена, разделенных прямолинейной или синусоидальнообразной доменной стенкой. Если визуализируют символ, записанный на слое 1 /фиг. 2/, то в пленке 4 формируются монодоменные области, форма которых повторяет форму записанного символа.

Источник пространственно-неоднородного магнитного поля может быть выполнен в виде проводников 12 и 13, подключенных к источнику тока 14. Если параллельные проводники подключены так, как на фиг. 3, то области по разные стороны от проводников намагничиваются в противоположные стороны. Как следствие, при достаточно сильном токе в центре между проводниками 12 и 13 формируется доменная стенка. Если параллельные проводники подключены, как на фиг. 4, то между проводниками 12 и 13 образуется монодоменная область. Если проводники 12 и 13 подключены к источнику тока параллельно через резисторы 15 и 16 с разным сопротивлением /фиг. 5/, то изолированная доменная стенка формируется не в центре, а ближе к тому проводнику, через который протекает меньший ток. Если проводник выполнен в виде меандра 17 /фиг. 6/, то формируются монодоменные области, намагниченные в соответствии с направлением тока /показано стрелкой/ по правилу "буравчика" и чередующиеся вдоль меандра 17. Если проводник выполнен в форме спирали 18 /фиг. 7/, то формируется доменная стенка, закрученная в спираль. В качестве источника магнитного поля могут изучаться постоянные магниты в форме параллелепипеда 19, кольца 20 или цилиндра 21 /фиг. 8/, намагниченные вдоль оси симметрии или иным образом.

Доменная структура в пленке 4 /фиг. 1 и 2/ визуализируется с помощью магнитооптического эффекта Фарадея. При этом плоскость поляризации света, прошедшего через противоположно намагниченные домены, поворачивается в противоположные стороны; если ось пропускания анализатора 6 установить таким образом, чтобы свет, прошедший через домены одной полярности, максимально гасился, то будут наблюдаться темные и светлые домены, которые при использовании белого света источника 1 будут иметь и цветовой контраст /например, желтые домены на зеленом фоне/. Если поляризатор 3 и анализатор 6 скрещены, то домены противоположной полярности выглядят одинаково, но разделены темной доменной стенкой.

Если постоянные магниты 9 /фиг. 9/ снабдить элементами 22 и 23 из магнитомягкого материала, то такую систему можно использовать для выявления дефектов в одном из элементов: в бездефектном элементе силовые линии магнитного поля, замыкающиеся через элементы 22 и 23, не выходят из плоскости элемента; при наличии дефекта, в том числе, и внутриобъемного, силовые линии выходят из плоскости дефектного элемента. При помещении пленки вблизи этого элемента происходит локальное намагничивание пленки, что и позволяет визуализировать дефект.

Для записи символа на умеренно-твердом магнитном материале можно использовать магнитный карандаш /фиг. 10/, который содержит заостренный цилиндр из магнитотвердого материала 24, укрепленный в переносном держателе 25, магнитный штамп /фиг. 11/, набранный из постоянных магнитов 24, которые укреплены в держателе 25, или электромагнитный карандаш /фиг. 12/, содержащий миниатюрную катушку 26, подключенную к источнику тока 27, причем катушка 26 может быть укреплена на сердечнике 28, выполненном, например, из магнитомягкого материала. Катушку можно подключить к источнику однополярных импульсов тока или знакопеременному импульсному источнику тока. Для стирания символа можно использовать постоянный магнит 19, если его размер превышает максимальный размер записи.

В качестве источника света 1 использовали лампочку накаливания от карманного фонарика. В качестве поляризатора 3 и анализатора 6 использовали поляризационные фильтры для фотоаппарата. В качестве фокусирующей использовали линзу 7 от лупы с двухкратным увеличением. Использовали пленки 4 состава (Bi, R)₃(Fe, Ca)₅0₁₂, где R один или несколько редкоземельных элементов. Эпитаксиальные пленки 4 выращивали на подложках из немагнитных гранатов. На стеклянные подложки 5 магнитооптические пленки 4 наносили методом пиролиза. Постоянные магниты 9, 19-21, 24 изготовляли из бариевого феррита или самарий-кобальтового сплава. Замыкающие элементы 22 и 23 выполняли из трансформаторной стали. Дефекты в них создавали, процарапывая заднюю поверхность. Сердечник 28 изготовляли из стали "армко". Катушка содержала 50-200 витков диаметром 1-2 мм. Проводники 12, 13, 17 и 18 выполняли из фольгированного текстолита или медных проводников. В качестве умеренно-твердого магнитного материала 11 использовали магнитную резину или магнитную ленту.

Использование изобретения повышает наглядность визуализированной картины распределения магнитного поля.

Сущность изобретения: магнитовизор содержит один источник света 1, одну коллимирующую линзу 2, один поляризатор 3, одну магнитооптическую пленку 4, одну подложку 5, один анализатор 6, одну фокусирующую линзу 7, одну систему регистрации изображения 8. 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Магнитовизор, содержащий источник плоскополяризованного света, установленный перед визуализирующей средой, выполненной в виде магнитооптической пленки и магнитосвязанной с источником магнитного поля, и анализатор, установленный на оптической оси по ходу луча, прошедшего через визуализирующую среду, отличающийся тем, что визуализирующая среда имеет подложку, на которую нанесена магнитооптическая пленка, анализатор установлен на оптической оси по ходу луча, отраженного от визуализирующей среды или прошедшего через нее, а источник магнитного поля выполнен с возможностью образования пространственно-неоднородного магнитного поля. 2. Магнитовизор по п. 1, отличающийся тем, что подложка выполнена из немагнитного материала со структурой граната. 3. Магнитовизор по п. 2, отличающийся тем, что подложка выполнена из стеклянного материала. 4. Магнитовизор по пп.1 3, отличающийся тем, что источник пространственно-неоднородного магнитного поля содержит по крайней мере один проводник, подключенный к источнику тока. 5. Магнитовизор по пп.1 3, отличающийся тем, что источник пространственно-неоднородного магнитного поля выполнен в виде неоднородно-намагниченного слоя из умеренно-твердого магнитного материала. 6. Магнитовизор по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно содержит по крайней мере один постоянный магнит, укрепленный в переносном держателе. 7. Магнитовизор по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно содержит подключенный к источнику тока переносной электромагнит.