СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2000 года по МПК G01N27/85 G01N27/82 G01R33/24 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для дефектоскопии ферромагнитных лент и пластин.

Известен способ неразрушающего контроля изделий из ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что к контролируемому участку предварительно намагниченного изделия прикладывается магнитная лента, далее с нее считывается магнитограмма, по которой затем выявляется наличие дефекта и определяется его местонахождение [1].

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ [2] , в котором индикатором является магнитная пленка, входящая в состав магнитодоменного преобразователя, размещаемого на поверхности контролируемого изделия. Магнитное состояние пленки задается результирующим магнитным полем, составляющими которого являются внешнее магнитное поле (генерируемое устройством контроля) и поля рассеяния исследуемого объекта, при этом магнитное состояние пленки регистрируется магнитооптическим методом, а дефектность изделия определяется из анализа магнитооптического сигнала при сканировании магнитодоменным преобразователем поверхности изделия.

Для реализации этого способа необходимо, чтобы материал магнитной пленки, служащей индикатором, обладал высокой магнитооптической добротностью при необходимых величинах других магнитных параметров пленки, таких, например, как намагниченность, анизотропия, коэрцитивная сила и т.д. Такое сочетание требований исключает возможность применения широкого разнообразия магнитных материалов для приготовления индикаторных пленок. Кроме того, этот способ достаточно чувствителен только к нормальной компоненте магнитного поля. Как то, так и другое ограничивает возможности способа, основанного на использовании индикаторной пленки.

Техническим результатом при использовании изобретения является возможность применения для изготовления индикаторных пленок материалов, не обладающих высокими магнитооптическими характеристиками, но имеющих более приемлемые магнитные параметры. Кроме того, на основе предлагаемого способа реализуются устройства, работающие и на тангенциальной компоненте магнитного поля, тем самым дополняется способ-прототип.

Указанный технический результат достигается тем, что в заявляемом способе индикаторный блок, основу которого составляет магнитная пленка, располагают над поверхностью контролируемого материала, воздействуют на пленку магнитным полем (генерируемым устройством контроля), определяют магнитное состояние пленки и используют его для обнаружения дефектов. При этом магнитное состояние пленки регистрируется локальным методом ферромагнитного резонанса (ФМР). Дефектность материала определяется из анализа сигнала ФМР при сканировании поверхности материала индикаторным блоком.

Отличие заявляемого способа от наиболее близкого аналога заключается в том, что магнитное состояние пленки детектируется не магнитооптически, а методом локального ферромагнитного резонанса.

Изобретение поясняется чертежом, на котором изображена блок-схема одного из возможных вариантов реализации заявляемого способа в устройстве: 1 - контролируемый материал, 2 - магнитная пленка-индикатор, например тонкая пленка пермаллоя, 3 - блок локального измерения спектра ФМР, например, СВЧ головка локального спектрометра ферромагнитного резонанса, описанного в [3], или датчик ФМР, на основе магнито-резонансного силового микроскопа, описанный в [4], 4 - магнитная система спектрометра ФМР: 5 - блок регистрации.

Способ осуществляется следующим образом. СВЧ головка локального спектрометра ФМР (3) с закрепленной на ней магнитной пленкой (2) образуют индикаторный блок, который размещается над поверхностью контролируемого материала (1). Магнитное поле, воздействующее на локальный участок индикаторной пленки, с которого регистрируется сигнал ФМР, складывается из поля, генерируемого магнитной системой спектрометра ФМР, и полей рассеяния локального участка материала. При наличии в нем дефекта, поля рассеяния изменятся, соответственно изменится значение напряженности магнитного поля, генерируемого спектрометром, при котором происходит ферромагнитный резонанс в индикаторной пленке. При сканировании индикаторного блока над поверхностью контролируемого материала по напряженности магнитного поля, генерируемого спектрометром ФМР и в котором происходит резонанс, определяется наличие дефекта в материале.

Альтернативный способ формирования сигнала заключается в следующем. Магнитной системой локального спектрометра устанавливается величина напряженности магнитного поля, соответствующая склону линии ФМР в индикаторной пленке для бездефектного участка материала. При наличии дефекта его поля рассеяния сдвигают линию ФМР, благодаря чему изменяется уровень поглощения СВЧ мощности в индикаторной пленке, и, таким образом, по уровню поглощения СВЧ мощности определяется дефектность материала.

Выбор рабочей компоненты магнитного поля - нормальной или тангенциальной - осуществляется выбором типа магнитной анизотропии пленки-индикатора и соответствующей ориентацией магнитного поля спектрометра. В первом случае легкая ось магнитной анизотропии должна быть ориентирована нормально плоскости пленки, во втором - легкая ось должна быть параллельна плоскости пленки. Соответственно - нормально или параллельно плоскости пленки - ориентируется магнитное поле спектрометра.

Литература
1. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник. Под ред. В.В.Клюева, М., "Машиностроение", 1976, с. 56-63.

2. А.с. СССР N 1573410, кл. G 01 N 27/82 (прототип).

3. Беляев Б.А., Лексиков А.А., Макиевский И.Я., Тюрнев В.В. Спектрометр ферромагнитного резонанса. ПТЭ, 1997, N 3, с. 106-111.

4. Z. Zhang, P.C. Hammel, P.E. Wigen. Applied Physics Letters, 1996, v. 68, N 14, p. 2005-2007.

Способ относится к неразрушающим методам контроля материалов и изделий и может быть использован для дефектоскопии ферромагнитных лент и пластин. Изделие контролируют, располагая над ним индикаторный блок, основу которого составляет магнитная пленка. На пленку воздействуют магнитным полем. Дефекты выявляют, определяя магнитное состояние пленки при помощи метода локального ферромагнитного резонанса. Способ позволяет путем выбора типа магнитной анизотропии пленки использовать для контроля нормальную либо тангенциальную составляющую магнитного поля и тем самым повысить вероятность обнаружения дефекта. 1 ил.

Способ неразрушающего контроля ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что индикаторный блок, основу которого составляет магнитная пленка, располагают над контролируемым материалом, воздействуют на пленку магнитным полем, определяют магнитное состояние пленки и используют его для обнаружения дефектов, отличающийся тем, что для определения магнитного состояния пленки используется метод локального ферромагнитного резонанса.