УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ МАГНИТНОГО РЕЛЬЕФА МАТЕРИАЛОВ НОСИТЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2019 года по МПК G11B5/00 

Изобретение относится к технике контроля магнитного рельефа магнитных материалов, в том числе устройств носителей магнитных полей в частности жестких, гибких дисков, магнитных лент и др.

Известно, что информации, записанной на магнитный носитель, соответствует некоторая последовательность участков поверхности носителя (магнитных ячеек), у которых векторы намагниченности, соответствующие битовым нулю и единице ориентированы в противоположных направлениях, параллельных вектору магнитного поля которым осуществилась запись информации (далее - вектор записи). При этом все ячейки находятся в устойчивых магнитных состояниях. Наиболее распространены два вида записи - параллельная и перпендикулярная, различающиеся ориентацией вектора магнитного поля записи относительно плоскости носителя. В случае параллельной записи на магнитном носителе воздействие внешнего размагничивающего поля в плоскости основы диска неодинаково для различных участков носителя. Направление напряженности внешнего размагничивающего поля параллельно направлению намагниченности носителя в верней и нижней частей диска носителя информации и перпендикулярно ему слева и справа, что приводит к остаточной намагниченности. При перпендикулярном воздействии на носитель напряженностью магнитного поля возможно неполное размагничивание с разных сторон магнитного диска, что приведет также к остаточной намагниченности на его остальных участках.

Наиболее распространенным способом стирания записи является размагничивание, и намагничивание магнитного носителя путем воздействия на него внешним магнитным полем. Эти способы реализуются различными устройствами, в которых магнитные поля превышают коэрцитивную силу материала - носителя информации. Коэрцитивная сила материала - носителя информации и технологический процесс изготовления магнитного носителя относится к конфиденциальной информации и производителем держится в секрете. Поэтому качество стирания информации с магнитных носителей в конечном итоге определяется магнитным рельефом записи.

Известен «Способ стирания записей с магнитного носителя и устройство для его осуществления», при котором на магнитный носитель воздействуют, по крайней мере, двумя сдвинутыми во времени импульсами взаимно перпендикулярных векторов напряженностей магнитного поля, лежащих в плоскости носителя. Устройство (патент RU 2217816 С2, 12.02.2002) для стирания записей с магнитных носителей содержит соленоид, конденсатор, источник питания, ключ, блок управления и датчик амплитудно-временных параметров магнитного поля. Недостатком этого устройства является ограниченная область применения, так как датчик амплитудно-временных параметров магнитного поля подключен к входу блока управления и выполнен в виде датчика напряженности магнитного поля, который измеряет максимальные значения изменяющихся во времени амплитудно-временных характеристик вектора напряженности магнитного поля. Наличие остаточной намагниченности на носителе информации зависит в большей степени от конструктивных особенностей составных частей контура и от априорно установленного значения напряженности магнитного поля равного коэрцитивной силе материала носителя информации. Контроль и измерение напряженности магнитного поля, создаваемого вторым соленоидом, не производится. Не контролируются наличие остаточной намагниченности материала диска, магнитный рельеф на отдельных участках магнитного носителя. Качество стирания информации на поверхностях диска контролируется косвенно. В устройстве необходимость многократного повторения воздействия стирающими импульсами магнитного поля вызвано неравномерностью стирания с различных участков носителя из-за того, что направления напряженностей однородных магнитных полей, создаваемых соленоидами, оказывается различным по отношению к направлению напряженности магнитного поля записи на различных участках носителя. Необходимость многократного воздействия стирающими импульсами связана также с тем, что каждый из импульсов магнитного поля действует независимо один от другого. В связи с этим способ и устройство обладают низкой энергетической эффективностью.

Известно «Устройство для стирания записи с магнитных носителей (варианты)» (патент RU 2284587 С2, 23.08.2004) Недостатком этого устройства является ограниченная область применения, так как контроль качества стирания записи с магнитных носителей осуществляется косвенно -через измерение напряженности импульсных магнитных полей.

Известно устройство «Устройство для стирания записи с магнитных носителей» (патент RU 2428749 С1, 29.03.2010) Недостатком этого устройства для стирания записи с магнитных носителей является ограниченная область применения, так как конструкция устройства позволяет проводить контроль качества стирания записи только с магнитных носителей и магнитного рельефа составных частей носителей магнитных полей, в частности, жестких, гибких дисков, магнитных лент, которые допускают размещение в ограниченном объеме прямоугольного соленоида полеобразующей системы. Устройство характеризуется большими энергетическими затратами.

Использование рабочего объема соленоида первой и второй полеобразующей системы носителями информации другого типа, например, магнитных лент, магнитной проволоки, магнитных барабанов, материалов цилиндрических, шарообразных, кубической формы представляется проблематичным. Также: отсутствует возможность провести проверку магнитного рельефа аморфных, жидких материалов и открытого пространства, структура магнитного рельефа записи на пластине магнитного носителя информации переносится на магниточувствительные пленки пакетов только при одном пороговом значении напряженности магнитного поля, что снижает диапазон проверки, измерения и наблюдение магнитного рельефа. После прекращения действия магнитного поля на пакеты магниточувствительных пленок, структура, соответствующая однородному зарождению, остается в магниточувствительных пленках пакетов и может переходить в другую только при воздействии вектора напряженности магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости магнитного носителя информации, равного большому значению напряженности магнитного поля насыщения, что также ограничивает диапазон проверки и измерения магнитного рельефа носителя информации. Два матричных преобразователя магнитных полей при проверке облучаются электромагнитным полем одновременно, а полезную информацию в амплитудный селектор передают последовательно, что приводит к увеличению энергоресурса и к снижению эффективности работы устройства.

Наиболее близким к заявленному устройству по технической сущности и достигаемому техническому результату является устройство для исследования воздействия импульсными электромагнитными полями на структуру магнитных носителей информации (Хлопов Б.В. Исследования НЖМД методом визуализации и уточнение условий надежного стирания информации с магнитных носителей. // Известия института инженерной физики - 2013 - №1(27). - стр. 5-15.). Недостатком этого устройства является ограниченная область применения, отсутствие контроля магнитного рельефа одновременно по всей поверхности плоскости диска носителя информации, ухудшение пространственного разрешения и искажения в изображениях при последовательном сканировании поверхностей с неровностями рельефа. Создание мощного импульсного магнитного поля, превышающего значение коэрцитивной силы материала, считая, что в рабочем объеме соленоидов магнитное поле имеет равномерное распределение, для воздействия им на магнитный носитель с магнитными ячейками до насыщения, при этом не контролируют структуру тонкопленочного магнитного слоя. Кроме того, способы и устройства характеризуются большими энергетическими затратами, связанными с необходимостью создания напряженности магнитного поля с амплитудой, превышающей напряженность поля насыщения магнитного материала носителя информации, а также за счет большого потребления энергии полеобразующей системой, приборов контроля, и времени проверки, которое составляет более 60 минут. Для достижения технического результата при проверке качества стирания информации необходимо осуществлять дополнительный контроль путем регистрации магнитного рельефа поверхности каждого диска в нескольких точках до и после воздействия магнитных полей устройством, содержащим дорогостоящий атомный силовой микроскоп. Устройство имеет большие габаритные размеры и размещается, как правило, в стационарных помещениях.

Общим недостатком указанных способов и устройств является низкая надежность контроля, косвенная оценка стирания информации, отсутствие контроля магнитного рельефа одновременно по всей поверхности плоскости диска носителя информации, ухудшение пространственного разрешения и искажения в изображениях при последовательном сканировании поверхностей с неровностями рельефа. Кроме того, все устройства характеризуются большими энергетическими затратами, связанными с необходимостью создания напряженности магнитного поля с амплитудой, превышающей напряженность поля насыщения магнитного материала носителя информации.

Заявляемое изобретение - устройство, решающее задачу проверки магнитного рельефа магнитных материалов по всей плоскости одновременно, в том числе записанной информации на магнитных дисках, а также материалов носителей другого типа, например, магнитных лент, магнитной проволоки, магнитных барабанов, материалов цилиндрической, шарообразной, кубической формы. Существует возможность провести проверку и относительное измерение магнитного рельефа аморфных, жидких материалов и открытого пространства при воздействии импульсными высокочастотными электромагнитными полями на структуру опаловой матрицы, размещенной в непосредственной близости от магнитного материала. При этом создается равномерное многоуровневое облучающее магнитное поле, воздействующее на структуру магнитного материала с одновременным инструментальным контролем структуры тонкопленочного магнитного слоя материала по всей поверхности магнитного рельефа. Одновременно происходит фиксирование относительного уровня магнитного рельефа записанной информации на магнитных материалах с уменьшением энергопотребления устройством за счет малого потребления полеобразующей системы, приборов контроля, и времени проверки, которое составляет не более 1 мс.

Техническим результатом изобретения является обеспечение регистрации магнитного рельефа на всех участках материала носителя магнитного рельефа различной конструкции и структуры в полевых условиях, в том числе до и после стирания информации с магнитных носителей, в реальном масштабе времени с одновременной визуализацией магнитного рельефа и с измерением относительного уровня напряженности магнитного поля на разных уровнях и участках магнитных материалов с уменьшением энергопотребления устройством.

Для этого в устройство для проверки магнитного рельефа материалов магнитных носителей информации, содержащее полеобразующую систему, создающую электромагнитное поле в области магнитного носителя информации, источник питания, импульсный генератор, выход которого через второй электронный ключ соединен с входом полеобразующей системы, устройство регистрации параметров магнитного поля введены амплитудный селектор, микроконтроллер, соединенный с выходом блока управления запуском, первый электронный ключ, сигнальный вход которого соединен с первым сигнальным выходом микроконтроллера, а выход первого электронного ключа соединен с входом запуска импульсного генератора, выход полеобразующей системы соединен с входом устройства регистрации, состоящего из амплитудного селектора, системного блока и монитора, причем в полеобразующей системе расположен магнитный носитель рельефа, облучаемый суммарным магнитном полем, образованным магнитным полем импульсного высокочастотного поля, формируемого соленоидом, и магнитным полем, образованным матрицей из мультиферроидных материалов, при этом вектор напряженности суммарного магнитного поля перпендикулярен плоскости магнитного материала носителя рельефа, а магнитная опаловая матрица размещена на матричном преобразователе магнитных полей, соединенном с преобразователем электромагнитного поля и размещена соосно в магнитном поле соленоида, выход питания микроконтроллера соединен с входами питания матричного преобразователя магнитных полей и системным блоком устройства регистрации параметров магнитного поля, при этом входы питания импульсного генератора, первого и второго электронных ключей, микроконтроллера и блока управления запуском соединены с соответствующими выходами источника питания.

При этом в устройстве: импульсный генератор выполнен с возможностью формирования прямоугольных импульсов; устройство регистрации параметров магнитного поля выполнено в виде устройства измерения напряженности магнитного поля; устройство регистрации параметров магнитного поля выполнено в виде устройства измерения комплексного импеданса; устройство регистрации параметров магнитного поля выполнено в виде устройства измерения магнитной индукции; источник питания выполнен в виде последовательно соединенных аккумулятора, электронного ключа, выключателя и делителя напряжения, выходы которого являются выходами источника питания, а клемма промышленной сети переменного напряжения через преобразователь напряжения соединена с первым входом электронного ключа питания; блок управления запуском содержит первый и второй резисторы, соединенные последовательно первыми клеммами, и аналоговую микросхему, причем аналоговая микросхема имеет вход, который соединен с точкой соединения резисторов кроме того, вторая клемма одного резистора является входом блока управления запуском, а выход аналоговой микросхемы является выходом блока управления запуском, при этом заземленная клемма аналоговой микросхемы соединена со второй клеммой второго резистора; амплитудный селектор содержит последовательно соединенные дифференциальные усилитель, амплитудно-цифровой преобразователь и интерфейс, выход которого является выходом амплитудного селектора, а вход дифференциального усилителя является входом амплитудного селектора.

Регистрация параметров магнитного поля выполняется системным блоком с монитором или ноутбуком.

Полеобразующая система содержит соленоид, выполненный в форме кольцевой катушки со сквозным отверстием с торца, которое образует рабочий объем, и размеры которого определяются необходимыми размерами участка проверки рельефа магнитного носителя информации, в рабочем объеме соленоида соосно параллельно плоскости торца соленоида v магнитного носителя информации размещены магнитная матрица с датчиками напряженности магнитного поля в виде магниточувствительных элементов опаловой матрицы (кластеров) и матричный преобразователь магнитных полей, причем магниточувствительные элементы опаловой матрицы одной поверхностью закреплены на одной из поверхностей матричного преобразователя магнитных полей, а другой стороной прилегают к поверхности магнитного материала с записанной информацией, второй поверхностью матричный преобразователь магнитных полей закреплен на верхней поверхности преобразователя электромагнитного поля, который выполнен в виде матрицы из метаматериала, представляющего собой объемную, 3D, периодически упорядоченную, слоистую, частотно зависимую среду с пространственной, в диапазоне от 50 до 300 нм, модуляцией магнитных и электрических свойств при размере активных областей, кластеров в диапазоне от 5 до 50 нм.

При этом в полеобразующей системе магнитная матрица выполнена из нанокомпозитного мультиферроидного материала, матричные преобразователи магнитных полей выполнены в виде матриц, состоящих из магниточувствительных элементов магнитодиодов и имеют вход питания и сигнальный выход, кроме того, параллельно магитодиодам подключены конденсаторы.

Кроме того, матричные преобразователи магнитных полей выполнены в виде матриц, состоящих из магниточувствительных элементов магнитотриодов, и имеют вход питания и сигнальный выход, кроме того, конденсаторы подключены в цепь эмиттер - база магнитотриодов, а в цепь коллектор - база магнитотриодов подключен диод.

Регистрацию магнитного рельефа на всех участках материала в реальном масштабе времени производят посредством облучения суммарным магнитным полем, образованным вектором напряженности воздействующего ВЧ магнитного поля и магнитным полем, образованного матрицей из мультиферроидных материалов. Матрица из мультиферроидных материалов гарантирует многоуровневую, пространственную равномерность в плоскости материала носителя магнитного рельефа и размещается на плоскости магнитного преобразователя, амплитудные значения которого селектируются и используются с последующим измерением относительного уровня напряженности магнитного поля на участках магнитных материалов с визуальным контролем. Используемый визуальный контроль обеспечивает возможность наблюдения на мониторе ноутбука процесса измерения напряженности и амплитудных значений магнитного рельефа материала. Картинка на мониторе ноутбука изображает магнитный рельеф поверхности магнитного материала после воздействия вектора суммарного высокочастотного (ВЧ) импульсного магнитного поля, образованного вектором напряженности воздействующего ВЧ магнитного поля и импульсным магнитным полем, образованным матрицей из мультиферроидных материалов. При необходимости можно повторить воздействие суммарного магнитного поля для обеспечения надежной регистрации магнитного рельефа. Контролируют отсутствие информации о магнитном рельефе, поочередно на всех участках материала, проверяя изображения фрагментов поверхности материала и сравнивая с магнитным рельефом (эталоном), характеризующим запись информации, остаточную намагниченность или полное стирание информации. В устройстве использована матрица - нанокомпозитный мультиферроидный материал в виде упорядоченных 3D-нанорешеток с использованием кристаллитов размерами от 5 до 50 нм. Практическая значимость подобных материалов определяется тем, что их самоорганизующимися свойствами можно управлять через вариации размера шаров SiO₂, составом и строением синтезируемых в полостях материалов. Для формирования нанокомпозитов использовались образцы опаловых матриц с диаметром наношаров SiO₂ от 260 до 280 нм. Конструктивно материал прочный, термостойкий, технологичен при изготовлении.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства.

На фиг. 2 изображена электрическая схема импульсного высокочастотного генератора тока.

На фиг. 3 изображена электрическая схема первого электронного ключа.

На фиг. 4 изображена электрическая схема второго электронного ключа.

На фиг. 5 изображена структурная схема блока управления запуском.

На фиг. 6 показан вариант исполнения полеобразующей системы с размещенным носителем информации.

На фиг. 7 изображена электрическая схема матрицы на магнитодиодах (а) и электрическая схема матрицы на магнитотриоде (б) с накопительными элементами.

На фиг. 8 изображена структурная схема амплитудного селектора.

Устройство для проверки магнитного рельефа на магнитных материалах содержит:

1 - источник питания - аккумулятор А;

2 - ключ электронный КЭ;

3 - преобразователь напряжения ПН;

4 - выключатель питания ВП;

5 - делитель напряжения ДН;

6 - микроконтроллер МК;

7 - блок управления запуском БУЗ;

8 - электронный ключ ЭКл1;

9 - импульсный ВЧ генератор Г;

10 - электронный ключ ЭКл2;

11 - полеобразующая система ПС;

12 - соленоид С полеобразующей системы;

13 - магнитная матрица ММ;

14 - матричный преобразователь магнитных полей МПМП;

15 - магнитный носитель МН;

16 - амплитудный селектор АС;

17 - системный блок СБ;

18 - монитор М;

19 - или ноутбук НБ;

20 - преобразователь электромагнитного поля;

21 - конденсатор;

22 - магнитодиод;

23 - магнитотриод;

24 - магнитное поле;

25 - генератор тока;

26 - дифференциальный усилитель;

27 - аналого-цифровой преобразователь;

28 - интерфейс.

Аккумулятор 1 обеспечивает электропитание устройства проверки магнитного рельефа магнитного материала при транспортировке и имеет клемму «плюс» - вход-выход (Вх-Вых А) питания, клемму общего нуля. В стационарных условиях в режиме подзарядки аккумулятора 1, клемма (Вх-Вых А) «плюс» выполняет функцию входа питания. При работе устройства от аккумулятора 1, клемма (Вх-Вых А) «плюс» выполняет функцию выхода питания. В качестве аккумулятора может быть применен аккумулятор на 12±0,5 В, емкостью не менее 2,2 А-ч (7913,67 Кл). Электронный ключ ЭК 2 предназначен для переключения аккумулятора 1 из режима подзарядки в стационарных условиях с использованием преобразователя ПН 3, с питанием от промышленной сети переменного тока 220 В, 50 Гц, на автономный - штатный режим работы устройства от аккумулятора 1.

Ключ ЭК 2 содержит (фиг. 1) вход питания (Вх ЭК), первую клемму (а) общего нуля, вторую клемму (b) «плюс», третью клемму (с) выход питания (Вых ЭК). Ключ ЭК 2 имеет нормально открытый (НО) контакт между второй (b) и первой (а) клеммами и нормально закрытый (НЗ) контакт между второй (b) и третьей (с) клеммами, а также диод. Диод одним выводом соединен с первой клеммой (а), а другим - со второй клеммой (b). Ключ ЭК 2 работает по принципу реле, при поступлении напряжения +12 В на его клемму (а) замыкается его НО контакт.

Преобразователь ПН 3 предназначен для преобразования напряжения переменного тока промышленной сети 220 В, 50 Гц в стабилизированное постоянное напряжение +12 В. ПН 3 имеет вход (Вх ПН) и выход (Вых ПН) питания, и клемму общего нуля.

Подзарядка аккумулятора 1 идет через диод, а питание на блоки устройства подается от преобразователя ПН 3, когда НО контакт ключа ЭК 2 замкнут.

При отсутствии напряжения на клемме (а) ЭК 2, НО контакт ЭК 2 разомкнут, подзарядки аккумулятора 1 не происходит. Постоянное напряжение +12 В подается на блоки устройства от аккумулятора 1 через НЗ контакт ключа ЭК 2 с клеммы (с).

Выключатель ВП 4 предназначен для подачи напряжения питания на блоки устройства и имеет вход (Вх ВП) и выход (Вых ВП) питания.

Делитель напряжения ДН 5 имеет вход (Вх ДН) и два выхода питания -первый (Вых₁ ДН) 5 В и второй (Вых₂ ДН) 12 В.

Электронный ключ ЭКл1 8 (фиг. 3) имеет вход (Bx₁ ЭКл1) питания, вход (Вх₂ ЭКл1) сигнальный, выход (Вых ЭКл1) сигнальный и клемму общего нуля.

Импульсный ВЧ генератор Г 9 (фиг. 2.) имеет вход (Bx₁ Г) питания, вход (Вх₂ Г) сигнальный, выход (Вых Г) прямоугольных импульсов и клемму общего нуля.

Электронный ключ ЭКл2 10 (фиг. 4) имеет вход (Bx₁ ЭКл2) питания, вход (Вх₂ ЭКл2) сигнальный, выход (Вых ЭКл2) сигнальный и клемму общего нуля.

Микроконтроллер МК 6 предназначен для управления устройством и формирования в соответствии с установленной программой подключения устройств, обеспечивающих контроль качества проверки магнитного рельефа. МК 6 имеет вход (Bx₁ МК) питания, вход сигнальный (Вх₂ МК), два выхода сигнальных (Вых₁ МК), (Вых₂ МК) и клемму общего нуля.

Блок управления запуском БУЗ 7 предназначен для формирования и подачи сигнала, имеет вход (Вх БУЗ) питания, выход (Вых БУЗ) сигнальный и клемму общего нуля. Блок управления запуском (БУЗ) 7 (фиг. 4) содержит первый и второй резисторы, соединенные последовательно, и DA1 (аналоговая микросхема). DA1 имеет вход, который подключен к точке соединения первых клемм резисторов, кроме того, вторая клемма одногорезистора является входом блока управления запуском, а выход DA1 является выходом блока управления запуском, причем заземленная клемма DA1 соединена со второй клеммой второго резистора.

Полеобразующая система ПС 11 (фиг. 5) предназначена для создания импульсных магнитных полей, вектор напряженности которых направлен перпендикулярно плоскости магнитного материала - носителя рельефа МН 15 и облучения суммарным магнитным полем, образованным вектором напряженности воздействующего импульсного ВЧ магнитного поля и магнитным полем, образованным матрицей из мультиферроидных материалов ММ 13. Это гарантирует многоуровневую, пространственную равномерность облучения в плоскости материала носителя магнитного рельефа, размещенного на плоскости магнитного преобразователя,

Полеобразующая система ПС 11 (фиг. 5) содержит:

- соленоид С 12, предназначенный для создания импульсных магнитных полей;

- матрицу ММ 13 из нанокомпозитного мультиферроидного материала, предназначенную для создания и изменения параметров магнитного поля;

- матричные преобразователи магнитных полей МПМП 14.

- преобразователь электромагнитного поля ПП 20.

Соленоид С 12 выполнен в форме кольцевой катушки и предназначен для создания импульсного магнитного поля с вектором напряженности, направленным перпендикулярно плоскости материала носителя магнитного рельефа, и имеет вход (Вх С) питания.

Матрица ММ 13 размещена соосно в магнитном поле соленоида и представляет собой нанокомпозитный мультиферроидный материал в виде упорядоченных 3D-нанорешеток с использованием кристаллитов размерами от 15 до 50 нм. Матрица предназначена для изменения параметров магнитного поля и характера доменной структуры, модификации магнитных состояний тонкопленочных слоев магнитного материала МН 15 после воздействия на него внешним импульсным магнитным полем и имеет связи с другими элементами полеобразующей системы по полю.

Матричные преобразователи магнитных полей МПМП 14 (фиг. 6), с помещенной на них матрицей из мультиферроидных материалов ММ 13, размещены соосно в магнитном поле соленоида. В результате облучения суммарным магнитным полем, образованным вектором напряженности воздействующего ВЧ магнитного поля соленоида С 12, и магнитным полем, преобразованным матрицей из мультиферроидных материалов ММ 13, что гарантирует многоуровневую, пространственную равномерность в плоскости материала носителя магнитного рельефа МН 15, селектируются амплитудные значения с последующим измерением относительного уровня напряженности магнитного поля на участках магнитных материалов с визуальным контролем. Матричные преобразователи магнитных полей МПМП 14 (фиг. 6) предназначены для получения электропотенциального рельефа напряженности магнитного поля на поверхности магниточувствительных элементов матрицы из мультиферроидных материалов ММ 13. Матричные преобразователи магнитных полей МПМП 14 выполнены в виде матриц, состоящих из магниточувствительных элементов магнитодиодов 22 (фиг. 6а) или магнитотриодов 23 (фиг. 6б) и имеют вход (Вх МПМП) питания и сигнальный выход (Вых МПМП). Параллельно магнитодиодам подключены накопительные элементы-конденсаторы 21, в схеме с магнитотриодами конденсаторы 21 подключены в цепь эмиттер-база, а в цепь коллектор-база подключен диод 23, который задает режим работы магнитотриода. Конденсаторы 21 заряжаются до максимального значения напряжения в момент коммутации и постепенно разряжаются между коммутациями до величины напряжения, зависящей от величины напряженности магнитного поля 24, действующей на магниточувствительный элемент.

Преобразователь электромагнитного поля ПП 20 выполнен из метаматериала, представляющего собой объемную (3D периодически упорядоченную), слоистую, частотно зависимую среду с пространственной (в диапазоне от 50 до 300 нм) модуляцией магнитных и электрических свойств при размере активных областей (кластеров) в диапазоне от 5 до 50 нм. Преобразователь электромагнитного поля выполняет функции электромагнитной линзы, фокусирующей суммарное электромагнитное поле полеобразующеей системы, и, например, имеет в своем составе магнитные металлы (Fe; Ni+Fe+Co) и выполнен в виде подложки.

Конструктивно преобразователь электромагнитного поля ПП 20 является структурированной опаловой матрицей и представляет собой решетчатую упаковку микросфер рентгеноаморфного кремнезема диаметрами от 190 до 305 нм. Образцы и техпроцессы созданы для получения метаматериалов с термопрочностью до 900°С, с отклонениями ±4% от монодисперсности для диаметров наносфер в диапазоне от 190 до 350 нм, химически устойчивых и с повышенной прочностью. Опаловая матрица (технический опал) представляет собой плотно, правильно упакованную периодическую структуру субмикронных наносфер SiO₂ без заполнения межсферических пустот. После введения в нанополости (25% общего объема) необходимых металлов (Fe; Ni+Fe+Co) с последующей обработкой, они сосредотачиваются в пространстве между сферами и представляют собой рентгеноаморфные оксиды металлов.

Пространственно неоднородный метаматериал с модуляцией (дисперсией) электрических и диэлектрических параметров в диапазоне свыше 500 кГц, с высокой реальной компонентой диэлектрической проницаемостью (ε') и малыми значениями мнимой компоненты (εʺ), эффективно изменяет групповую и фазовую скорости падающего электромагнитного излучения и корректирует направления силовых линий электромагнитного и электрического поля. За счет таких физических характеристик, как ε, μ и, соответственно, реальной и мнимой компонентами показателя преломления, фокусируются электромагнитные поля, созданные в кластерах и объединенные в области с высоким значением напряженности электромагнитного поля. Падающее электромагнитное излучение на преобразователь (фокусирующую линзу) - опаловую матрицу с заполнением нанополостей кластерами из магнитного проводящего материала (Fe; Ni+Fe+Co) - создает поверхностный эффект. Поверхностный эффект выражается в неравномерном распределении тока по сечению кластерного магнитного проводящего материала. Различные концентрации магнитного проводящего материала, размещаемого в опаловой матрице, в периодической структуре субмикронных наносфер SiO₂ с заполнением нанополостей, инициируют эффект близости токопроводящих материалов. Эффект близости представляет собой разновидность поверхностного эффекта и состоит в концентрации тока и, соответственно, электромагнитного поля, в определенных зонах, состоящих из кластерного магнитного проводящего материала. В результате суммарного взаимодействия электромагнитных полей всех структурных кластерных зон, входящих в рассматриваемую объемную (3D периодически упорядоченную), слоистую, частотнозависимую среду, с пространственной модуляцией магнитных, электрических свойств систему, концентрируется электромагнитное поле в области размещения преобразователя (фокусирующей линзы) электромагнитного поля изготовленного из метаматериала, который создает область с высоким значением напряженности электромагнитного поля. Частотные зависимости микроволновой проводимости и компоненты диэлектрической восприимчивости для композитов на основе опаловых матриц с кластерами из магнитных металлов обеспечивают выделение полезной мощности, создаваемой магнитным полем соленоида полеобразующей системы практически без потерь.

Амплитудный селектор АС 16 (фиг. 7) предназначен для определения между коммутациями в матричных преобразователях магнитных полей 14 амплитуд сигнала и преобразования их в цифровой код с последующей передачей на выход (Вых АС). Селектор АС 16 имеет сигнальный вход (Вх АС) и выход (Вых АС), а также содержит дифференциальный усилитель ДУ 26, который имеет вход (Вх ДУ) и выход (Вых ДУ), аналого-цифровой преобразователь АЦП 27, который имеет вход (Вх АЦП) и выход (Вых АЦП), и интерфейс ИНТ 28, который также имеет вход (Вх ИНТ) и выход (Вых ИНТ). Вход дифференциального усилителя является входом амплитудного селектора, а выход интерфейса является выходом амплитудного селектора, кроме того, выход дифференциального усилителя соединен с входом амплитудно-цифрового преобразователя, а его выход в свою очередь соединен с входом интерфейса.

Системный блок СБ 17 предназначен для обработки управляющих сигналов с МК 6, информации об амплитудах сигналов с АС 16 и передачи ее на монитор М 18 визуализации. Функции системного блока 17 и монитора М 18 может выполнять ноутбук НБ 19.

Системный блок СБ 17 имеет два сигнальных входа (Bx₁ СБ) и (Вх₂ СБ), выход сигнальный (Вых СБ) и клемму общего нуля.

Монитор 18 предназначен для воспроизведения изображения фрагментов рельефа магнитного состояния тонкопленочных слоев магнитного носителя МН 15 до и после воздействия на него внешними магнитными полями, создаваемыми соленоидом С 12 и матрицей ММ 13 - нанокомпозитным мультиферроидным материалом в виде упорядоченных 3D-нанорешеток с использованием кристаллитов в полеобразующей системе ПС 11.

Электрические соединения заявляемого устройства.

Аккумулятор 1 входом-выходом (Вх-Вых А) питания подсоединен к входу-выходу (Вх-Вых ЭК) питания электронного ключа 2, который своим входом (Вх ЭК) питания соединен с выходом (Вых ПН) преобразователя напряжения 3, вход (Вх ПН) питания которого подсоединен к промышленной сети переменного тока напряжением 220 В, 50 Гц.

Выход (Вых ЭК) питания электронного ключа 2 подсоединен к входу (Вх ВП) питания выключателя питания 4. Выход (Вых ВП) питания ВП 4 соединен с входом (Вх ДН) питания делителя напряжения 5.

Первый выход (Вых₁ ДН) питания ДН 5 подсоединен к входу (Bx₁ МК) питания микроконтроллера МК 6 и входу (Вх БУЗ) питания блока управления запуском 7, выход (Вых БУЗ) которого соединен со вторым входом (Вх₂ МК) сигнальным МК 6. Второй выход (Вых₂ ДН) питания ДН 5 соединен с входом (Bx₁ ЭКл1) электронного ключа ЭКл1, входом (Bx₁ Г) питания импульсного генератора Г 9 и входом (Bx₁ ЭКл2) питания электронного ключа ЭКл2. Вход (Вх₂ Г) импульсного генератора Г 9 соединен с выходом (Вых ЭКл1) электронного ключа ЭКл1, вход (Вх₂ ЭКл1) которого соединен с выходом (Вых₁ МК) сигнальным микроконтроллера МК 6. Выход (Вых Г) импульсного генератора Г 9 соединен с входом (Вх₂ ЭКл2) электронного ключа ЭКл 2, который, в свою очередь, соединен с входом (Вх С) питания соленоида С 12. Вход (Вых₂ МК) микроконтроллера МК 6 соединен с входом (Вх МПМП) преобразователя магнитных полей МПМП 14 и входом (Bx₁ СБ) сигнальным системного блока СБ 17, вход (Вх₂ СБ) которого с выходом (Вых АС) амплитудного селектора АС 16. Вход (Вх АС) амплитудного селектора АС 16 соединен с выходом (Вых МПМП) преобразователя магнитных полей МПМП 14. Системный блок СБ17 сигнальным выходом (Вых СБ) соединен с входом (Вх М) монитора М 18. Соленоид С 12 при размещении в полеобразующей системе ПС 11 (фиг. 5) образует электромагнитную связь с нанокомпозитным мультиферроидным материалом матрицы ММ 13, преобразователем магнитных полей МПМП 14 и носителем информации МН 15.

Работа устройства для проверки структуры магнитных материалов под воздействием электромагнитных импульсов.

В полость соленоида С 12 полеобразующей системы ПС 11 помещают магнитный материал с магнитным рельефом, например, носитель информации МН 15, на структуру матрицы ММ 13 с нанокомпозитным мультиферроидным материалом, наклеенной на матричные преобразователи магнитных полей МПМП 14, размещенные на преобразователе электромагнитного поля ПП 20 (фиг. 1 и фиг. 5).

На вход (Вх ПН) преобразователя напряжения ПН 3 подают от сети напряжение питания 220 В, 50 Гц. Это напряжение преобразуется в преобразователе ПН 3 в стабилизированное постоянное напряжение +12 В, которое поступает на его выход (Вых ПН), а с выхода - на вход (ВХ ЭК) электронного ключа ЭК 2. Нормально открытый (НО) контакт КЭ 2 замыкается.

Питание +12 В поступает на вход-выход (Вх-Вых ЭК) ЭК 2 через диод на вход-выход (Вх-Вых А) аккумулятора А1, что обеспечивает подзарядку аккумулятора А1. Одновременно при включенном вручную НО контакте выключателя питания ВП 4 и через замкнутый НО контакт ЭК 2 постоянное напряжение +12 В поступает на вход (Вх ДН) делителя напряжения ДН 5. С первого выхода (Вых₁ ДН) делителя ДН 5 напряжение питание +5 В поступает на входы (Bx₁ МК) микроконтроллера МК 6 и (Вх БУЗ) блока управления запуском БУЗ 7. Со второго выхода (Вых₂ ДН) делителя ДН 5 напряжение питания +12 В поступает на вход (Bx₁ Г) питания импульсного генератора Г 9.

В соответствии с заложенной программой в микроконтроллере МК 6 формируются сигналы управления, которые поступают с выхода (Вых₂ МК) МК 6 на вход (Вх МПМП) матричного преобразователя магнитных полей МПМП 14, на одной стороне которого размещена и наклеена матрица ММ 13 со структурой нанокомпозитного мультиферроидного материала, прилегающей к магнитному материалу носителя МН 15 (фиг. 5), а на другой стороне МПМП 14 размещен и наклеен преобразователь электромагнитного поля ПП 20. Матрица ММ 13 со структурой нанокомпозитного мультиферроидного материала является структурированной опаловой матрицей и представляет собой решетчатую упаковку микросфер рентгеноаморфного кремнезема. В опаловых матрицах, нанополости которых частично заполнены кластерами металлов Co+Pd; FeNi₃+Co; Ni₀,₅Zn_0,5Fe₂O₄; Co+Ni; Ni₂Fe₃, имеет место микроволновая проводимость, так что при воздействии на них внешними электромагнитными полями наблюдается значительный электрический «отклик», в свою очередь приводящий, в частности, к эффекту мультиплицирования для приложенных электромагнитных полей.

Зависимость от частоты микроволновой проводимости и компоненты диэлектрической восприимчивости для композитов на основе опаловых матриц с кластерами из вышеприведенных магнитных металлов обеспечивает выделение полезной мощности, создаваемой магнитным полем соленоида С 12. Матрица ММ 13 представляет собой объемную (3D периодически упорядоченную), слоистую, частотно зависимую среду с пространственной (в диапазоне от 50 до 300 нм) модуляцией магнитных и электрических свойств при размере активных областей в диапазоне 5-50 нм. Ее облучение электромагнитным полем частотой выше 500 кГц в ограниченном пространстве рабочей камеры полеобразующей системы приводит к эффективному увеличению магнитного поля в локальной области пространственного объема. За счет электрического поля, образующегося в матрице ММ 13, имеет место дополнительный эффект мультипликации в виде увеличения компоненты магнитного поля в пространственном объеме соленоида С 12 до 120 КА/м.

Опаловая матрица технологична при изготовлении и представляет собой самоорганизующийся материал. Объемный образец опаловой матрицы ММ 13 характеризуется монодисперсностью (разница диаметров микросфер менее 4%), высокими механической и термической (до 1100°С) прочностью, а также химической устойчивостью. Последнее позволяет изготовить образец матрицы необходимой формы, например, в виде диска, и размера для практического применения. После введения в межсферические нанополости указанных ранее металлов (которые занимают 25% общего объема опаловой матрицы) в виде рентгеноаморфных оксидов, проводится их кристаллизация в восстановительной среде. Матрица ММ 13 с магниточувствительной структурой, с равномерно распределенной напряженностью по всей плоскости внесена в рабочий объем полости соленоида С 12 полеобразующей системы ПС 11. Анализ напряженности магнитного поля происходит по изменению характера его доменной структуры. В исходном состоянии магниточувствительная структура матрицы ММ 13 обладает малой восприимчивостью к магнитному полю и имеет лабиринтную структуру взаимодействия между кластерами. После воздействия электромагнитным полем соленоида С 12 частотой выше 500 кГц на магниточувствительную структуру матрицы ММ 13 и на плоскость магнитного материала, например, магнитного носителя МН 15, на всей поверхности матрицы ММ 13 создается однородное равномерное магнитное поле, соответствующее однородной доменной структуре, которая качественно отличается от лабиринтной. Переход от лабиринтной к однородной доменной структуре происходит при пороговых значениях измерения электромагнитного поля соленоида С 12 и определенных значениях приложенного внешнего магнитного поля материала. То есть структура магнитного рельефа магнитного материала, например, на носителе информации МН 15, переносится на магниточувствительную структуру матрицы ММ 13, фиксируется амплитудным селектором АС 16, запоминается в системном блоке СБ 17. После прекращения действия магнитного поля материала на магниточувствительную структуру матрицы ММ 13 она переходит в другую структуру только при повторном воздействии вектора напряженности магнитного поля соленоида С 12 в соответствии с программой, заложенной в микроконтроллере МК 6. Визуализация изменения рельефа доменной структуры осуществляется с помощью матричного преобразователя магнитных полей МПМП 13. При изменении конфигурации магнитного рельефа и доменной структуры матрицы от лабиринтной в однородную на мониторе М 18 или ноутбуке НБ 19 анализируют визуально величину напряженности внешнего магнитного поля и рельеф, изменяя пороговые значения уровня напряженности электромагнитного поля соленоида. В результате обеспечивается наблюдение и регистрация структуры магнитного материала на разных уровнях, что повышает эффективность контроля. Преобразователь электромагнитного поля ПП 20, изготовлен из метаматериала, который создает равномерную область с высоким значением напряженности электромагнитного поля, обеспечивая переключение из одной доменной структуры в другую. То есть, в результате суммарного взаимодействия электромагнитных полей всех структурных составляющих ПС 11 (С 12, ММ 13, МПМП 14, ПП 20), и кластерных зон, входящих в рассматриваемые объемные (3D периодически упорядоченные), слоистые, частотнозависимые среды, с пространственной модуляцией магнитных и электрических свойств, концентрируется электромагнитное поле в области размещения магнитного материала.

Таким образом, под действием внешнего магнитного поля соленоида С 12, лабиринтная доменная структура магниточувствительной матрицы ММ 13, обладающей определенным по величине полем однородного зарождения, переходит в доменную структуру поля однородного зарождения, качественно отличающуюся от лабиринтной доменной структуры. Зная величину поля однородного зарождения, присущую конкретному образцу магниточувствительной матрицы ММ 13, определяется значение напряженности магнитного поля и наблюдается визуально магнитный рельеф участка магнитного материала МН 15 на мониторе М 18.

Магниточувствительные элементы матрицы ММ 13, размещенные на матричных преобразователях магнитных полей МПМП 14, передают пространственную доменную структуру и магнитный рельеф с плоскости магнитного материала МН 15, например носителя информации, на магниточувствительную сторону матричного преобразователя магнитных полей МПМП 14.

Под действием магнитного поля происходит изменение сопротивления, например, магнитодиодов (фиг. 6), из которых набран матричный преобразователь магнитных полей МПМП 14. Это обуславливается изменением средней концентрации носителей заряда в объеме проводящего канала, в результате чего на поверхности матрицы образуется электропотенциальный рельеф, соответствующий пространственному распределению напряженности магнитного поля на поверхности магнитного материала МН 15, например, носителя информации, который отображает магнитный рельеф.

Применение магнитодиодов, чувствительность которых в десятки раз превышает чувствительность магниторезисторов, позволяет резко поднять чувствительность матричного преобразователя магнитных полей МПМП 14.

В матричном преобразователе магнитных полей МПМП 14 (фиг. 6) для получения максимальной чувствительности используется принцип накопления. При этом величина тока видеосигнала, поступающего от каждого магниточувствительного магнитодиода 22 (фиг. 6а) или магнитотриода 23 (фиг. 6б), пропорциональна полному магнитному потоку, действующему на элемент за полный период между коммутациями, т.е. за время кадра. Каждый конденсатор 21, шунтирующий магнитодиод 22 или магнитотриод 23, заряжается до максимального значения напряжения в момент коммутации и постепенно разряжается между коммутациями до величины напряжения, зависящей от величины напряженности магнитного поля, воздействующей на магнитодиод, и, следовательно, зависящей от сопротивления магнитодиода.

Микроконтроллер МК 6 последовательно подключает матричный преобразователь магнитных полей МПМП 14, а в нем, последовательно через адресные шины, подключает магнитодиоды и, через амплитудный селектор АС16, к входу системного блока СБ 17 или ноутбука НБ 19. При этом одновременно системный блок СБ 17 осуществляет синхронную развертку луча на экране монитора М 18, яркость светового пятна которого регулируется с помощью амплитудного селектора АС 16.

Оптическое изображение на экране монитора M 18 соответствует магнитному рельефу магнитного материала МН 15.

Еще большего повышения чувствительности матричного преобразователя магнитных полей можно достичь, применяя в качестве магниточувствительных элементов магнитотриоды, обеспечивающие более высокую амплитуду сигнала на выходе (фиг. 6б). Для этой цели могут использоваться биполярные триоды с плоским эмиттером и коллектором или же униполярные полевые триоды с затвором.

Использование матричного преобразователя магнитных полей МПМП 14, в котором, например, матрица выполнена из магнитодиодов 22 или магнитотриодов 23, позволяет на два порядка повысить чувствительность преобразователя магнитных полей.

При размещении магнитного материала МН 15 с магнитным полем, имеющим магнитный рельеф, и при контакте магнитных полей элементов структуры матрицы ММ 13 с магниточувствительным нанокомпозитным мультиферроидным материалом, в ее структуре образуется электропотенциальный рельеф, соответствующий пространственному распределению напряженности магнитного поля на поверхности магнитного материала МН 15. В результате чего с магнитного материала МН 15 магнитный рельеф запоминается магниточувствительной структурой элементов матрицы ММ 13. Магниточувствительные элементы матрицы ММ 13, размещенные на матричных преобразователях магнитных полей МПМП 14, по сигналу с микроконтроллера МК 6 снимают пространственный магнитный рельеф с плоскости магнитного материала МН 15 и передают в амплитудный селектор АС 16.

До начала формирования импульсного магнитного поля от импульсного генератора Г 9 с делителя напряжения ДН 5 напряжение +5 В поступает на микроконтроллер МК 6 и блок управления запуском 7. Со второго выхода делителя ДН 5 напряжение +12 В поступает на вход питания импульсного генератора Г 9. В соответствии с заложенной программой в микроконтроллере МК 6 формируются сигналы управления, которые поступают с выхода (Вых₂ МК) МК 6 на вход (Вх МПМП) матричного преобразователя магнитных полей МПМП 14.

С блока управления запуском БУЗ 7 в момент времени t по цепи с выхода (Вых БУЗ) сигнального на вход (Вх₂ МК) микроконтроллера МК 6 поступает сигнал, который открывает первый электронный ключ ЭКл1, который запускает импульсный генератор Г9, возбуждающий в катушке соленоида С 12 в полеобразующей системе ПС 11 электромагнитное поле. Ток в катушке соленоида С 12, а, соответственно, и напряженность магнитного поля, начинает нарастать по синусоидальному закону. Под воздействием этого сигнала в момент времени t+τ/2 (где τ - период собственных колебаний цепи соленоида), поступающего с МК 6, уменьшается напряженность магнитного поля катушки соленоида С 12. В момент времени t+3/2τ уровень рассеяния энергии на соленоиде С 12 достигает значения h, и по сигналу с выхода (Вых₁ МК) сигнального МК 6 на вход (Вх₂ ЭКл1) сигнальный ЭКл1 контакты замыкаются. Суммарные амплитудные максимальные и минимальные значения векторов напряженности, направленных по нормали в полеобразующей системе ПС 11, фиксируются амплитудным селектором АС 16. При включенном выключателе ВП 4 (фиг. 1) электронный ключ ЭКл1 8 (фиг. 7) формирует управляющий сигнал в форме прямоугольного импульса (фиг. 5б) на его выходе (Вых ЭКл1) сигнальном, который поступает на вход (Вх₂ Г) сигнальный импульсного генератора 9 (фиг. 2). Импульсный генератор 9, в свою очередь, вырабатывает сигнал, который поступает на сигнальный вход (Вх₂ ЭКл2) ключа ЭКл2 10 (фиг. 4).

При поступлении сигнала и питания через ВП 4 и делитель напряжения ДН 5 на вход (Bx₁ ЭКл2) ключа ЭКл2 10 ток проходит через катушку индуктивности L1 ключа ЭКл2 10 (фиг. 4), и открытый транзистор VT3, и, далее, на клемму общего нуля. На выходе (Вых ЭКл2) ключа ЭКл2 10 напряжение менее 0,7 В - уровень логического нуля ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика), при этом транзистор VT3 закрывается, а ток в катушке L1 не может мгновенно уменьшиться из-за малой постоянной времени ее цепи. В результате на стоке транзистора VT3 возникает положительный импульс в виде скачка напряжения. На выходе (Вых ЭКл2) формируется сигнал положительной полярности с задержкой на половину периода колебаний Т/2 сигнала генератора тока 25. Эти сигналы через диод VD1 с выхода (Вых ЭКл2) ключа ЭКл2 10 поступают на вход (Вх С) соленоида С 12. При достижении требуемого уровня напряжения для создания необходимого импульсного магнитного поля, например через 1,0 сек, с запитанного блока управления запуском БУЗ 7 с выхода (Вых БУЗ) сигнального подается сигнал на вход (Вх₂ МК) сигнальный МК. С выхода (Вых₁ МК) сигнального МК 6 подается сигнал на вход первого ЭКл1 8 электронного ключа, который обеспечивает создание в полеобразующей системе ПС 11 импульсного магнитного поля.

С выхода (Вых₂ МК) МК 6 по установленной программе сигнал поступает на вход (Вх МПМП) матричного преобразователя магнитного поля МПМП 14 с размещенными на нем магниточувствительными элементами матрицы ММ 13. Под действием внешнего импульсного магнитного поля с напряженностью, равной напряженности поля, создаваемого полеобразующей системой ПС 11, характер доменной структуры матрицы ММ 13 изменился. Магниточувствительные элементы матрицы ММ 13 в этот момент передают пространственную картину структуры и магнитный рельеф со стороны магнитного материала МН 15 и эту информацию передают на магниточувствительную сторону МПМП 14. С матричного преобразователя магнитных полей МПМП 14, как было описано ранее, информация считывается с помощью амплитудного селектора АС 16 и системного блока СБ 17. На мониторе М 18 (или ноутбуке НБ 19) информация о магнитном рельефе наблюдается визуально, запоминается и подвергается сравнению на каждом конкретном участке магнитного носителя МН 15.

Осуществление изобретения:

Устройство для проверки магнитного рельефа материалов носителей информации выполнено так, как показано на блок-схеме фиг. 1, амплитудный селектор выполнен так, как указано на блок-схеме фиг. 8 и принципиальных электрических схемах фиг. 2, 3, 4, 5, 7.

В качестве источника питания применен аккумулятор 1 типа DT 12022.

Электронный ключ 2 выполнен на основе транзистора BUZ 11.

В качестве преобразователя напряжения 3 используются понижающий трансформатор, выпрямитель и стабилизатор.

Выключатель питания 4 выполнен в виде тумблера типа ТВ 1-2.

Делитель напряжения 5 выполнен на резисторах типа С2-33.

Электронный ключ Экл1 8 выполнен на транзисторе КТ315.

Генератор прямоугольных импульсов 9 выполнен на микросхеме КР1006 ВИ1.

Электронный ключ Экл2 10 выполнен на транзисторах VT1-BC846, VT2-BC856, VT31RFL014N, VD-D220A.

Микроконтроллер 6 выполнен на микросхеме типа ATMEGA8-16A1.

Блок управления запуском 7 выполнен в виде генератора импульсов на микросхеме кварцевого генератора 6,600 МГц (TTL) и резисторах С2-33.

Полеобразующая система 11 выполнена в виде катушки индуктивности в форме кольцевого соленоида 12 в корпусе из немагнитного материала (текстолита).

Матрица ММ 13 выполнена из нанокомпозитного мультиферроидного материала в виде упорядоченных 3D нанорешеток с использованием кристаллитов размерами от 15 до 50 нм. Для формирования нанокомпозитов использованы образцы опаловых матриц с диаметром наношаров SiO₂ от 260 до 280 нм. Метатитанаты (NiTiO₃, PbTiO₃, FeTiO₃) синтезированы из введенных в полости опаловых матриц растворов нитратов соответствующих металлов. Матрица ММ 13 размещена соосно в магнитном поле соленоида. Высота соленоида - 2 мм.

Амплитудный селектор 16 выполнен на микросхемах AD8551AR, AD7896JR, MAX3161EAG. Выходы с матрицы матричного преобразователя магнитных полей поочередно подключаются через амплитудный селектор 16 по программе с микроконтроллера 6 к входу системного блока 17, который синхронно осуществляет развертку луча на экране монитора 18.

Использование заявленного технического решения решает задачу проверки магнитного рельефа магнитных материалов, в том числе записанной информации на магнитных дисках по всей плоскости одновременно. Проверка осуществляется при воздействии импульсными высокочастотными электромагнитными полями на структуру опаловой матрицы, размещенной в непосредственной близости от магнитного материала (носителя информации) при этом сокращается время проверки и энергопотребление.

Устройство обеспечивает эксплуатацию в полевых условиях при проверке магнитного состояния материалов, улучшение качества проверки наличия или отсутствия информации на магнитном носителе, относительное определение амплитудных значений фрагментов рельефа на любом участке магнитного материала без извлечения магнитного носителя из рабочего объема полеобразующей системы.

Группа изобретений относится к технике контроля магнитного рельефа магнитных материалов. Устройство для проверки магнитного рельефа материалов магнитных носителей информации содержит полеобразующую систему, источник питания, импульсный генератор, первый и второй электронный ключ, устройство регистрации параметров магнитного поля, амплитудный селектор, микроконтроллер, соленоид, матрицу из мультиферроидных материалов. Технический результат – повышение качества проверки наличия или отсутствия информации на магнитном носителе. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для проверки магнитного рельефа материалов магнитных носителей информации, содержащее полеобразующую систему, создающую электромагнитное поле в области магнитного носителя информации, источник питания, импульсный генератор, выход которого через второй электронный ключ соединен с входом полеобразующей системы, устройство регистрации параметров магнитного поля, отличающееся тем, что введены амплитудный селектор, микроконтроллер, соединенный с выходом блока управления запуском, первый электронный ключ, сигнальный вход которого соединен с первым сигнальным выходом микроконтроллера, а выход первого электронного ключа соединен с входом запуска импульсного генератора, выход полеобразующей системы соединен с входом устройства регистрации, состоящего из амплитудного селектора, системного блока и монитора, причем в полеобразующей системе расположен магнитный носитель рельефа, облучаемый суммарным магнитным полем, образованным магнитным полем импульсного высокочастотного поля, формируемого соленоидом, и магнитным полем, образованным матрицей из мультиферроидных материалов, при этом вектор напряженности суммарного магнитного поля перпендикулярен плоскости магнитного материала носителя рельефа, а магнитная опаловая матрица размещена на матричном преобразователе магнитных полей, соединенном с преобразователем электромагнитного поля, и размещена соосно в магнитном поле соленоида, выход питания микроконтроллера соединен с входами питания матричного преобразователя магнитных полей и системным блоком устройства регистрации параметров магнитного поля, при этом входы питания импульсного генератора, первого и второго электронных ключей, микроконтроллера и блока управления запуском соединены с соответствующими выходами источника питания.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что импульсный генератор выполнен с возможностью формирования прямоугольных импульсов.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство регистрации параметров магнитного поля выполнено в виде устройства измерения напряженности магнитного поля.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство регистрации параметров магнитного поля выполнено в виде устройства измерения комплексного импеданса.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что устройство регистрации параметров магнитного поля выполнено в виде устройства измерения магнитной индукции.

6. Устройство по пп. 3, 4, 5, отличающееся тем, что устройство регистрации параметров магнитного поля выполнено в виде системного блока с монитором.

7. Устройство по пп. 3, 4, 5, отличающееся тем, что устройство регистрации параметров магнитного поля выполнено в виде ноутбука.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что источник питания выполнен в виде последовательно соединенных аккумулятора, электронного ключа, выключателя и делителя напряжения, выходы которого являются выходами источника питания, а клемма промышленной сети переменного напряжения через преобразователь напряжения соединена с первым входом электронного ключа питания.

9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что блок управления запуском содержит первый и второй резисторы, соединенные последовательно первыми клеммами, и аналоговую микросхему, причем аналоговая микросхема имеет вход, который соединен с точкой соединения резисторов, кроме того, вторая клемма одного резистора является входом блока управления запуском, а выход аналоговой микросхемы является выходом блока управления запуском, при этом заземленная клемма аналоговой микросхемы соединена со второй клеммой второго резистора.

10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что амплитудный селектор содержит последовательно соединенные дифференциальный усилитель, амплитудно-цифровой преобразователь и интерфейс, выход которого является выходом амплитудного селектора, а вход дифференциального усилителя является входом амплитудного селектора.

11. Полеобразующая система, содержащая соленоид, выполненный в форме кольцевой катушки со сквозным отверстием с торца, которое образует рабочий объем, и размеры которого определяются необходимыми размерами участка проверки рельефа магнитного носителя информации, в рабочем объеме соленоида соосно параллельно плоскости торца соленоида и магнитного носителя информации размещены магнитная матрица с датчиками напряженности магнитного поля в виде магниточувствительных элементов опаловой матрицы (кластеров) и матричный преобразователь магнитных полей, причем магниточувствительные элементы опаловой матрицы одной поверхностью закреплены на одной из поверхностей матричного преобразователя магнитных полей, а другой стороной прилегают к поверхности магнитного материала с записанной информацией, второй поверхностью матричный преобразователь магнитных полей закреплен на верхней поверхности преобразователя электромагнитного поля, который выполнен в виде матрицы из метаматериала, представляющего собой объемную 3D, периодически упорядоченную, слоистую, частотно зависимую среду с пространственной, в диапазоне от 50 до 300 нм, модуляцией магнитных и электрических свойств при размере активных областей, кластеров в диапазоне от 5 до 50 нм.

12. Полеобразующая система по п. 11, отличающаяся тем, что магнитная матрица выполнена из нанокомпозитного мультиферроидного материала.

13. Полеобразующая система по п. 11, отличающаяся тем, что матричные преобразователи магнитных полей выполнены в виде матриц, состоящих из магниточувствительных элементов магнитодиодов и имеют вход питания и сигнальный выход, кроме того, параллельно магитодиодам подключены конденсаторы.

14. Полеобразующая система по п. 11, отличающаяся тем, что матричные преобразователи магнитных полей выполнены в виде матриц, состоящих из магниточувствительных элементов магнитотриодов, и имеют вход питания и сигнальный выход, кроме того, конденсаторы подключены в цепь эмиттер-база магнитотриодов, а в цепь коллектор-база магнитотриодов подключен диод.