Петлескоп для тонких магнитных пленок Российский патент 2025 года по МПК G01R33/14 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для регистрации петель гистерезиса тонких ферромагнитных пленок.

Наиболее близким аналогом по совокупности существенных признаков является феррометр для тонких магнитных пленок [Патент RU 2795378, МПК G01R 33/14, опубл. 03.05.2023, бюл. №13 (прототип)]. Устройство содержит магнитную систему, подключенную через датчик тока к низкочастотному генератору, катушки чувствительного элемента, включенные встречно-последовательно, расположенные в центре магнитной системы и нагруженные на вход дифференциального усилителя, цифровой интегратор и цифровой осциллограф. Катушки чувствительного элемента расположены вдоль оси магнитной системы, что позволяет устройству измерять продольные петли гистерезиса тонких ферромагнитных пленок.

Недостатком устройства-прототипа является отсутствие возможности измерений поперечных петель гистерезиса тонких ферромагнитных пленок.

Техническим результатом заявленного решения является реализация возможности измерения устройством одновременно продольных и поперечных петель гистерезиса тонких ферромагнитных пленок.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что в петлескопе для тонких магнитных пленок, содержащем магнитную систему, подключенную через датчик тока к низкочастотному генератору, катушки чувствительного элемента, включенные встречно-последовательно, расположенные вдоль оси магнитной системы в ее центре и нагруженные на вход дифференциального усилителя, подключенного выходом к цифровому интегратору, выход которого подключен к цифровому осциллографу, новым является то, что устройство дополнительно содержит еще один чувствительный элемент в виде двух включенных встречно-последовательно катушек, расположенных в центре магнитной системы перпендикулярно ее оси и нагруженных на вход второго дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу второго цифрового интегратора, сигнал с выхода которого подается на второй вход цифрового осциллографа.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием еще одного чувствительного элемента в виде двух включенных встречно-последовательно катушек. Как и катушки первого чувствительного элемента, катушки второго чувствительного элемента расположены в центре магнитной системы. Существенным отличием является то, что катушки второго чувствительного элемента расположены перпендикулярно оси магнитной системы, что дает возможность производить измерения поперечных петель гистерезиса тонких ферромагнитных пленок. Дополнительным отличием от известных конструкций является и то, что устройство позволяет одновременно регистрировать как продольные, так и поперечные петли гистерезиса.

Таким образом, перечисленные выше отличительные от прототипа признаки позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и, следовательно, обеспечивают соответствие заявляемого решения критерию «изобретательский уровень».

Данное изобретение поясняется чертежом. На чертеже изображена функциональная схема петлескопа для тонких магнитных пленок.

Исследуемый образец тонкой ферромагнитной пленки (1 на чертеже) в петлескопе для тонких магнитных пленок размещается над двумя чувствительными элементами, состоящими из встречно-последовательно включенных измерительных катушек (2) и (3). Причем измерительные катушки (2) размещены вдоль оси магнитной системы, состоящей из колец Гельмгольца (4), а измерительные катушки (3) размещены перпендикулярно оси колец Гельмгольца (4). Магнитная система (кольца Гельмгольца (4)) подключена через датчик тока (5) к низкочастотному генератору (6). Измерительные катушки (2) включены встречно-последовательно и нагружены на вход дифференциального усилителя (7), выход которого подключен к входу цифрового интегратора (8). Выход цифрового интегратора (8) подключен ко второму входу Y₂ вертикальной развертки цифрового осциллографа (9). Измерительные катушки (3) также включены встречно-последовательно и нагружены на дифференциальный усилитель (10), выход которого подключен к входу цифрового интегратора (11), а выход цифрового интегратора (11) подключен к первому входу Y₁ вертикальной развертки цифрового осциллографа (9). К входу X горизонтальной развертки первого и второго каналов цифрового осциллографа (9) подключен выход датчика тока (5). Цифровой осциллограф (9) настроен на работу в режиме XY по двум каналам - XY₁ и XY₂.

Петлескоп для тонких магнитных пленок работает следующим образом. Образец (1) исследуемой тонкой ферромагнитной пленки размещают внутри магнитной системы, состоящей из колец Гельмгольца (4), в центре над чувствительными элементами - измерительными катушками (2) и (3). Низкочастотный генератор (6) через датчик тока (5) формирует ток в магнитной системе - кольцах Гельмгольца (4). Создаваемое кольцами Гельмгольца (4) магнитное поле направлено вдоль оси колец, в плоскости образца (1), вдоль оси измерительных катушек (2) (продольное направление на чертеже) и перпендикулярно оси измерительных катушек (3) (поперечное направление на чертеже). Вектор магнитной индукции (магнитных полей рассеяния) вблизи исследуемого образца (1) имеет вертикальные компоненты, которые регистрируются измерительными катушками (2) и (3). Выходные сигналы с встречно-последовательно включенных катушек (2) и (3) подаются на дифференциальные усилители (7) и (10) затем на цифровые интеграторы (8) и (11), после чего поступают на два входа Y₁ и Y₂ вертикальной развертки цифрового осциллографа (9). Сигнал, пропорциональный току в кольцах Гельмгольца (4) и, следовательно, напряженности магнитного поля в магнитной системе, поступает с датчика тока (5) на вход X горизонтальной развертки цифрового осциллографа (9). Так как осциллограф работает в двухканальном режиме XY, то по оси X на экране отображается величина, пропорциональная напряженности магнитного поля в кольцах Гельмгольца (4), а по двум осям Y₁ и Y₂ - величины, пропорциональные намагниченности образца (1) в двух направлениях - продольном и поперечном.

Таким образом, заявленный технический результат достигнут: петлескоп для тонких магнитных пленок позволяет одновременно отображать на экране цифрового осциллографа поперечные и продольные петли гистерезиса.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения и построения петель гистерезиса тонких ферромагнитных пленок. Устройство содержит магнитную систему, состоящую из колец Гельмгольца, подключенных через датчик тока к низкочастотному генератору; два чувствительных элемента, включающих встречно-последовательно подключенные катушки, размещенные в центре магнитной системы; дифференциальные усилители; цифровые интеграторы и цифровой осциллограф. Катушки первого чувствительного элемента расположены вдоль оси магнитной системы, а второго - перпендикулярно. Выходы катушек подключены к дифференциальным усилителям, которые в свою очередь нагружены на цифровые интеграторы. Цифровые интеграторы подключены к входам вертикальной развертки цифрового осциллографа. К входу горизонтальной развертки осциллографа подключен выход датчика тока. Технический результат: возможность измерять одновременно продольные и поперечные петли гистерезиса тонких ферромагнитных пленок. 1 ил.

Петлескоп для тонких магнитных пленок, содержащий магнитную систему, подключенную через датчик тока к низкочастотному генератору, катушки чувствительного элемента, включенные встречно-последовательно, расположенные вдоль оси магнитной системы в ее центре и нагруженные на вход дифференциального усилителя, подключенного выходом к входу вертикальной развертки цифрового осциллографа, отличающийся тем, что устройство дополнительно содержит еще один чувствительный элемент в виде двух включенных встречно-последовательно катушек, расположенных в центре магнитной системы перпендикулярно ее оси и нагруженных на вход второго дифференциального усилителя, выход которого подключен к входу второго цифрового интегратора, сигнал с выхода которого подается на второй вход вертикальной развертки цифрового осциллографа.