Способ определения параметров магнитных материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N22/00 

Изобретение относится к изкэри-- Tajjjjiioii технике и может ;-icijo.,-3o- в;зтъся для определения толщины и эпектромаг штных нараметров одыород- Н:,1Х пластин и структур - слоев M;ir- н;1тиых материалов - ферро-, Ьерри- и антифсрр()магнетиков на диэлгктри- ч вских полупроводниковых подложках, в часткоет - при изхотовленин дэтельных ферритовых приборо з СЕЧ- диапазона,

. Цель изобретения - расширение функциоиггльиых возможностей н уте м обеспечения определения намаг.ничсгн- нэсти технического насыщения, H-J линии резонансного по1 лошения, компоне гг тензора маг нитной irpoHHuae м;), роюггаттсной частоты ч компонент комплексной диэлектрической иронни сгн,

Па чертеже приведена струтстурпая э пектричесл ая схема устройства, реализующего способ определе}1ия параметров магнитных материалов,

YcTpoi iCTrio содержит Г енератор 1 СВЧ 3OHii,irpyiojiero сигнала,, феррито-- в;,й развязывающий прибор 2, поляризатор 3, преобразуюп: ИЙ волну ли- Н2ЙНОЙ по.тяризации в воллу круговой поляризации правого или левого (этпосительно направления иостоян- п;):гч; магнитного ноля) , излучатель 4 в виде открытого г; одной сгороны отрезка вол1ювода круглого пэперечного сечения, кагнитгтую сис- Т2му в виде соленоида 5, намагничивающего помещенную внутрь его пластину 6 из исследуемого магнитного материала параллельно напраЕ:л(гнию распространения волн в даправ:шющей , прнемнь й волновод 7; вращающееся сочленен1- е 8 с индикатором ула поворота, переход 9 с волновод,;: круглого поперечного сечения на прмоугольное, измеритель 10 мощности, блок 11 управления магнитной систем позволяющей изменять напряжен-иость маг -1итного ноля, переключатель 12 п лчрностн тока, питающего соленоид, позволяющий изменять при этом направление вектора напряженности внешнего магнитного поля.

Измерение параметров магнитных матерргалов выполняется следующим о Зраз ом.

Линейно-поляризованный сигнал от ганератора 1 через ферритовый раз- в: зьшаюа(ий прибор 2 поступает на по лтризатор 3, а затем на излучатель

, Па -г.дучатс::, - чсмсп :,-.О1 ся млас;- т;-;па 6, ас Hj)O J ;iJ:f;;io.: rv Uiiji- I t- c rci - ijcjiib соосно с изл j .;r; f:ji(. м 4 мог.во- , ;игся пол)-:спюл /; :-рел,с-| аJ-- .,я;ои1ИЙ сс бой, Kaif -; из ::уча : 1 )ечок кругл;1г: r-jv: ; ;:л ЧсСг.смч; ;г поисда, /IIIH птолп.птл: ..: ;-а:.-.п г ; чиялиия нластинь: б ::::а помсмлао ;-;; эь с.) J, i-or:i::pe4 :::fc ci, ;: мне TOTCipOJ O ДО. Я:.: .(; :л()ш,ади исс:те, . ;::1аст;л1 ;: -. УР; а д.типа - лли тттзчиой ;;ля (;оч;:,- i- я однородпог :i ч, ;--; (:j :: ; с расположения лг-ас-ии 6 С ;ib:x(a;;

приемного ВОЛНОПО,;;; )Л( к Tricv.;;;; И --гнля ноли,г. }1ро1дс Д1гая нродсльно i Ma -5

0

5

. 9 Kpyr:i: ri: ;(:л}:г } :); ; по :ц---: .ный ; coL iurTei: Ч|.,:й i )Гм ;;рис-: го.:п(;нодом пгки i:i;;: .fh;c г-тлсм H4f, M 8, л затем -- за ) л: :1 :ности , Ус 1 а :сл и,н ; i ;ля J:H jc т ; -,, :.,- пкгзч) сол(нок,г.а j H,.iiip : :un;i i ;(.. |К-;-.xiij : ) с,гс:м 12 так, П обы ;;:;ектрс :а) Икугнал г;о:-гна мехсду из:Гу -гптолгг- - и ;:рисм:1ь ;- Н ;).. :: ородJM 7 оказалась бгл мралаоноляр; зог анной по отпопклгчч к ;- амаjл-ичиваю- ьцему рас):оложе П11;) /aiMi-: аластиЕ;; k из магнитнотт) ;ал зр - ала аосл ояи исалу маг нитггому нол с;, уве.ичлЕаго пеличину д.э нас1 Ч1.лг; ия резона ;- са. что тегисп рир ч ел :я J;D NitjaKJ-iVi-rv сигнала 5 nocTyTiaioLiiej ij через (П И ;у 6 на :-13М ритслг. 0 моцности. Из- уровень мощгакплг, иеличину резонансных потерь правололяризогап

1 „ - мощность сигнала, чроиедшего пластину 6j - мощность с гнала прав(Л10- ляризованной волны, шедшей пластину 6 нри ее намагничивании полем продольного резонанса. Затем, последовательно уменьшая и увеличивая напряженность магнитного поля Н до величины потерь г-;раво- поляризованной волны ;-; магнитном материале равной 1/2 v. и фиксируя значения напряженности магнитного поля в этих точках, ширину резонансной кривой 2дН определяют из соотношения

2дН - н - п

где Н и - напряженности магнить-о го поля, соответств то- щие величине, вдвое меньшей величине максимальных потерь в точ ке резонанса правополя ризованной волны.

Изменив перек.ттючатель 12 на проти воположное направление внешнего магнитного поля, равное по величине резонансному, измеряют мощность прошедшего через исследуемую пластину 6 толщиной i сигнала левополя- ризованной волны d но формуле

J(l .. (мЛё)- (I -М. )

магнитная проницаемость ваку- ума;

К2- 0,01 - комплексные постоянные распространения право- и левополяризо- ванных волн, соответствующих индексам + и

- внутреннее магнитное поле в пластине 6, соответствующеепродольному ре- зона.нсу.

Резонансную частоту продольного езонанса fp при определенных знаК

10 ig --,

где Р

5

10

мощность левополяризован- ной волны, прошедшей пластину 6 магнитного материала, намагниченную продольным магнитным полем с напряженностью, соответствующей резонансу пра вополяризованной волны. Величину намагниченности технического насьш1ения М определяют из сле- д тащего соотношения;

2С

чениях H. и Мд определяют с помощью следующего выражения

р 2п

1Г

где

f; - эффективное гиромагнитное

отношение.

Компоненты тензора магнитной проницаемости . , k , k при напряженности продольного постоянного

магнитного поля Н и частоте зондирующего электромагнитного сигнала f, выбираемой произвольно определяют по ранее определенным значениям ширины резонансной кривой поглощения

2 лН, намагниченности технического насыщения , напряженности магнит- ,-:ого поля в исследуемом материале, соответствующего поодольному резонансу , с помощью следупощих соотношений:

Измеряют величину yi Jia ) плоскости поляризации прапупо/гяли-- зованной волны иу при крохохсдекии через пластину 6, намагниченную поо- дольным магнитным .толем наьрлжем- ностью и 5 и величину маг Н -.: ных по-- терь N ; , обусловленных диссипгггивьгы- ми свойствами намагннченного м гьнлт- ного материгша. Уменьшают величину

напряженности внешнего маг ;ктно о

,, f ноля г1 до пупя и измеряк1Т в.еличин,угла поворота нтюскости пол я риз я ,„ и величину потерь Ы празополя- ризованной волны при ее прохо/кдег:ии через однородную или слоист ло п, ;1сти ну из ненамагни енпого магчгтТког Г) материала,

Угол поворота т лоскогч и оляим- зации и величину гстерь npfi;ioi:fx с- ри- зованной полны, обуслон.черн-гый тол:ь- ко махлгитныьш свойствами слоя ): i; ;ar- -шченного маг нит11ого матери-.да,, -nip;:- , ;еляпт из ныражений

: стсу 1-с-;-ц

и IlpC icfn; Л1ам;1 J-t ;-p:f

t. и-3 слег:

Особ ()::рР;:11

-rriisix матС) eHiie Marrism

ин

Изобретение относится к измерительной технике. Расширяются функциональные возможности путем обес- нечения онределения намагниченности технического нacьш eния, ширины отинии резонансного поглощения, компонент тензора магнитно ; проницаемости, резонансной частоты и компонент комплексной диэл. проницаемости. УстройICTBO, реализующее епособ. содержит генератор I СВЧ зондирующего сигнала ферритовый развязывающий прибор 2, ноляризатор 3, преобразующий волну линейной поляризации в волну круговой поляриза ии правого или левого вращения, излучатель 4 в виде открытого с одной стороны отрезка волновода круг:гого сечения, магнитную систему :: виде соле.чоида 5, намагничивающего помеи е:-п1ую внутрь него пластину 6 из исследуемого магн. материала (ММ) параллельно направлению распространения волн в направляющей системе, приемны : вол ювод 7, вращающееся сочлененл е 8 с индикатором угла поворота, переход 9 с волновода кру1 лого се-гения на прямоугольное, измеритель 10 мощности, блок управления мггнитной системой, переключатель 12 полярности тока, питающего соле- ноил, ООлучают ММ электромаги, волной (ЭМВ) в перпендикулярном направлении. Piз ;epяют потери и угол поворота плоскости гюляризации при обл чении ММ правополкриэован-ной ЭМВ в отсутствии магн.поля (МП), при воздействии МП, соответствующего резонансному значению, и при воздействии МЛ, отлича- юшегоея от резонансного значения. Измеряк;т потери левополяризованной ЭМВ при воздействии МП, соответствующего резонансно у для правополяризо- ваН11Ой ЭМВ. Искомые параметры определяют по градуировочным зависимостям. I ил. С i ГчЭ 412, 5 {ZbUjS

Величину действительной 1;асти вомплекской диэлектрической лрони- г.аемости - магнитггого матери jja для случая однородной пластины при из- г естной ее толщине t oпpeдeJJЯ oт из Е-ыршкетшя

М 7

( Г

к; (7| - к ТГ

Действительную часть диэлектрической проницаемости г и толгиину слоя i магнитного материала на полупроводниковой или диэлактр -1чес:-;:ой подложке определяют из bL jayKenHH дпя t: и по предварительно получен- ньгм с помощью эталонных образцов калибровочным характеристикам.

Мнимую часть комплексной /;.иэлект- р:ической проницаемости магнИ мюго материала t: и tg Ь определяют и;5- мерив потери злектромагнитной JsoJif-u-j

при ( i:paН 1Йо ПО

п по резотгчнспиго зн :pi; левополяризо ттпой Bojiiib; при

ll-iTFiOrO ПОЛЯ, со

иансному для пр :трома; 1итной во, мотры опреде: ;яю за1)Исимостям.

фОТЮЧ