Способ определения структуры,величины и неоднородности внутреннего магнитного поля магнитоупорядоченных кристаллов и устройство для его осуществления Советский патент 1986 года по МПК G01N27/82 

Изобретение относится к средства контрольно-измерительной техники и может быть использовано для определения структуры, величины и неоднородности внутреннего магнитного пол магнитоупорядоченных кристаллов, в том числе и электропроводящих. Цель изобретения - повышение точ ности определения величины и местоположения неоднородности внутреннего магнитного поля в магнитоупорядо ченных кристаллах, в том числе и электропроводящих за счет использования пьезоакустического способа возбуждениямагнитоупругой волны и регистрации интегральных.характеристик спектра магнитоакустического резонанса. , На фиг. 1 приведена блок-схема устройства, реализующего способ определения структуры, величины и неоднородности внутреннего магнитного поля; на фиг. 2 - спектр магнитоакустического резонанса, полученный в железоиттриевом гранате (ЖИГ)J на фиг. 3 - величина и распределение внутреннего поля в ЖИГ. Способ осуществляют следующим образом. Кристалл помещают в однородное, медленно линейно меняющееся по величине внешнее }-1агнитное поле и в нем электромеханическим преобразова телем (пластика кварца или ниобата лития LiNbO ) возбуждается поперечная акустическая волна частоты cj . Поляризациями направление распространения акустической волны выбираются так, что из-за магнитострикции образца в нем возникает переменное (с частотой и волновым вектором звука) магнитное поле. При этом в тех симметричных относительно центра областях, в которых векторная сумма внешнего H Ji внутреннего Нц„ полей по модулю IHI IН + uJ/y где у- гиромагнитное отноше ние для электронов, спины J aчинaют прецессировать резонансным образом. Это резонансно условие соответствует условию отклонения вектора внутреннего магнитного поля относительно вектора внешнего поля на угол d- , величина которого удовлетв ряет условию sino(. Hg. Эта величина особенно в условиях низкочастотного магнитоакустического рез нанса мала и векторы Не и хоро ей степенью точности можно считать оллинеарными, а также с точностью о малого резонансного поля /у равыми по величине. Резонансная прецессия спинов ызывает резкое увеличение поглощения вука в этой области и уменьшение мплитуды звука, прошедшего через бразец. Размер резонансной области л2 определяется постоянством полного оля в этой области с точностью до ЛН. Изменение амплитуды прошедшего мпульса А - А(Н), где А„ амплитуда вдали от резонанса А(Н) амплитуда при данном значении поля. Если F(Z) - функция распределения внутреннего поля в направлении распространения звука, то ) А()1 Z(H). Обратная функция ) дает одномерное распределение внутреннего поля в направлении распространения звука. Таким образом, способ заключается в определении с помощью акустической волны и линейно меняющегося магнитного поля спектра магнитоакустического резонатора (зависимости амплитуды прошедшего импульса от внешнего поля А(Н), интегрировании этого спектра и определении обратной , представляющей собой распределение внутреннего поля на половине длины кристалла. Устройство (фиг, 1), реализующее способ контроля, включает генератор 1 радиоимпульсов, соединенный с электромеханическим преобразователем, вьшолненным в виде излучающего пьезопреобраз-ователя 2 и установленным на контролируемом кристалле 3, помещенном в поле электромагнита 4, источник 5 линейно изменяющегося тока, подключенный к обмотке электромагнита 4, последовательно соединенные приемньш пьезопреобразователь 6, усилитель 7, блок 8 селекции, измеритель 9 параметров импульсов, интегратор 10 и самописец 11, и самописец 12, подключенный к второму выходу измерителя 9 параметров импульсов, выход источника 5 тока подключен к вторым входам самописцев 11 и 12. Устройство работает следующим образом. Сигнал - радиоимпульс частоты сл , получаемый от генератора 1, поступает на излучакиций пьезопреобразователь 2, который преобразует элект рический импульс в упругую волну, распространяющуюся в исследуемом кристалле 3, Последний помещается в однородное поле электромагнита 4, питаемого от источника 5 линейно изменяющегося тока. Приемный преобразо ватель 6 преобразует упругую волну, прошедшую через кристалл, в электрический сигнал, поступающий далее на усилитель 7, Блок 8 селекции позволяет выделить первый прошедший импульс, который подается на измеритель 9 его параметров. Электрический аналог амплитуды импульса подается на У-вход самописца 12 спектра магнитоакустического резонанса и на интегратор 10, в котором осуществляются сдвиг уровня сигнала на величину, равную амплитуде сигнала в нулевом поле и интегрирование. Сигнал с выхода интегратора 10 подается на Xвход самописца 11 внутреннего поля. На У-вход самописца 11 и Х-вход самописца 12 подается напряжение, п порциональное внешнему магнитному полю. Формула изобретения 1. Способ определения структуры, величины и неоднородности внутреннего магнитного поля магнитоупорядоченных кристаллов, заключаюп(ийся в возбуждении в кристалле, помещенном во внешнее магнитное поле, магнитоупругой волны, отличающийс я тем, что, с целью повьш;ения точности определения величины и местоположения неоднородности внутрен054него поля в магнитоупорядоченных кристаллах, в том числе и в электропроводящих, магнитоупругую волну возбуждают с помощью электромеханического преобразователя и определяют зависимость амплитуды волны, прошедшей через кристалл, от внешнего магнитного поля, являющейся спектром магнитоакустического резонанса, по тонкой структуре которого опреДеляют наличие магнитных неоднородностей, а по интегральной характеристике спектра магнитоакустического резонанса судят о структуре и величине внутреннего магнитного поля. 2. Устройство для определения структуры, величины и неоднородности внутреннего магнитного поля магнитоупорядоченных кристаллов, включаюЩее генератор радиоимпульсов, электромагнит, соединенный с источником линейно изменяющегося тока, усилитель и первый самописец, отличающееся тем, что оно снабжено электромеханическим преобразователем, выполненным в виде излучающего пьезопреобразователя и подключенным к выходу генератора, приемным пьезопреобразователем, подключенным к входу усилителя, и последовательно соединенными. блоком селекции, измерителем параметров импульсов, интегратором и вторым самописцем, подключенными к выходу усилителя, второй выход измерителя параметров импульсов соединен с входом первого самописца, второй выход источника линейно изменяющегося тока соединен с вторыми-входами первого и второго самописцев.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения структуры, величины и неоднородности внутреннего магнитного поля магнитоупорядоченных кристаллов. Целью изобретения является повьппение точности определения названных параметров, за счет использования пьезоакустического способа возбуждения магнитоупругой волны и регистрации интегральных характеристик спектра магкитоакустического резонанса. Для достижения этой цели магнитоакустическую волну в кристалле 3 возбуж-. дают электромеханическим преобразователем, вьшолненным в виде излучающего 2 и приемного 6 пьезоэлементов, регистрируют спектр магнитоакустического резонанса при изменении магнитного поля электромагнита 4, тон(Л кая структура которого характеризует наличие магнитных неоднородностей, а структуру и величину внутреннего магнитного поля определяют, интегрируя спектр магнитоакустического резон нса. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. ю hO N9 iL ЛА н- ГГТТЬ У////////А

i

А(Н),след

200t)QO

Фиг. 2

600 Н1Э)

«(.П

Расспюяние от центра адразца мм

Фиг.З