Устройство для определения структуры,величины и неоднородности внутреннего магнитного поля магнитоупорядоченных кристаллов Советский патент 1988 года по МПК G01N27/82 

со

:п

оэ

N:

Изобретение относится к контроль- но-измерГительной технике, может быт использовано для контроля структуры, величины и неоднородности внутреннего магнитного поля ферро- и феррито- упорядоченных кристаллов и является усовершенствованием изобретения по авт, св. № 1272205.

Целью изобретения является повышение чувствительности устройства за счет возможности учета нелинейных свойств контролируемых кристаллов.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно соединенные генератор 1 радиоимпульсов и излучающий пьезопреобразо- ватель 2, -установленный на исследуемый кристалл 3, помещенный в поле злектромагнита 4, источник 5 линейно изменяющегося тока, подключенный к электромагниту 4, последовательно соединенные приемный пьезопреобразо- ватель 6, усилитель 7, блок 8 селекции, измеритель 9 параметров импульсов, интегратор 10, самописец 11, самописец 12, подключенный к выходу измерителя 9, и последовательно соединенные узкополосный фильтр 13, второй усилитель 14, второй блок 15 селекции, второй измеритель 16 параметров импульсов и третий самописец 17, подключенные к выходу приемного пье- зопреобразователя, выход источника 5 подключен к вторым входам самописцев 11, 12 и 17.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый кристалл 3 помещают в магнитное поле электромагнита 4, который питается током источника 5.

Импульсами генератора 1 посредством излучающего пьезопреобразовате- ля 2 в кристалле 3 возбуждают поперечную акустическую волну частоты .w которая регистрируется приемным пье- зопреобразователем 6. Поляризацию и направление распространения акустической волны выбирают так, что из- за магнитострикции образца в кристалле 3 возникает переменное (с частотой и волновым вектором) магнитное поле. При зтом в тех симметричных относительно центра областях, в которых векторная сумма внешнего Н и внутреннего полей по модулю 1Н1 Ш, + Нв„ I /f-, где f - гил,ро- магнитное отношение для электронов.

спины начинают прецессировать резонансным образом. Это резонансное условие соответствует условию отклонения вектора внутреннего магнитного поля относительно вектора внешнего поля на угол L , величина которого

cJ - удовлетворяет условию sinai z - Н .

Эта величина, особенно в условиях низкочастотного магнитоакустического резонанса, мала, и векторы Н и

IT.

с хорошей степенью точности можно считать коллинеарными, а с точ- ностью. до малого резонансного поля - равными по величине. Резонансная прецессия спинов вызывает увеличение поглощения звука в этой области и, следовательно, уменьшение амп- литуды звука, прошедшего через образец. Размер резонансной области л Z определяется постоянством полного поля в этой области с точностью до ширины естественного ферромагнитного резонанса лН. Изменение амплитуды прошедшего импульса А,, - А(Но) , где АО - амплитуда вдали от резонанса, а А(Нд) - амплитуда при

данном значении поля. Т1ри этом и

г(Н,„) JH,,AO - A(f)d/, Обрат ч

ная функция-Z (Нем ) дает одновременное .распределение внутреннего поля в направлении распространения

звука. Одновременно резонансная прецессия спинов вызьшает резкое увеличение эффективной акустической нелинейности в этой области и, следовательно, возникновение второй гарцокяки магнитоупругой волны. При этом ее амплитуда пропорциональна размеру резонансной области А Z с точностью до i Н: А. (jj i Z.

Таким образом, на выходе пьезопреобр&зователя 6 формируется сигнал, содержащий основную и вторую гармоники частоты возбуждения и , несущие разную информацию о свойствах кристалла 3. .

Основной сигнал преобразователя 6 усиливается усилителем 7, в блоке 8 селекции выделяется первый прошедший через кристалл импульс, а его параметры измеряются измерителем 9,

интегрируются интегратором 10. С выходов блоков 9 и 10 сигналы подаются на входы самописцев 11 и 12, на входы которых подается сигнал с источника 5 линейного тока. На самописцах

12 и 11 соответственно регистрируются спектр линейного магнитоакусти- ческого резонанса и его интегральная характеристика.

Одновременно из сигнала пьезопре- образователя 6 фильтром 13 и усилителем 14 выделяется и усиливается сигнал второй гармоники, первый импульс которого вьщеляется блоком 15, его параметры регистрируются измерителем и поступают на вход самописца 17, который вторым входом синхронизирован с источником изменяющегося тока. На самописце 17 регистрируется спект нелинейного магнитоакустического резонанса.

Как показали экспериментальные исследования спектров линейного и нелинейного магнитоакустических ре- зонансов, чувствительность последнего к магнитным неоднородностям в кристаллах намного выше, их совместное использование позволяет проводить точную акустическую дефектоскопию тех кристаллов, в которых изме

нение затухания звука при магнито- акустическом резонансе мало, можно также проводить разграничение между доменными и недоменными неоднород- ностями, так как на нелинейный маг- нитоакустический резонанс доменная структура влияет слабо.

Формула изобретения

Устройство для определения структуры, величины и неоднородности внутреннего магнитного поля магнитоупоря- дочейНых кристаллов по авт. св. № 1272205, отличающееся к тем, что, с целью повышения чувствительности, оно снабжено последовательно соединенными узкополосным

фильтром, вторым усилителем, вторым блоком селекции, вторым измерителем параметров импульсов и третьим самописцем, подключенными к выходу приемного пьезопреобразователя, а второй выход источника линейно изменяющегося тока соединен с вторым входом |третьего самописца.

Изобретение может использова- ваться для контроля структуры, величины и неоднородности внутреннего магнитного поля в магнитоупорядочен- ных кристаллах. Целью изобретения является повышение чувствительности путем учета нелинейных свойств кристалла. Спектр линейного магнитоакус- тического резонанса регистрируется усилителем 7, блоком 8 селекции, измерением 9 первой гармоники и отражается на самописце 12. Спектр второй гармоники акустического сигнала пьезопреобразователя 6, который является спектром нелинейного магнито- акустического резонанса, регистрируется фильтром второй гармоники, вторым усилителем и блоками 15 селекции и отражается самописцем 17. Чувствительность спектра нелинейного резонанса к изменению в структуре кристалла выше линейного резонанса, а их совместное использование повышает разрешающую способность устройства. 1 ил. 9 (Л