Способ определения напряженности магнитного поля и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01R33/02 

4 U1Q

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования пространственных и временных свойств магнитных полей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем измерения двух компонент вектора напряженности магнитного поля, а также повышение пространственного и временного разрешения - достигается тем, что однородную полупроводниковую монокристаллическую пластину облучают циркуляр- но поляризованным лазерным излучением, направленным нормально к поверхности пластины, с энергией кванта, вызывающей прямые внутризонные переходы, дополнительно измеряют вторую разность потенциалов в направлении, отличном от направления измерения первой разности потенциалов, а напряженность магнитного поля определяется из математических выражений, приведенных в описании изобретения. Устройство для реализации способа содержит оптически полированную пластину 1, источник 2, контакты 3-6, систему 9 регистрации и обработки, выходы 7 и 8. 1 ил.

О NJ J СО

3

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для исследования пространственных и временных свойств магнитных полей.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей путем измерения двух компонент вектора напряженности магнитного поля, а так же повышения пространственного и временного разрешения.

На чертеже представлена структурно- функциональная схема устройства.

Оптически полированная пластина 1 из дырочного полупроводникового монокристаллического материала с точечной группой симметрии 43т ориентирована в кристаллографической плоскости (100). Оптическая ось источника 2 лазерного циркулярно-поля- ризованного излучения совпадает с кристал- лографическим направлением 100 пластины 1. На пластине выполнены две пары 3,4 и 5,6 точечных электрических контактов, соединенные соответственно с выходами 7 и 8 си-С1емы 9 регистрации и обработки.

При зтом прямые, проведенные через каждую пару контактов, параллельны плоскости (100) и не параллельны друг другу. В частном случае, показанном на чертеже, они совпадают с направлениями 010 и 001.

Устройство работает следующим образом.

Пластину 1, на которую по нормам к ней направлено циркулярно-поляризованное излучение ла ерного источника 2, помещают в измеряемое магнитное поле. В результате взаимодействия оптически ориентированных носителей заряда с колебаниями решетки и примесными центрами нецентральносимметричного кристалла в магнитном поле формируется практически безынерционный фотоэлектрический ток.

В общем случае, исходя из свойств симметрии двух вскгсровО, ее) и одного псевдовектора (Н), ток, возникающии в среде, помещенной в магнитное поле, под действием света может быть записан в виде

. Ji 1 Пи , где j - вектор плотности фототока,

Тн - вектор напряженности магнитного поля;,

1- интенсивностьсзега; Т- ектор поляризации; Пи - - енчор третьего ранга. В кристаллах с точечной группой симметрии 43m Пи 0, если I k I, при этом

Гхуг Гугх -- Ггху Г. ОтСЮДЗ

Jf-l Г,.

где I -- индекс, пробегающий значения х, у, z, пронумерованные, как 1, 2, 3.

Фототок должен компенсироваться током проводимости lin о-Е,,

где Е - напряженность электрического поля;

(Г - проводимость материала. ЭДС вдоль главных осей кристалла име- 0 ет вид

Yi /Eidn AH, , где ri - координата вдоль I направления.

Интегрирование пЈрводится по области существования поля Е, совпадающей с об- 5 ластью локализации светового пятна. В случае измерения двух разностей потенциалов в двух произвольных направлениях, лежащих в плоскости пластины, имеет место система уравнений 0апНх + ацНу-Vi:

321HX + V2,(1)

где Нх, Ну - проекции вектора напряженности на два взаимно перпендикулярных направления в плоскости пластины 1;

5Vi и V2 - разницы потенциалов между

контактами 3, 4 и 5, б соответственно;

aij (ij 1,2) - параметры, определяемые свойствами монокристалла, геометрии измерения Vi и N/2, параметрами лазерного

0 излучения определяемые при калибровке устройства.

Сигналы Vi и V2 подаются соответственно на входы 7 и 8 системы 9 регистрации и обработки, в которой по алгоритмам, одно5 значно определенным системой уравнений (1), определяются две взаимно ортогональные компоненты Нх, Ну вектора напряженности магнитного поля в плоскости пластины 1.

0При выборе направлений измерения

вдоль главных кристаллографических направлений 010, 001 система уравнений выражается в виде

Vi;

5Э22НУ V,(2)

i.e. измерения Vi и V2 дают искомые значения компонент Нх и Ну. Калибровка значений аи и 322 позволяет в этом случае упразднить последетекторную обработку и вносимую по0 грешность определения Нх и Ну.

Формула изобретения 1 Способ определения напряженности магнитного поля, включающий облучение од- 5 нородной полупроводниковой монокристаллической пластины, помещенной в магнитное поле, измерение разности потенциалов, о т- личающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет

измерения двух компонент вектора напряженности магнитного поля и пространственного и временного разрешения, упомянутую пластину облучают циркулярно- поляризованным лазерным излучением, направленным нормально к поверхности пластины, с энергией кванта, вызывающей прямые внутризонные переходы, дополнительно измеряют вторую разность потенциалов в направлении, отливом от направления измерения первой разности потенциалов, а напряженность магнитного поля определяют из соотношений

Vl322 V2312

Нх

Ну

311322 Э21312

V.an 32131

.

где Нх, Ну- проекции вектора напряженности магнитного поля на два езс шно перпендикулярных направления в плоскости тастины;

aij - градуировочные параметра, определяемые свойствами монокристалла геометрией расположения контактов, параметрами лазерного излучения.

10

15

0

5

0

онтактов, се -ланмы , зходом (. je гистрации и o opab -ки РЗ/ ., цч- ,-хги потенциалов, отличающе с я . - с целью расширения функционтпьных в з- за счет измерение двух ко нент векторэ гапряж чнос и м-i М нгс- поля и пространственного и времени. разрршения, тас пма выполняя г- , СКИ ПОЛ рОВаНГОЙ ИЗ r.GlynOt

водникового материала с тиютой ГР,ПП -, симметрии 43т и ориентиров на Б кри ;7& i- лографической плоскости (100), А ь vs ,.ч гп источника излучения и пользоаан га. сп 1:иркулчрно-г:оляриг,ов2нсого излучСг1 f энергией Понгч, вь сываю й прчм „о вн/ риьонные переходы, отиче т OCL- го совпадает с кристалл графическим направгением КЮ. нд пл к-тине выполче : вторая пара точечных э/u кто ческих контактов, соединрмных с вторым темы per 1страции и в чин н i pdSHOCiii потркциалов, r pi З ом f psrioic, npoue-цг -«гые чере каждую пэру кон.З) г ш, параллельны ппоскости (100; и не лелчнн од. Э другом

измерения, первая м в- oppi гэ;;а тт к i . % элeктpи ecкиx контактно р спето f- .л вдоль кристаллографичесчпч направлений пластины 010 и 001 соответстгснно