Способ измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок Советский патент 1980 года по МПК G01R33/12 

1

.Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества и свойств ферромагнитных материалов, а

именно к определению магнитных характеристик цилиндрических тонких маг- 5 нитных пленок (ЦТМП), и может быть использовано для измерения коэрцитивной силы участков ЦТМП в производстве однородных п-о магнитным свойствам образцов.О

Известны способы измерения коэрцитивной силы тонких магнитных пленок, в которых разрушение намагниченности пленки вдоль оси легкого намагничивания (ОЛН) осуществляют полем посто-15 янного тока регулируемой величины Ц). При измерении коэрцитивной силы

этим способом по оси легкого намагничивания действуют двумя полями: импульсным полем предварительно намаг-20 кичивают пленку до насыщения, полем постоянного тока регулируемой величины разрушают это состояние. По одному из направлений оси трудного намагничивания (ОТН) подают импульс поля 25 опроса магнитного состояния пленки.. По величине разрушающего поля, при

которой сигнал считывания с пленки обращается в ноль, определяют коэрцитивную силу пленки. Сигнал считы- 30

/

вания, индуктируемый потоком пёремагничивания пленки и 1есущий информацию о ее магнитном состоянии, наблюдаю на экране Осциллографа, а величину постоянного тока считывают по шкале стрелочного прибора. Преобразование информации о магнитном состоянии пленки а сигнал считывания и .передачу его для наб.пюдения на экране осциллографа осуществляют схемами, в которых образец ЦТМП является их coctasHtJM элементом.

Процеее измерения при наб.пюдении сигнала считывания на экране осциллографа длителен и утомителендля оператора, точность зависит от фиксации оператором момента уменьшения до нуля сигнала считывания на экране 1рсциллрграфа и (этсчета величины постоянного тока по шкале стрелочного прибора. (сация сигнала считьпвания по Д13угому индикатору (кроме осциллографа) усложняет всю аппаратуру контроля.

Преобразование информации о магнитном состоянии пленки и передача сигнала считывания дл.я наблюдения на экране осциллографа схемами, в которых образец ЦТМП является их соотавным элементом, приводит к.тому, что кроме сигнала считывания, вызванного потоком перемагничивания, в пленке перемагничивающим полем наводится си нал помехи. Для компенсации помехи применяют схемы, настройка которых зависит от переходного сопротивления контактов в местах подключения образ ца ЦТМП к другим элементам схем. Известен также способ измерения коэрцитивной силы ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что изде лие намагничивают, включают размагни чивающий ток, увеличивающийся во вре мени, сравнивают сигнал, пропорциональный магнитной индукции в изделии с опорным сигналом, неизменным в пре делах цикла измерения, производят отсчет размагничивающего тока в момент совпадения указанных сигналов, и по величине этого тока судят об из меряемой величине коэрцитивной силы 2 . Основным недостатком данного способа является значительная погрешность измерения, обусловленная неста бильностью опорного сигнала. Цель предлагаемого изобретения повышение точности. Поставленная цель достигается тем что в способе измерения коэрцитивной силы, основанном на сравнении сигнала, пропорционального магнитной индукции в пленке, с опорным сигналом переменным синусоидальным током формируют магнитное поле рпроса и магнитное опорное поле, перемагничивают пленку сформированным полем опроса по оси трудного намагничивания, определяют момент полного размагничивания пленки по оси легкого намагничивания по уменьшению амплитуды вторичной ЭДС, пропорциональной индукций в Пленке по оси трудного намагничивания, сравнивают его с амплитудой вторичной ЭДС, пропорциональной магнитному опорному полю, фиксируют равенство указанных амплитуд и регистрируют значение размагничиваквдего тока. На фиг. 1 изображена кривая намаг ничивания пленки по оси легкого нама ничивания (ОЛН) и график изменения магнитных полей вдоль этой кривой; на фиг. 2 - кривая намагничивания пленки по оси трудного намагничивания(ОГН) и график изменения сйнусоидсшьного поля вдоль этой кривой; на фиг. 3 - график, изменения ампли туды вторичной ЭДС пропорциональной индукции (В) в пленке по ОТН в зависимости от изменения размагничивающего тока; на фиг. 4 - блок-схеМа установки, позволяющей осугцествлять измерение коэрцитивной силы (Hg) участкой цилиндрических тонких магнитных Лленок. Способ осуществляют следующим об,ра зом. Установочным импульсом тока, создающим поле И в направлении ОЛН/на с1гничивают пленку до насьвдения в одно из устойчивых состояний (фиг. 1). Регулируя величину постоянного тока, создающего поле Н. противоположной полярности также в направлении ОЛН, разрушают остаточную индукцию в пленке (фиг. 1). Затем синусоидальным током, создающим поле опроса Н магнитного состояния пленки по ОЛН, перемагничивают пленку вдоль направлений ОТН (фиг. 2). При перемагничивании пленки синусоидальным полем по ОТН индукция (В) в пленке изменяется в соответствии с кривой намагничивания. Вторичная ЭДС перемагничиваюи1его тока (фиг. 3) пропорциональна индукции (В) в пленке и соответствует максимуму ее в насыщении (В). Вторичная ЭДС, пропорциональная напряженности опорного магнитного поля, имеет постоянное значение. При разрушении остаточной индукции в пленке постоянным полем по ОЛН до нуля, перемагничивания пленок и измерения индукции в ней по ОТН не происходит. Вторичная ЭДС принимает значение, пропорцио)альное напряженности магнитного поля опроса. Так как напряженности магнитного поля опроса и опорного магнитного поля одинаковы, то и вторичные ЭДС их также одинаковы. Таким образом, момент равенства вторичных ЭДС пропорциональной напряженности магнитного поля опроса и пропорциональной напряженности опорного магнитного поля при перемагничивании пленки с синусоидальным полем по ОТН и разрушении остаточной индукции постоянным полем по ОЛН до нуля свидетельствует о величине этого поля, соответствующего коэрцитивной силе пленки. Величину разрушающего поля постоянного тока можно определить из выражения для напряженности поля вокруг проводника с током, т. е. %itD - напряженность поля на поверхности проводника с током;Э-- амплитуда тока, протекающего по проводнику; D - Диаметр проводника. В момент разрушения до нуля остаточной индукции пленки постоянным полем по ОЛН величина разрушающего поля соответствует коэрцитивной силе пленки, т. е. 2) где Hj. - коэрцитивная сила пленки; D - диаметр проволочной подложки с цилиндрической тонкой магнитной пленкой. Блок-схема установки, позволяющей осуществлять предлагаемый способ изме рения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок (ЦТМП) ,i включает источник 1 импульсного намагничивающего тока (фиг, 4), источник 2 постоянного тока регулируемой величины, контакты 3 и 4 для закрепления в них проверяемой ЦТМП 5 требу емой длины, резистор 6, генератор 7 синусоидального напряжения, первичную обмотку 8формирователя магнитного по ля опроса, первичную обмотку 9 формирователя магнитного опорного поля, ре зистор 10, электронный вольтметр 11, вторичную обмотку 12 формирователя поля опроса, вторичную обмотку 13 фор мирователя опорного поля, усилитель 14, усилитель 15, вольтметр 16, вольт метр 17 и амперметр 18, Импульсное поле Н, намагничивающее до насыщения участки ЦТМП 5 по ОЛН, создают током от источника 1. П ле, разрушающее остаточную индукцию участков ЦТМП 5 по ОЛН, создают током от источника 2, Величину тока измеряют амперметром 18. Поле Н, перемагничивающее участки ЦТМП 5 по ОТН, создают в перви-чной обмотке 8 током от генератора 1, .Этим же током от генератора 7 создают в первичной обметке 9, включенной последовательно с обмоткой 8, магнитное опорное поле. Необходимое значение тока в обмот ках 8 и 9 устанавливают изме.нением выходного напряжения генератора 7 и контролируют .вольтметром 11 на резис торе 10, включенном последовательно с обмотками 8 и 9. Напряжение вторич ной обмотки 12 усиливают усилителем 14 и фиксируют стрелочньм прибором вольтметра 16. Напряжение вторичной обмотки 13 усиливают усилителем 15 и фиксируют стрелочным прибором воль м.етра 17. При увеличении тока в обра це ЦТМП 5 от источника 2, напряжение на выходе вторичной обмотки 12 Ыень шается и в мойснт разрушения остаточ ной индукции (В) в пленке по ОЛН до нуля, равно напряжению на выходе вто ричной обмотки 13, В момент достижения стрелкой приб .ра вольтметра 16 значения шкалы, оди накового со значением шкалы стрелочного прибора вольтметра 17, регистри руют величину тока в образце 5 ЦТМП амперметром 18. Величину поля, разрушаквдего остаточную индукцию в обазце 5 ЦТМП по ОЛН до нуля и соответтвующего коэрцитивной силе участка бразца 5 ЦТМП, определяют из выражеия (2) w tu - i с np-ifo , Использование предлагаемого способа измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок упрощает процесс измерений за счет пребразования ,и передачи информации омагнитном состоянии пленки по амплитуде вторичной ЭДС без контакта с образцом ЦТМП; упрощает процесс измерений за счет однотипных операций наблюдения, уменьшения амплитуды вторичной ЭДС и регистрации величины постоянного тока по показаниям стрелочных приборов, упрощает аппаратуру контроля за счет использования в кана,лах преобразования и передачи информации о магнитном состоянии пленки резонансных устройств; повышает , точность измерений за счет исключения влияния помех, наводимых в образце ЦТМП, как элементе схемы, перемагничивающим полем и исключает влияние нестабильностей опорного сигнала. Формула изобретения Способ измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок, основанный на сравнении сигнала, пропорционального магнитной индукции в пленке, с опорным сигналом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, переменным синусоидальным током формируют магнитное поле опроса и магнитное опорное поле, перемагничивают пленку сформированным полем опроса по оси трудного намагничивания, определяют момент полного размагничивания пленки по оси легкого намагничивания по уменьшению амплитуды вторичной ЭДС, пропорциональной индукции в пленке по оси трудного намагничивания, сравнивают его с амплитудой вторичной ЭДС, пропорциональной магнитному опорному полю, фиксируют, равенство указанных амплитуд и регистрируют значение размагничивающего тока. Ист о сникИ Информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Сборник Запоминающие устройства. Тонкие магнитные пленки . MV,Наука, 19687 с: 76-78, 2. Авторское свидетельство СССР I 467304, кл. G 01 R 33/12, 1976.