Способ дефектоскопии магнитныхплЕНОК Советский патент 1981 года по МПК G01N27/82 

.1

Изобретение относится к дефектоскопии магнитных материалов и может быть использовано для обнаружения дефектов в тонких магнитных пленках (пластинках) -, применяемьгх в вычислительной технике, интегральной оптике и технике СВЧ.

Известен способ дефектоскопии тонких магнитных пленок, ,осйЬванный1 на наблюдении за движением решетки полосовых или цилиндрических магнитных домен ов Dj.

Недостатками этого способа являются низкая чувствительность и плохая надежность.обнаружения дефектов, так как обнаружимы лишь дефекты, коэрцитивная сила и эффективный размер которых превьппает 1 э и 1 мкм, а также сложность способа.

Наиболее близким к- изобретению является способ дефектоскопии магнитных пленок, заключающийся в том, что устанавливают исследуемую магнитную пленку перпендикулярно на правлению градиентного магнитного поля, освещают ее поляризованным лучом света, увеличивают градиент поля до образования в пленке плоской одиночной доменной границы, поступательно перемещают исследуемую пленку в направлении ее плоскости, перпендикулярно одиночной доменной границе, и наблюдают изображение доменной структуры пленки Г2.

Недостатками известного способа являются низкая, надежность обнаружения дефектовj обусловленная трудностью наблюдения и получения одиночной доменной границы в пленках с малым (порядка 1 мкм .и менее) размером доменов;низкая чувствительность, обусловленная теми же причинами, ограничивающая область применения способа только крупными дефектами (более Г мкм) с большой коэр5ЦИТИВНОЙ силой (более 1 э) а также трудность определения вида дефектд. Цель изобретения - увеличение чувствительности и надежности обнаружения дефектов. Поставленная цель достигается тем что используют переменное магнитное поле, увеличивают его напряженность до наблюдения колебаний доменной границы, дополнительно подают постоянное магнитное поле, направленное в плоскости пленки перпендикулярно направлению одиночной плоской доменной границы, изменяют на пряженность и знак постоянного магнитного поля, напряженность и частоту переменного поля до момента резкого уменьшения амплитуды колебаний доменной границы, а после переме щения пленки наблюдают образование областей перемагничивания в пленке, и по появлению, размерам и положению этих областей судят о дефекте пленки. На фиг. 1 представлейа схема устройства, осуществляющего способ; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 конфигурация силовых линий постоянн го магнитного поля; на фиг. А - наблюдаемая одиночная доменная границ и область перемагничивания; на фиг. график зависимости ширины размытого участка от напряженности переменного поля. Устройство для осуществления спо соба, содержит катушки 1 и 2 электро магнита с двумя С-образными сердеч никами 3 и 4, предметный столик 5 с преПаратоводителем, электромагнит б с подковообразным сердечником,катушку 7 для создания электроградиентного магнитного поля, источник 8 света, поляризатор 9, микроскоп 10 и анализатор П. Исследуемую пл ку 12 устанавливают на приедметный столик 5. Способ осуществляется следзпощим образом. Катушки 1 и 2 электромагнита запитьюаются таким образом, что магнитные поля, создаваемые в зазорах С-образных сердечников 3 и 4 ориентируются антипараллельно друг другу При этом между зазорами формируется линейно изменяющееся в пространстве магнитное поле, вертикальная составляющая которого обращается в нуль в плоскости симметрии магнит ной системы (фиг. З). Исследуемая пленка 12 помещается на предметный 04 СТОЛИК 5 с препаратоводителем, обеспечивающим поступательное перемещение пленки 12 в горизонтальном направлении. Развитая плоскость пленки PQ (фиг.З) может не совпадать с плоскостью симметрии системы. Освещают пленку 12 с помощью источника 8 света с поляризатором 9, направление света ориентируют перпендикулярно плоскости пленки и наблюдают доменную структуру в пленке 12 с помощью микроскопа 10 с анализатором 11 . Увеличивают ток в катушке 2 электромагнита до образования в пленке 12 плоской одиночной доменной границы (фиг. 4а). Горизонтальная составляющая магнитного поля в плоскости пленки регулируется электромагнитом 6 с подковообразным сердечником. Градиентное магнитное поле, перпендикулярное плоскости пленки, создается катушкой 7. Подключают катушку 7 к источнику переменного тока, чем достигают создания переменного поля, перпендикулярного плоскости пленки. Увеличивают силу тока в катушке 7 до наблюдения колебаний доменной.границы, проявляющихся в виде ее размытия. При подаче беременного тока в катушку 7доменная граница приходит в колебательное движение, и в микроскопе 10 можно наблюдать размытие доменной границы (фиг. 4в). График зависимости ширины дх размытого участка от напряженности h переменного поля имеет вид, показанный пунктирной линией на фиг. 5. Если внутри размытого участка находится дефект (фиг. 4в), наблюдаемая картина не меняется. Затем подключают катушку (не указана) электромагнита 6, чем достигают создания постоянного магнитного ПОЛЯ, направленного вдоль плоскости пленки. I. Увеличивают ток в катушке электромагнита 6 до момента резкого сужеЕсли сужение не достигается, изменяют направл.ение тока в катушке электромагнита 6. При подаче постоянного тока в катушку электромагнита 6, при определенной величине и направлении тока, (График, зависимости ширины размытого участка от напряженности переменного поля приобретает вид, показанный на фиг. 5 сплошной атинией 1грризонтальнь1й участок соответствует достижению предельной скорости движения доменной границы). При этом .вокруг дефекта образуется большая область перемагничивания, диаметр которой значительно (в 10:100 раз) превышает эффективный размер дефекта (фиг. 4г, д),

Затем повторяют операцию увеличения тока в катушке электромагнита 6 до резкого сужения области размытия или изменяют направление тока в катушке электромагнита 6. Если сужения области размытия не достигается, увеличивают напряженность градиентного поля путем увеличения переменного тока в катушке 7. Если повторение операций увеличения тока электромагнита 6 (т.е. изменения его направления) и тока катушки 7 не позволяет достичь сужения области размытия 54 увеличивают частоту переменного тока в катушке 7. Указанные операции повторяют до . достижения сужения области размытия.

Затем перемещаютпоступательно пленку 12 с помощью препаратоводителя предметного столика 5 вдоль направления, лежащего в плоскости пленки, перпендикулярно одиночной . доменной границе. Наблюдают образова. ние областей перемагничивания в пленке. . По факту появления областей перемагничивания, их размерам и положению судят о дефекте пленки.

При поступательном перемещении плеки вдоль направления, лежащего в ее плоскости перпендикулярно одиночной доменной границе, эта граница зацепляется за дефекты, образуя зубцы (фиг. 4б)..

Использование изобретения позволяе существенно (не менее чем в 4-5 раз) увеличить чувствительность и повысить надежность обнаружения дефектов с малой коэрцитивной силой (не менее 1э

и размерами (менее 1 мкм), а также при налрМии статистических данных определить вид дефекта.

Формула изобретения

X

Способ дефектоскопии магнитных плнок, заключающийся в том, что устанавливают исследуемую магнитную пленку перпендикулярно направлению градиентного магнитного поля, освещают ее поляризованным лучом света, увеличивают градиент поля до образования в пленке плоской одиночной доменной границы, поступательно перемещают исследуемую пленку в направлении ее плоскости, перпендикулярно одиночной доменной границе, и наблюдают изображение доменной структуры пленки, отличающийся тем, что, с целью увеличения ч.увствительности и надежности обнаружения дефектов,используют переменное магнитное поле, увеличивают его найряркенность до наблюдения колебаний доменной гранивд, дополнительно подают постоянное магнитное поле, направленное в плоскости пленки перпендикулярно направлению одиночной плоской доменной границы, изменяют, напряженность и знак постоянного магнитного поля, напряженность и частоту переменного поля до момента резкого уменьшения амплитуды колебаний доменной границы, а после переменщения пленки наблюдают образование областей перемагничивания в пленке, и по появлению, размерам и положению этихобластей судят о дефекте пленки

Источники информации, принятые во-внимание при экспертизе

1.Argyle В.Е., Chandarl P.,

AlP Conf. Proc., 1973, № 10, p. 403

2.Sfrumate P.W. IEEE Frans, 1971, VMAG-7, p. 586.

1

ю

Е

л

/

п

Y .

gSJ ./2

X

X, 2

3-5 7

-8. фиг. 1

Вид А

Фиг. 2 т

ФигЛ /