Устройство для возбуждения спиновогоэХА B ТОНКиХ фЕРРОМАгНиТНыХ плЕНКАХ Советский патент 1981 года по МПК G01N24/02 

1

Изобретение относится к радиотехнике, служит для возбуждения ядерного магнитного резонанса в тонких ферромагнитных пленках и предназначено для использования в системах радиосвязи , радиолокации и радионавигации для корреляционной обработки радиосигналов , например, в системах задержки радиосигналов, сжатия, шифрации и дешифрации.

известно устройство для возбуждения спинового эха в тонких феррс 1агнитных пленках, содержащее тонкую ферромагнитную пленку и узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха. Последний выполнен в виде тоннопленочного проводника в форме меандра, размещённого над тонкой ферромагнитной пленкой, нанесенной на диэлектрическую подложку, с обратной стороны, которой расположен сплошной тонкометаллический слой.

Устройство работает следующим образом. На вход устройства подаются два радиочастотных импульса, сдвинутых один относительно другого на время Х . Отклик .ядерной спиновой системы ферромагнитного материала возникает в момент времени 2t в виде

радиочастотного импульса - спинового эха. Получаемый сигнал снимается с выхода устройства. Известное устройство обесп-ечивает повышение сигнала спинового эха, конструкция его проста fl 1. ,

Однако наличие в известном уст|хэйстве только одного слоя тонкой ферромагнитной пленки ограничивает величину сигнала спинового эха. Ограничение сигнала, в свою очередь, снижает функциональные возможности устройства.

Наиболее близким техническим реtS шением к предлагаемому является устройство для в.озбуждения спинового эха в тонких ферромагнитных пленках, содержащее одну или ряд ферромагнитных пленок, размоценных на подложке,

20 и узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, выполненный в виде тонкопленочного проводника, изолированного от ферромагнитной пленки диэлектрическим слоем. Узел съема сигнала спинового эха выполнен в виде тонкопленочного проводника в форме меандра, размоценного между ферромагнитными пленками. Тонкопленочный провод

30 ник изолируется от ферромагнитной

пленки и от подложки диэлектрическим слоем, Подложка выполнена из металлического немагнитного материала.

Уст йство работает по двухимпульсной или трехимпульсной методике возбуждения ядерного магнитного резонанса. На вход устройства подается два радиочастотных импульса, сдвинутых один относительно другого на время С , с частотой заполнения, равной частоте ядерного магнитного резонанса используемого ферромагнитного материала пленки. В момент времени возникает резко выраженный отклик ядерной системы, который наводит в; узле для создания высокочастотного магнитн.ого поля и съема сигнала спинового эха ЭДС магнитной индукции - спиновое эхо ..ч Указанное устройство также обеспечивает повышение сигнала спинового эха f2.

Однако конструктивное выполнение узла для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха в форме меандра не допускает использование в устройстве нескольких узлов для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, поскольку система возбуждения ядерного магнитного резонанса такой конструкции является резонансной, что ограничивает возможности увеличения сигнала спинового эха. Коэффициент использования площади ферромагнитных пленок невелик, так как сигнал спинового эха снимается в лучности, которая находится в центре меандра.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем увеличения сигнала спинового эха.

Поставленная цель достигается тем что в устройстве для возбуждения спинового эха в тонких ферромагнитных пленках, содержащем одно или ряд тонких ферромагнитных пленок, размещенных на подложке, и узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, выполненный в виде тонкопленочного проводника, изолированного от ферромагнитной пленки диэлектрическим слоем, узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха выполнен из двух слоев тонкопленочных проводников, образующих последовательный ряд решеток, причем каждая из решеток верхнего слоя смоцена относительно соответствующей решетки нижнего слоя на величину не менее ширины проводника, при этом вход каждой решетки соединен с выходом предьщущей решетки, слои проводников отделены друг от друга диэлектрическим слоем.

Такое конструктивное решение узла для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового

эха позволяет использовать в одном устройстве ряд решеток, что дает возможность сложения сигнала спинового эха от kaждoй решетки. Эффект увеличения амплитуды эха-отклика достигается за счет того, что возбуждается не вся :площадь ферромагнитной пленки, а отдельные ее участки, эхосигнал с которых впоследствии сум- мируется на последовательно соединенных индуктивных сопротивлениях решеток съема сигнала спинового эха.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, в плане.

Устройство включает подложку i из диэлектрического или немагнитногс ма-териала, на которой размещены тонкие ферромагнитные пленки 2-б,изолированные друг от друга (а в случае металлической подложки и от подложки; диэлектрическими слоями 7-9 . Над ферромагнитными пленками размещен узел 10 для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, изолированный от ферромагнитной пленки б диэлектрическим слоем 11. Узел 10 выполнен в виде двух слоев тонкопленочных проводников, образующих последовательный ряд решеток, причем каждая из решеток верхнего слоя смещена относительно соответствующей решетки нижнего слоя на величину не менее ширины проводника с целью предотвращения экранировки решетки съема решеткой возбуждения сигнала спинового эха, при этом вход каждой последующей решетки соединен с выходом предыдущей решетки. Слои проводников узла 10 изолированы друг от друга диэлектрическим слоем i2 с высокой диэлектрической проницаемостью. Расположение узла для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха обеспечивает ортогональность между вектором намагниченности высокочастотного магнитного поля и осью легкого намагничивания ферромагнитных пленок, направление тонкопленочных проводников решеток совпадает с направлением легкой оси в пленках.

устройстве работает следукяцим об,раэом.

На вход устройства подается два радиочастотных импульса, сдвинутых один относительно другого на время С , с частотой заполнения, равной частоте ядерного магнитного резонанса используемого ферромагнитного.материала пленки, в момент времени 2-Гвозникает резковыраженный отклик ядерной спиновой системы, который наводит в проводниках съема сигнала спинового эха ЭДС магнитной индукции - спиновое эхо. При подаче возбуждающего радиочастотного импульса на решетку возбуждения сигнала спинового эх. по проводникам решетки протекает

ток, пропорциональный амплитуде возбуждающего радиочастотного импульса. Этим током в пространстве вокруг решетки наводится переменное магнитное поле, возбуждающее участок ферромагнитной пленки. Затем на решетку возбуждения спинового эха подается радиочастотный импульс считывания, под воздействием которого возбужденные участки ферромагнитной пленки излучают электромагнитные импульсы, начальные фазы которых совпадают, так как все участки пленки возбуждаются когерентными радиочастотными импульсами.

Излученные ферромагнитной пленкой электромагнитные импульсы нсшодят высокочастотный ток в проводниках решеток съема, расположенных над соответствующими возбуждаемыми участками ферромагнитной пленки, причем фазы возбужденньлх токов пропорциональны фазам электромагнитных импульсов , излученных участками пленки. Возбужденными токами на индуктивном сопротивлении проводников решеток наводятся импульсы ЭДС, причем начальные фазы этих импульсов совпадают. Таким образом, при условии, что все решетки соединены последовательно, сложение (сигнала/ спинового эха достигается за счет когерентного суммирования -напряжения на индуктивном сопротивлении решеток, .предназначенных для съема сигнала спинового эха. Затем сигнал спинового эха усиливается и подается на регистрирующую систему.

Предлагаемое конструктивное решение обеспечивает увеличение сигнала спинового эха в 2,5 раза, что позволяет расширить функциональные возможности устройства путем сложения сигналов спинового эха с отдельных узлов с различными математическими комбинациями; увеличения динамического диапазона обрабатываемых сигналов на 7-9 дБ; уменьшения мощности отрабатываемых сигналов в 3,2 раза

без проигрыша в амплитуде эха-от.-. клика; снизить весо-габаритн ле показатели системы корреляционной обработки информации; расширить функциональные возможности этих систем; снизить расход дефицитного материала ферромагнитных пленок (); повысить качество обработки информации.

Формула изобретения

10

1, Устройство для возбуждения спинового эха в тонких ферромагнитных пленках, содержащее ферромагнитные пленки, размещенные на подложке/ и

узел для создания высокочастотного магнитного поля и.съема сигнала спинового эха, выполненный в виде тонкопленочного проводник, изолированного от ферромагнитных пленок диэлектрическим слоем, отличающееся тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей устройства путем увеличения сигнала спинового эха, узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха выполнен из двух слоев тонкопленочных проводников , образующих последовательный ряд решеток, причем каждая из решеток

верхнего слоя смещена относительно соответствующей решетки нижнего слоя на величину не менее ширины проводника, при этом слои проводников.отделены друг от друга диэлектрическим слоем.

2. Устройство по П.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что вход каждой решетки соединен с выходом предыдущей решетки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке № 2507942/1В-25, 1977. лс2. Авторское свидетельство СССР

по заявке № 2622125/18-25, 1978.