Устройство для измерения характеристик магнитных пленок Советский патент 1981 года по МПК G01R33/12 

I

Изобретение относится к измерит тельной технике и может быть использовано для измерения параметров магнитных пленок в режиме ферромагнитного резонанса.

Известно устройство для исследования резонансных характеристик магнитных пленок, состоящее из генератора СВЧ, источника постоянного магнитного поля, несимметричной полосковой линии передачи, в которую помещается магнитная пленка, детектора и устройства индикации. Исследуемую магнитную пленку помещают в зазор между центральным полоском и зег яной пластиной линии, а магнитное поле перемагничивания создается двумя катзлшками ГелЬмгольца, расположенными вдоль линии.

Известное устройство позволяет оценивать интегральные характеристики магнитных пленок l}.

Однако это устройство достаточно громоздко, а катушки Гельмгольца тре.-буют значительного расхода электрической энергии и специального охлаждения. Недостатком устройства является также недостаточная чувствительнрсть при проведении измерений во взаимно ортогональных полях. Кроме того, известное устройство не предусматривает Измерений характеристик магнитных пленок в.широком температурном диапазоне.

Цель изобретения - увеличение чув ствительности устройства за счет увеличения взаимодействий магнитной пленки с линией передачи при расширении температурного диапазона измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения характеристик магнитных пленок, содержащее последовательно соединенные-генератор СВЧ и вентиль, несимметричную полосковую линию передачи, в которую помещена магнитная плен-ка, последовательно соединенные детектор и блок индикации, дополнительно введен электромагнит, а токонесущий полосок несимметричной полосковой линии выполнен в виде спирали, охватывающей радиопрозрачный корпус, в среднем сечении которого расположена земляная пластина, подключенная к источнику нагрева, магнитная пленка расположен между однонаправленными по току ветвями токонесугцего полоска и высокотеплопроводной крышкой корпуса и теп лоизолирована от окружающей среды, причем линия передачи размещена между полюсами электромагнита. На фиг, 1 изображена структурная схема устройства для измерения харак теристик магнитных пленок; на фиг,2участок измерения, образованный не симметричнор полосковой линией, в которую помещана исследуемая магнитная пленка. Устройство для измерения характеристик магнитных пленок состоит из генератора I, вентиля 2, коаксиально-полоскового перехода 3, несимметричной полосковой линии 4, электромагнита 5, источника 6 питания, детектора 7 и блока 8 индикации. Участок измерения состоит из разъ ема 9, радиопрозрачного корпуса )0, токонесущего полоска 1, земляйой пластины 12 с электрическими выводами 13 и 1, магнитной пленки 15, высокотеплопроводной крьгажи 1 6 и разъе ма 1 7, Устройство работает следующим образом. Сигнал из генератора 1 через вентиль 2 и коаксиально-полосковый переход 3 подается на несимметричную полосковую линию 4. Линия 4 размеш,ена между полюсами электромагнита 5, питаемого источником 6, и подключена через детектор 7 к блоку 8 индикации Коаксиально-полосковый переход 3 под ключен к разъему 9, который, в свою очередь, подключен к выполненному в виде спирали, охватывающей радиопроз рачный корпус 10, токонесзтцему полос ку 1 1 , который с земляной пластиной 12, размещенной в среднем сечении корпуса 10, создает такую конфигурацию, что сопротивление несимметричной полосковой линии 4 в любой ее плоскости равно волновому. Электрические выводь} 13 и 14,. одновременно подключены к источнику нагрева, например источнику тока (не показан). Исследуемая магнитная пленка 15 по14мещена в зазор (0,1 мм) между одно- направленными по току ветвями токонег сущего полоска 11 и высокотеплопроводной, например из окиси бериллия, крышкой 16 корпуса 10, Однородное магнитное поле Н,-. направлено вдоль ветвей токонесущего полоска 11, В полосковой линии 4 распространяется в основном волна ТЕМ. Магнитный вектор высокочастотного поля лежит в плоскости магнитной пленки 15, в поперечном положении по отношению к оси линии (ветви). Малая величина зазора обеспечивает хорошее взаимодействие пленки 15 с полем СВЧ, Выбранные размеры зазора позволяют поворачивать пленку 15 вокруг оси, перпендикулярной ее плоскости, что позволяет находить оси анизотропии. При одновременном воздействии на пленку 15 электромагнитного -поля СВЧ И постоянного магнитного поля HQ требуемой величины в ней устанавливается режим ферромагнитного резонанса, Использование свиппируемого магнитного поля позволяет после детектора 7, подключенного к разъему 17, наблюдать на экране блока 8 резонансную кривую поглощения, по которой можно оперативно определять следующие параметры пленок: резонансное поле Н р ширину.резонансной кривой 2«H, поле магнитной анизотропии Н, , постоянную затухания оС и прираще1ше магнитосопротивления лjVp, Устройство позволяет определять рабочие характеристики магнитных пленок 15, Это достигается тем, что на участке измерения магнитная пленка 15 размещена на высокотеплопроводной крьщ(ке 16 корпуса 10, внутри которого размещена земляная пластина 12, подключенная к источнику тепла (не показан). При нагревании земляной пластины 12 тепловой поток путем теплопроводности через крьштку 16 нагревает измеряемую магнитную пленку 15 до необходимой температуры, ° Поскольку в качестве линии передачи использована несимметричная полоскован линия 4, можно проводить исследования тонких магнитных пленок в широком диапазоне частот. Предлагаемое устройство позволяет в п раз увеличить площадь взаимодействия магнитной пленки с линией передачи (п раз однонаправленные по току ветви токонесущего полоска пересекают поверхность магнитной плен5ки при различных размещениях пленки относительно токонесущего полоска, т.е. в п раз увеличивав ся чувствительность измерений). Например, в из вестном устройстве можно измерять ук ванные выше характеристики пленок толщиной порядка 1000-1200 А только при комнатной температуре, а в предлагаемом - порядка 200 А (если задей ствовать ветвей) в диапазоне тем ператур, например, 20-150с (при той же максимальной чувствительности индикатора) . Температурный диапазон измерений определяется выбором рабочего режима пленки, при необходимоети диапазон температурных измерений можно расширить до температуры размягчения радиопрозрачного материала корпуса. Кроме того, предлагаемое ус ройство позволяет измерять как интегральные характеристики магнитных пленок, так и локальные в ортогональ ных магнитных полях. Формула изобретения Устройство для измерения характеристик магнитных пленок, содержащее последовательно соединенные генератор СВЧ и вентиль, несимметричную 1 полосковую линию передачи, в которую помещена магнитная пленка, последовательно соединенные детектор и блок индикации, отличающееся тем, что, с целью увеличения чувствительности устройства за счет увеличения взаимодействия магнитйой пленки с линией передачи при расширении температурного диапазона измерений, в него дополнительно введен электромагнит, а токонесущий полосок несимметричной полосковой линии выполнен в виде спирали, охватывающей радиопрозрачный корпус, в среднем сечении которого расположена земляная пластина, подключенная к источнику нагрева, магнитная пленка расположена между однонаправленными по току ветвями токонесущего полоска и высокотеплопроводной крышкой корпуса и теплоизолирована от окружающей среды, причем линия передачи размещена между полюсами электромагнита. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Корнев Ю. В., Батракова Л.М., Вунтесмери В. С., Естественный ферромагнитный резонанс в поликристаллических пленках кобальта. Фиг-ика металлов и металловедение. Т. 31, вып.2,1971.

fe.f