(54) УСТРОЙСТВО Д.ПЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЗОНАНСА ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ В МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ
,1
Изобретение относится к средст вам исследования в области технической физики, в частности магнитной спектроскопии, и может быть использовано при разработке устройств для измерения и неразрушающего контроля физических параметров магнитных пленок, в- том числе эпитаксиальных ферритгранатовых систем (ЭФГС), методом резонанса доменных границ (РДГ).
Известно устройство для исследования резонансных свойств магнитной восприимчивости образцов, обладающих доменной структурой. Устройство содержит колебательный контур, связанный с исследуемым образцом, генератор переменной частоты, подключенный к контуру, и индикатор, фиксирующий изменение добротности контура с образцом от частоты.
В таком устройстве исследутся, например, образцы, ЭФГС, находящихся в нормальном и в намагниченном до насыщения состояниях, по изменению
добротности колебательного контура с исследуемым образцом lJ.
Наиболее близким к изобретению техническим решением является устройство для исследования резонанса до менных границ в магнитных пленках, содержащее колебательный контур, , катушка индуктивности которого связана с образцом, свип-генератор,
Ю подключенный к контуру, и регистратор. Применяют промышленные измерители добротности с встроенным свипгенератором, к внешним клеммам которого подсоединяют катушку индуктив15ности, связанную с исследуемым об-г разцом. В таком устройстве перестройку частоты осуществляют ручками, выведенными на панель прибора и частотную зависимость относительного из20менения добротности снимают по точкам. Для исследования в широком диапазоне частот используют несколько сменных катушек индуктивностей, которые подсоединяют к устройству в процессе измерений 12. Недостатками данного устройства являются: Э-) трудоемкость, и большое время измерений, обусловленное необходимостью их проведения в очень широком диапазоне частот, т к. частота РДГ заранее неизвестна, и может быть оценена лишь приблизительно; б)невысокая точность определения резонансной частоты и полуширины резонансной кривой, приводящей к оши ке при вычислении динамических параметров образцов; в)невозможность полной автоматизации измерений, что не позволяет осуществлять экспресс-анализ образцов в лабораторных и технологических условиях. Цель изобретения - повышение производительности и точности определения динамических параметров образцов и обеспечение полной автоматизации измерений. Поставленная цель достигается тем, что устройство для 1 1сследования резонанса доменных границ в магнитных пленках, содержащее колебательный контур, катушка индуктивноет и которого связана с образцом, и свип-генератор, подключенный к кон туру, выполнено в виде набора параллельно соединенных LC-контуров, индуктивные элементы которых выполнены в виде плоских спиральных катушек, образующих экранированную сотовую структуру с заданным распределением частоты, и в него дополнительно вве.ден подключенный к выходам LC-контуров панорамный индикатор коэффициентов стоячей волны контуров, на экране которого наблюдают кривую резонан са доменных границ. На фиг. 1 показана сотовая структура резонансных контуров, общий вид; на фиг. 2 - то же, обратная сто рона; на фиг„ 3 - конструкция измерительной, части устройства; на фиг. форма спектра поглощения высокомастотной мощности при резонансе доменных границ. Каждая ячейка предлагаемой структуры (фиг. 1) представляет собой последовательный резонансный LC-кон-: тур. Индуктивный элемент каждого кон тура представляет собой плоскую спиральную катушку 1 с внешним диаметром 1-5 мм, индуктивность которой может быть вычислена по формуле, 3 8г, .М. Н наружный диаметр, dp,- внутренний диаметр спирали , Г(-р - ее средний радиус, п - число витков. Структура выполнена методом тонкопленочной технологии на диэлектрической подложке 2. Металлическая сетка 3 экранирует контуры друг от друга, внешняя металлическая кромка Ц служит контактом схемы. Число ячеек структуры определяется ее рабочим диапазоном частот и необходимой точностью. В качестве емкостного элемента колебательного контура применяются керамические конденсаторы 5, подсоединенные к внутренним концам спиральных индуктивностей с обратной стороны подложки (фиг. 2) через отверстия в подложке 6. Свободные концы конденсаторов образуют второй контакт 7 структуры. Индуктивности катушек, образующие колебательные контуры, неизменны для всех элементов предлагаемойструктуры для упрощен,ия ее изготовления. Резонансные частоты контуров варьируются путем подбора соответствующих величин емкостей. Диэлектрическая пластина с выполненной на ней структурой закрепляется в коаксиал 8 с помощью фтордпластовой шайбы 9. Исследуемый образец 10 плотно прилегает к кромке .k со стороны спиральных катушек и закрывает ся фт оропластовой крышкой 11, центральный проводник 12 коаксиала припаивается к контакту 7. С помощью стандартного разъема 13 измерительная приставка присоединяется к направленному ответвителю панорамного индикатора коэффициента стоячей волны (КСВ). Предлагаемая структура представяет собой ряд последовательных резонансных LC-контуров, настроенных а различные резонансные частоты включенные параллельно-друг другу. Каждый из контуров будет являться полосна-пропускающим фильтром, через который проходит мощность на частоtax, близких к резонансной, на ко- юрой сопротивление контура является чисто активным и минимальным. Если сопротивление контуров на резонансных частотах согласовано с выходным сопротивлением свип-генёратора, коэффициент стоячей волны контура будет минимальным на резонансной частоте и возрастет вдали от нее. При изме- , нении частоты каждый резонансный контур будет работать в своей полосе частот и спектр КСВ в отсутствие исследуемого образца будет представлял ь ряд перекрывающихся кривых (фиг. j, кривая а) , огибающая кото рых - прямая линия, изгибающаяся в областях перекрытия полос пропускания контуров (фиг. Ц, кривая, б). При помещении в измерительную при ставку образца с доменной структу.рой, резонансные частоты контуров незначительно сместятся в одну и ту же сторону вследствие изменения индуктивностей. Кроме того, на частоте равной частоте колебаний доменных границ возрастет поглощение мощности в контурах, работающих на соответствующих частотах, вследствие чего их КСВ резко возрастает в области РДГ. При этом огибающая имеет вид кривой (фиг. t, кривая в) и представляет собой резонансный спект поглощения высокочастотной мощности доменной структурой исследуемого образца. Спектр РДГ наблюдается в следующей последовательности: а)панорамный измеритель КСВ и ослабление четырехполюсников включа ется по схеме для измерения КСВ и ка либруется по согласованной нагрузке в рабочем диапазоне частот; б)к направленному ответвителю . прибора вместо согласованной нагрузки подключается измерительная приставка (фиг. 3) без образца; в)на экране индикатора КСВ будут наблюдаться спектры КСВ набора контуров, огибающая которых представляет собой волнистую линию (фиг. , кривая 6) г)снимается крышка П измеритель ной приставки и на диэлектрическую пластину помещается образец 10, после чего крышка закрывается, прижи мая образец к пластине. На экране индикатора на&людается кривая РДГ. С помощью меток определяют резонансную частоту и полуширину резонансной кривой, величины которых необходимы для вычисления подвижности доменных границ. Предлагаемое устройство позволяет осуществить полную автоматизацию измерений частоты РДГ, повысить точность измерения до 1 и производительность измерений более чем в 60 раз, проводить комплексные измерения температурной зависимости динамических характеристик доменных границ в широком интервале температур без использования устройств прецезионной термостабилизации. Кроме того, данное устройство icключaeт необходимость разработки частотно-аналогового преобразователя, необходимого для автоматизации метода куметра. Формула изобретения Устройство для исследования резонанса доменных границ в магнитных пленках, содержащее колебательный контур, катушка индуктивности которого связана с образцом, и свип-генератор подключенный к контуру, о т а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, точности определения динамических параметров образцов и обеспечения автоматизации измерений, оно выполнено в виде набора параллельно соединенных LC-контуров, индуктивные элементы которых выполнены в виде плоских спиральных катушек, образующих экранированную сотовую структуру с заданным распределением частоты и расположенных на диэлектрической подложке, ив него дополнительно введен, подключенный к выходам LC-контуров, панорамный индикатор коэффициентов стоячей волны контуров, на экране которого.наблюдают кривую резонан- са доменных границ. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ким П.Д. и др. Резонанс доменных границ в Вi-содержащих грандтовых пленках.- Физика твердого тела, 1977, т. 21, вып. 9, с. 28 +028 1. 2. Высокочастотные свойства магнитных пленок. Красноярск, 1978, с. 59 - 62 (прототип).
Фиг. 2
//
/
