Магнитооптический гистериограф Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

(54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЕРИОГРАФ

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам для регистрации динамической петли гистерезиса, основанным на эффектах Керра и Фарс1дея, и может быть использовано для изучения магнитных свойств макро- и микроучастков образцов различных классов ферромаг 1етиков, при разработке устройств вычислительной техники и новых магнитных материалов и приборов для исследования магнитных свойств тонких магнитных пленок, пластин и поверхностных слоев массивных образцов.

Известен магнитооптический гистериограф для регистрации динамических петель гистерезиса, основанный На эффекте Фарадея, содержащий источник излучения, поляризатор, на-, магничивающую систему для перемагничивания образца с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, генератор перемен-ного тока, анализатор, приемник излучения, предварительный широкополосный усилитель, двухкоординатный регистратор ij.

Его недостатком является низкая точность.

Известен также магнитооптический гистериограф, содержащий намагничивающую систему с образцом, первый вывод которой подключен к первому выводу генератора переменного тока, второй вывод намагничивающей система через преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал подключен к общей шине,

10 к которой подключен также второй вывод генератора переменного тока, оптически связанные импульсный источник излучения, поляризатор, анализатор и первый приемник излучения,

15 первый предварительный узкополосный усилитель, выход которого соединен с первым входом первого синхронного детектора, второй вход которого подключен к выходу первого задающего

20 генератора, и первому входу коммутатора, синхронизатор, первый выход которого соединен с первым входом коммутатора и через стробоскопический преобразователь подключен к

25 Х-входу двухкоординатного регистратора, второй выход синхронизатора соединен с вторым входом коммутатора, второй вывод намагничивакхцей системы соединен с . выходом синхро30низатора и с другим . входом h 1 гVI J TL t,- 1 i , н IЧ 1г 1 la- :;

.Лс,::-ае;,-ый гистериограф работе з. следующим образом,

1Ч:::йрйтор 1 лереме;- :Ю1о гска нк-: oaibiBa;;T ток заданной частоты, .1 ;; помощью намагничивакь.бй ::,-; ;;.. преобразуется н напряжен-:ост M :; ii-iTHoro поля К (фиГ:2-а) . ;орег- а,::чичиБающую испытуемый о6уак сп, J, В качестве амагничива -:й ьй :к;;тегЫ 2 используется, например. 1:сгема катушек Гельмгсльиа i;/a; ;:.j:eK3pOMarHHT, а в качестве ::еис-аатсра перемевногО тока 1 ; напi;,:;:ef:, усилитель MO i;HO::TKj ПОДКЛЮ--;-,;:;;лй к выходу генератора гйременi-iOiO с,иусоидальногО г;апряжения. С исхода преобразопатёля 4 ьаиряжен :;c;Tt; магнитного ноля Р ;и;екгричеС,-;.1Й сигнал, например ciipasLiOBoro , Oj::i, переме}1ное гшпркжение постуuaei iia ьход синхронизатора 5, котор,.;:Я Ьг./jaOaTHBaeT чмпульсы синхронкЛ..11ИИ ; больыок скваккостью и чаото -:Л , оаЕ11Ой частота входюго иалряженир., Имлулъок ij, и N9 а первом ф;-г1 ,.) и втором (фиг,2--Б) выхол,. , л 1..ониз атора 5 отличаю Ся меж;;/ ::ot:0i-. iMijjb фаэозым сдвигом на

.. npt:-iOr; ОаЗОЧЫН СДЗИГ Ч1 1ГУЛЬСОЗ

;., . .v;eiiH c .:едле 1-дс и ;снотокко -::)« ;;етстзует времени регистрации .::О:: летлк ;;иолерезкса. С одного ::: i-., л,;с т- синхронизатора 5 импульсы :1 :., ..о:луг:ают на огюрный вход (::.;c {оиичкского пр;:о6разорзтвдя О, : о7орь;й ареобразуег сигнал с .ца 1л.5ео5разонателя наг;ря ;&и ;ооти : li Лггиз по.зя 3 медленно мен7 гг:и;ее::- :1аг;ряжОние .. которого у;,.:О;/ционалг- ;а мгновенному значеи-ю i: ; момокт дейстзия имнудьса .-:.;ц::о: л:1аци 1 и,, - аким образогл, Влсо/ной :;и:нал стробоског;ичеокого ipe - Сразоватедк 6 г:овгоряет форму -i-, ад. ото , ;--о ;териод выходносо ci-; знала разеы регистрации :eij:i: гистер: злоа, Цалее выходной с;-;г;-:ал rooTyjiafeT i-,.-. X-вход двухкоор:;и ;aтнoгo pfii нс.тратора 7. Кроме того, с . jo -i:-; выходов икхронизатора 5 1г;/;лУль::ы 1 , и U., поступают на ком-yj;.;утато1; 9 который поочередно о -;а.гркжения U ,, (фи1 ,2-г) , выраааплэаемой первым эадакшим генераторс-; 1 8, подает их через прарыватедь 1Ь на сикхрокизирующкй вход импудьсчогО лоточника излучения 21 . Во вре;ля действия ка упреРт;як1дем входе прерывателя 16 импульсов модуляции и Г) {фиг.2-д) с выхода формировател 15, следующих с частотой, определяемой вторым задающим генератором 14, на выходе прерывателя 16 импульсы синхронизации отсутствуют. Таким об разом, импульсный источник излучения, в качестве которого, например, используется лазер непрерывного дей ствия с электрооптической ячейкой Поккельса, излучает световые импульсы, модулированные по амплитуде низкочастотными импульсами ; эти импульсы проходят через поляризатор 22 и падают на образец 3. /Азимут поляризации импульсов излучения, отра женных от образца 3, изменяется по отношению к азимуту поляризации падающих импульсов излучения на угол Ц , прямо пропорциональный величине мгновенной намагниченности освещенного участка образца 3, причем знак угла меняется с частотой напряжения, вырабатываемого первым задающим генератором 8. После прохождения через анализатор 23 импульсы излучения преобразуются приемниками излучения 19 и 20 в электрические сигналы Уф и (1 ф, (фиг. 2-е, 2-ж которые поступают на сумг.шрующеразностную схему 12. Первая гармоника УП {фиг.2-к) напряжения Уд (фиг.2-3) на разностном выходе с ча тотой, вырабатываемой первым задаюим генератором 8, пропорцио нальна мгновенной Намагниченности и зависи от дестабилизирующих факторов (см. приложение), эта гармоника усиливае ся первым предварительным узкополосным усилителем 11 и детектируется первым синхронны - детектором 10. Пер вая гармоника (фиг,2-л) напряже ния и (фиг. 2-и) на сум,марном выхо де сум шрующе-разностной схемы с ча тотой, вырабатываемой вторым задающим генератором 14, зависит только от дестабилизирующих факторов, она усиливается вторым предварительным узкополосным усилителем 18 и детектируется вторым синхронным детектором 17. Делитель 13 производит деление первого напряжения на второе и подает напряжение, пропорциональное отношению, на У-вход двухкоординатного регистратора 7. Таким образом, напряжение на У-входе двухкоординатного регистратора 7 пропорционально мгновенной намагниченности в момент дейстзия импульса синхронизации, а величина его не зависит от дестабилизирующих факторов, и тем caivbiM достигается повышение точности измерени. Таким образом, осуществлена амплитудная модуляция импульсов Излуче ния низкочастотными импульсамз-i и по лучено на частоте модуляции напря«екие, зависящее от дестабилизирующих факторов, а затем автоматически введена поправка. Тем самым обеспечивается повьгшение точности измерений благодаря снижению мультипликативной погрешности. Изобретение за счет исключения влияния дестабилизирующих факторов на результат измерений впервые позволяет осуществить полное исследование всей поверхности образцов тонких магнитных пленок с углом магнитооптического вращения плоскости поляризации до 2. Это дало возможность проводить измерения на таких материалах как ферриты и необработанные ленты стального проката. Формула изобретения Магнитооптический гистериограф, содержащий намагничивающую систему с образцом, первый вывод которой подключе к первом выводу генератора переменного тока, второй вывод намагничивающей системы через преобразогватель напряженности магнитного поля в электрический сигнал подключен к общей шине, к которой подключен также второй вывод генератора переменного тока, оптически связанные импульсный источник излучения, поляризатор, анализатор и первый приемник излучения, первый предварительный УЗКОПОЛОСНЫЙ усилитель, выход которого соединен с первым входом первого синхронного детектора, второй вход которого подключен к клходу первого задающего генератора и первому входу кoм ryтaтopa, синхронизатор, первый выход КОТОРОГО соединен с первым входом ког.-мутатора и через стробоскопический преобразователь подключен к Х-входу двухкоординатного регистратора, второй выход синхронизатора соединен с вторы входом| KOKjs-iyiaTopa, второй вывод намагничивающей системы соединен с входом синхронизатора и другим входом стробоскопического преобразователя, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повыи1ения точности, в него введены второй приемник излучения, второй предварительный узкополосный усилитель, второй синхронный детектор/ управляемый делитель напряжения, второй задающий генератор, формирователь импульсов, прерыватель, сумми-, рующе-разностный блок, а анализатор выполнен двухлучевьгм, причем выходы приемников излучения соединены с входами cyNWMpyK ie-pa3HocTHoro блока, выходы которого соединены соответственно с входаьда первого и второго предварительных узкополосных усилителей, выход второго предварительного узкополосного усилителя

через второй синхронный детектор подключен к первому входу управляемого делителя напряжения, второй вход которого соединен с выходом первого синхронного детектора, выход управляемого делителя напряжения соединен с У-входом друхкоординатнога регистратора, второй задающий генератор подключен к другому входу второго синхронного детектора а через формирователь импульсов соединен с первым входом прерывателя, второй вход которого подключен к выходу кo t yтатора, а выход соединен с входом импульсного источника излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

кл. G 01 R 33/12, 11.02.80.

а