Устройство для измерения коэрцитивной силы Советский патент 1982 года по МПК G01R33/12 

(5+} УСТРОЙСТВО для ИЗМЕРЕНИЯ КОЭРЦИТИВНОЙ Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано в вычислительной техни ке для исследования магнитных свойс тонких пленок. Известен магнитооптический гисте риограф, содержащий источник неполяризованного света, обмотку перемагничивания, подключенную к выходу генератора переменного тока, анализатор в виде двухлучевой призмы, два приемника излучения, два двухкоординатных регистратора, разностный и суммирующий блоки t13. Однако этот гистериограф характе ризуется малым соотношением сиг- нал/шум при измерении тонких магнит ных пленок, что вносит значительную погрешность при измерении материалов, эффект Фарадея в которых слаб. Кроме этого, гИстериограф имеет низ кую производительность и точность за счет косвенного измерения операсилытором параметров материалов из гистерезисного цикла, что делает его неприменимым при большом количестве измерений. Цель изобретения - повышение точности и производительности измерений . Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения коэрцитивной силы, содержащее оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор в виде двухлучевой призмы, два фотоприемника, соединенные с дифференциальным усилителем, магнитную систему, подключенную к источнику питания, преобразователь и связанный с ним двухкоординатный регистратор, блок регистрации, введе ны элемент задержки, последовательно соединенные ключ, аналого-цифровой преобразователь, сумматор, выход которого подключен к первому входу блока регистрации, последовательно 3 соединенные синхронный детектор, ко паратор, первый триггер Шмитта, эле мент И, первый триггер, первый формирователь, счетчик, второй формирователь и второй триггер, выход ко торого соединен с входом источника питания, а также второй триггер Шми та, вход которого подключен к первому входу ключа и двухкоординатног регистратора, а выход соединен с вт рым входом элемента И, второй вход ключа подключен к входам счетчика и элемента задержки, выход последне го соединен с вторым входом первого триггера, первый вход синхронног детектора подключен к. выходу преобразователя, второй вход - к выходу дифференциального усилителя, выход синхронного детектора подключен к второму входу двухкоординатного регистратора, а выход второго формиро вателя соединен с вторым входом бло ка регистрации. На чертеже приведена структурная схема устройства.Устройство содержит источник 1 света, поляризатор 2, магнитную сис тему 3, в которую помещается образец k, анализатор 5 в виде призмы Волластона, приемники 6 и 7 излучения, дифференциальный усилитель 8, источник 9 питания, преобразователь 10, синхронный детектор 11, триггер 12 с раздельной установкой, двухкоординатный регистратор 13, блок 14 регистрации в виде цифропечати, накапливающий сумматор 15 жд щий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, ключ 17, триггер 18 Шмитта, формирователь 19, декадный счетчик 20, формирователь 21, триггер 22 с раздельными входами, элемент И 23, триггер 2 Шмитта, компаратор 25 и элемент 26 задержки. Работает устройство следующим об разом. Измерения проводятся с помощью магнитооптического эффекта Фарадея. Свет от источника 1 проходит через поляризатор 2, образец 4, анализатор 5, выполненный в виде двухлучевой призмы Волластона, и попадает на два приемника 6 и 7 излучения, электрические сигналы с которы поступают на входы дифференциального усилителя 8. Сигнал с выхода уси лителя 8 поступает на измерительный вход синхронного детектора .11, на 74 Опорный вход которого подается сигнал, пропорциональный напряженности поля в магнитной системе 3. Сигнал с выхода детектора 11, пропорциональный намагниченности образца, подается на вход V регистратора 13. Включение приемников по дифференциальной схеме дает вдвое больший сигнал по сравнению с однотактной схемой и значительно улучшает отношение сигнал/шум. Перемагничивание образца осуществляется в магнитной системе 3 при подаче переменного тока от источника 9 питания. С помощью преобразователя 10 в виде эталонного рез.истора осуществляется преобразование тока, пропорционального напряженности поля И в системе 3, и напряжение, которое подается на вход х регистратора 13. В результате регистратор 13 производит запись гистерезисных циклов в координатах М fCH). Измерение коэрцитивной силы Н основано на измерении мгновенного значения тока в магнитной системе при значении намагниченности М 0. Это осуществляется следующим образом. По команде Пуск триггер 12 опрокидывается в состояние 1 и запускается источник питания 9, переменным током которого перемагничивается образец в магнитной системе. Сигнал, пропорциональный намагниченности образца, поступает на вход компаратора 25, другой вход которого подключен к общему нулю. При сигнале М О компаратор 25 срабатывает и запускает триггер 18 Шмитfa, который опрокидывает через элемент И 23 триггер 22 в единичное состояние. С помощью формирователя 21 вырабатывается импульс фиксированной длительности, который открывает ключ 17, в результате чего мгновенное значение тока в системе 3 после преобразования ждущим АЦП 16 в виде кода заносится в сумматор 15. Одновременно с открыванием ключа импульс с формирователя 21 поступает на вход вычитающего декадного счетчика, уменьшает его содержимое на единицу и через элемент задержки 26 возвращает триггер 22 в исходное состояние. Схема определения Н работает только при отрицательных напряженностях поля в системе 3- Для исключения срабатывания схемы при положительных напряженностях триггер 24 Шмитта выдает запрещающий уровень на элемент И 23. Для предотвращения многократных срабатываний компаратора и триггера 18 Шмитта в области М О установлен триггер 22, который срабатывает только на первый запуск с триггера Шмитта, В связи с тем, что перемагничивание тонких пленок связано со спонтанными скачками намагниченности, один гистерезисный цикл не дает объек тивной картины. Поэтому необходимо проводить серию измерений 11, и результат усреднить. В данном устройстве осуществляется десять измерений I-i которые заносятся в накапливающий сум матор 15. При полном вычитании декадного счетчика формирователь 19 выраба тывает импульс,по кот орому информация с сумматора заносится в блок Н регистрации. Блок регистрации, наприме в виде цифропечати, производит фиксацию результата измерения М с переносом запятой на один разряд печати влево. Одновременно импульс с фор мирователя 19 возвращает триггер 12 в исходное состояние. Устройство для измерения коэрцитивной силы обеспечивает повышение отношения сигнал/шум за счет применения синхронного детектора, получение объективных данных о процессах перемагничивания на локальных участках тонких пленок за счет непосредст. венного измерения Не, повышение производительности измерений за счет автоматизации, что позволяет эффективно контролировать однородность магнитных свойств новых магнитных материалов и повысить их качество. Формула изобретения Устройство для измерения коэрцитивной силы, содержащее оптически 9 74 связанные источник света, поляризатор, анализатор в виде двухлучевой призмы, два фотоприемника, соединенные с дифференциальным усилителем, магнитную систему, подключенную к источнику питания, преобразователь и связанный с ним двухкоординатный регистратор, блок регистрации, о тличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, в него введены элемент задержки, последовательно соединенные ключ, аналого-цифро-. вой преобразователь, сумматор, выход которого подключен к первому входу блока регистрации, последовательно соединенные синхронный детектор, компаратор, первый триггер Шмитта, элемент И, первый триггер, первый формирователь, счетчик, второй формирователь и второй триггер, выход которого соединен с входом источника питания, а также второй триггер Шмитта, вход которого подключен к первому входу ключа и двухкоординатного регистратора, а выход соединен с вторым входом элемента И, второй вход ключа подключен к входам счетчика и элемента задержки, выход последнего соединен с вторым входом первого триггера, первый вход синхронного детектора подключен к выходу преобразователя, второй вход - к выходу дифференциального усилителя, выход синхронного детектора подключен к второму входу двухкоординатного регистратора, а выход второго формирователя соединен с вторым -входом блока регистрации. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 580533, кл. G 01 R , 1976.