DE2122252A1

DE2122252A1 - Vorrichtung zum Prüfen der magnetischen Eigenschaften einer dünnen Magnetschicht

Info

Publication number: DE2122252A1
Application number: DE19712122252
Authority: DE
Inventors: George Frederick Lakewood; Vaiciunas Albinas Albert Los Angeles; Calif. Schrader (V.StA.)
Original assignee: NCR
Current assignee: NCR
Priority date: 1970-05-06
Filing date: 1971-05-05
Publication date: 1971-11-18
Also published as: JPS5131505B1; FR2088368B1; GB1289788A; CA926996A; FR2088368A1; US3614618A

Description

2Ί22252

THE NATIONAL CASH REGISTER COMPANY

___ Daton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung

Unser Az.: 1283/Germany

VORRICHTUNG ZUM PRÜFEN DER MAGNETISCHEN EIGENSCHAFTEN EINER DÜNNEN MAGNETSCHICHT __

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der magnetischen Eigenschaften einer dünnen Magnetschicht.

Bei der Herstellung von magnetischen Speicherplatten ist es ein schwieriges Problem,die Qualität der magnetischen Schicht nach der Ablagerung derselben auf einem Trägersubsträt zu prüfen. Zu diesem Zweck wurden bisher Teile der zu prüfenden Magnetschicht aus der Platte herausgeschnitten und in eine magnetische Prüfvorrichtung eingesetzt. Eine derartige Prüfung hat den Nachteil, daß das Testergebnis bei einer zweiseitig beschichteten Platte lediglich den Durchschnittswert der beiden Schichten anzeigt.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Prüfmöglichkeit aufzuzeigen, bei der die vorangehend geschi 1 derten Nachteile nicht auftreten, da die beschichteten Trägeroberflächen separat geprüft werden können.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Elektromagneten ein Magnetfeld erzeugt wird, in das die zu prüfende Magnetschicht so eingeführt wird, daß das Magnetfeld und die Magnetschicht parallel zueinander verlaufen, und daß das Magnetfeld durch eine Steuereinheit in seiner Richtung und seiner Stärke verändert wird, und daß in der Nähe des Magnetfilms eine Erregungswicklung angeordnet ist, die ein parallel zu dem Magnetfeld verlaufendes magnetisches Wechselfeld erzeugt, und daß ein Teil dieses Feldes über den zu prüfenden Teil der Magnetschicht mit einer Wicklung gekoppelt wird, und daß die Stärke des Magnetfeldes in einer Vorrichtung gemessen wird.

30.4.1971

109847/1333

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zum Prüfen einer magnetischen Speicherplatte;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3A eine detaillierte Darstellung des Stimulationskopfes einer Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3B eine Seitenansicht des Stimulationskoptes nach Fig. 3A entlang der Linie 3a in Fig. 3A;

Fig. 3C eine Seitenansicht des Stimulationskopfes entlang der Linie 3c in Fig. 3A;

Fig. 4 eine schematische Ansicht eines Teiles der zu prüfenden magnetischen Speicherplatte in der Nähe des Stimulationskopfes;

Fig. 5 ein Prinzipschaltbild einer in Fig» 2 verwendeten Abgleichschaltung;

Fig. 6A die Hysteresisschleife einer magnetischen Dünnschicht;

Fig. 6B einen durch die Schaltung nach Fig. 2 ermittelten Kennlinienverlauf_y und
^ Fig. 7 ein Impulsdiagramm.

Die nachfolgend beschriebene Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen einer dünnen magnetischen Schicht eignet sich zum Prüfen von Magnetspeicherplatten. Durch geläufige konstruktive Änderungen kann die Erfindung auch bei der Prüfung von dünnen Magnetschichten angewendet werden, die auf anders geformten Trägerkörpern abgelagert wurden.

In Fig. 1 ist ein steuerbarer Elektromagnet dargestellt, der eine ein starkes Feld erzeugende Spule 7 besitzt, die auf dem Joch 6 angeordnet ist. Das Joch 6 weist eine Ausnehmung auf, durch die der Luftspalt 9 mit einer Länge von 1,9cm gebildet wird. Der Luftspalt 9

³⁰·⁴·¹⁹⁷¹ 1098/, 7/1333

wird durch die Pole 9a und 9b begrenzt. Das Joch 6 weist einen Längsschlitz 10 auf, durch den die zu prüfenden Teile einer Speicherplatte 1 hindurchbewegt werden können.

Die Speicherplatte 1 besteht aus einem Trägersubstrat Ib. Auf die beiden Oberflächen dieses Substrats wurde eine magnetische Dünnschicht, z.B. der Film la, mit einer Stärke von 10 000 8 abgelagert. Die Magnetspeicherplatte ist auf einer beweglichen Platte 2 angeordnet, so daß die Speicherplatte mit Hilfe einer Welle 5 und eines Gelenkes 4 in den Schlitz 10 eingeführt werden kann.

In dem Spalt 9 ist ein Lesekopf 11 angeordnet, unter dem der zu prüfende Dünnfilmabschnitt vorbeigeführt wird.

Der Lesekopf 11 enthält zwei bifilar gewickelte Wicklungen 11a und lib (Fig. 3A und 3C), die auf einem Trägerfilm angeordnet sind, wie durch das Rechteck in Fig. 3A angedeutet ist. Der Lesekopf 11 kann in die vorgeschriebene Position bewegt werden, wenn die zu testende Speicherplatte 11 in den Schlitz 10 eingeführt ist.

Die Wicklung 11b (Fig. 3A) wird mit einem Treiberstrom von 10 mA beaufschlagt, der von einem Hochfrequenzgenerator 20 mit einer Frequenz von 10,7MHz erzeugt wird. Der von dem Generator 20 erzeugte Stimulationsstrom wird über ein Abgleichnetzwerk 21 der Treiberwicklung 11b zugeführt. Der Generator 20 erzeugt ein symmetrisches Ausgangssignal ohne Gleichstromkomponente und ohne Oberwellen. Als Generator kann ein quarzgesteuerter Generator verwendet werden.

Die Stimulationswicklung 11b und die Lesewicklung 11a des Kopfes 11 sind zusammen schneckenförmig ausgebildet, wie aus den Fig. 3A bis 3C ersichtlich ist. Der größte Bereich dieser Wicklungsanordnung liegt parallel zu der zu prüfenden Dünnschicht la.

Um ein Magnetfeld zu erzeugen, das in dem magnetischen Dünnfilm nur in einer Richtung verläuft, und um Änderungen

30.4.1971

109847/1331

dieses Feldes exakt festzustellen, ist es notwendig, den durch die Krümmungen der Wicklungen 11a und 11b hervorgerufenen Kopplungseffekt zu reduzieren, bzw. aufzuheben. Der Wirkungsbereich der in Fig. 3A dargestellten

Wicklungen soll eine Länge von L und eine Breite von W

a £t

aufweisen, und unmittelbar neben der zu prüfenden magnetischen Dünnschicht angeordnet sein. Die in Fig. 3B gezeigte Seitenansicht der Wicklungsanordnung nach Fig. 3Ä weist an den beiden Enden Abbiegungen auf, durch die die notwendige Wirkungsfläche begrenzt wird. Die wirksame Wicklungsfläche kann dadurch mit ausreichender Genauigkeit durch die Formel " A=L. W bestimmt werden. Durch das Abbiegen der beiden

β ei ei

Enden der Wicklungen wird ein ausschließlich in einer Richtung verlaufendes Magnetfeld in der magnetischen Dünnschicht erzeugt , das im rechten Winkel zu den wirksamen parallel verlaufenden geraden Abschnitten verläuft.

In Fig. 4 ist eine Abstandschicht 16 aus einem dünnen Polyesterfilm unterhalb des Kopfes 11 angeordnet, dessen glatte Unterseite unmittelbar über der zu prüfenden Magnetschicht la zu liegen kommt.

Das von der Erregungswicklung 11b erzeugte Magnetfeld wird durch das um den Kopf. 11 und neben der Dünnschicht la verlaufende Magnetfeld umgekehrt. Die magnetische Schicht la bewirkt eine Kopplung zwischen der Erregungsspule 11b und der Lesespule 11a. Das in der Lesespule lla induzierte Signal wird dem Abgleichnetzwerk 21 zugeführt.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, kann in dem Abgleichnetzwerk die Kopplung zwischen den zwei separaten Kreisen eingestellt werden. Mit einem Ferritabgleichst ift 31 kann die Kopplung zwischen den Wicklungen 30 und 32 eingestellt werden. Mit dem Ferritabgleichstift 35 kann in der gleichen Weise die Kopplung zwischen den Wicklungen 34 und 36 und verändert werden.

Der von dem 10,7MHz-Generator 20 erzeugte Treiberstrom wird über ein Koaxialkabel 29, über die Wicklungen und 34 und über ein Koaxialkabel 39 der Erregungsspule 11b

109847/1333

zugeführt. Infolge der Kopplung zwischen den Wicklungen 11b und lla über die benachbarten Bereiche der Magnetschicht la entsteht eine Spannung e in der Lesewicklung lla, die über ein Koaxialkabel 40, die Wicklungen 36 und 38, denen ein Widerstand 37 parallel geschaltet ist, über die Wicklung und ein Koaxialkabel 33 einem Amplitudendetektor 23 zugeführt wird.

Mit dem Abgleichnetzwerk 21 wird der Nullpegel der Lesewicklung auf den Amplitudendetektor 23 abgeglichen.

Das an das Abgleichnetzwerk 21 gelieferte Lesesignal weist eine Amplitude von etwa 10 mV auf und enthält Störsignale. Im Koaxialkabel 33 am Ausgang des Abgleichnetzwerkes beträgt die Amplitude ein bis zwei Mikrovolt.

Der Amplitudendetektor 23 enthält einen Hochfrequenzverstärker, wie er in der Frequenzmodulationstechnik gebräuchlich ist, jedoch ohne Begrenzerschaltung. Er arbeitet im Bereich von 10,7MiIz. Es ist wesentlich, daß der Verstärker in seinem linearen Bereich arbeitet, um proportionale Spannungsverhältnisse zu schaffen. Er sollte einen Verstärkungsfaktor von etwa einer Million und einen Gleichspannungsausgang von etwa 1 Volt besitzen. Die an den Ausgangsklemmen T-T₂ auftretenden Signale werden der Y-Achse am Eingang N einer Anzeigeröhre 25 (Fig. 2) zugeführt, die den augenblicklichen Wert des Eintauchmagnetfeldes zu einem gegebenen Moment während eines Anzeigeabschnittes anzeigt.

Wie aus den Fig. 2 und 4 ersichtlich, befindet sich in dem Polspalt 9 ein Halleffektfühler 13 mit Anschlußklemmen 13a. Der Halleffektfühler 13 besteht aus einem Übertrager, der die Stärke des Eintauchmagnetfeldes H. zu einem bestimmten Zeitpunkt im Spalt 9 feststellt. Die von dem Halleffekt fühler erzeugte Spannung wird einem Induktionsmeßgerät 24 (Fig. 2) zugeführt , dessen Ausgang mit der X-Achse der Anzeigeröhre über den Eingang M verbunden ist. Der Erregungsstrom für den Elektromagneten 14 wird von einem Gleichstromgenerator

30.4.1971

109847/1333

22 erzeugt und über eine Zuleitung 8 einer Spule 7 zugeführt. Der Generator 22 kann einen Strom bis ein Ampere an die Spule 7 liefern, so daß im Spalt des Elektromagneten 6 ein Eintauchfeld H₁ bis 1500 Gauss entsteht. Kleinere Felder können für bestimmte Anwendungsfälle geeignet sein. Der Generator 22 ist mit einer Steuereinheit 22a verbunden. Durch diese wird der Generator so gesteuert, daß zuerst der zu prüfende Bereich der magnetischen Dünnschicht la in einer ersten Richtung in die Sättigung getrieben wird, so daß der Nullpegel durch Unterdrückung von unerwünschten Kopplungen im Kopf 11 eingestellt werden kann. Anschließend wird das Eintauchmagnetfeld auf den Wert Null gebracht und dann linear in einer entgegengesetzten Richtung über einen

VfirfflO β©ϊ* t"

Zeitabschnitt von z.B. 10 Sekunde^ Anschließend wird das Magnetfeld wieder linear auf den Wert Null,ebenfalls innerhalb von 10 Sekunden,gebracht. Ein Testzyklus für einen bestimmten Bereich des magnetischen Dünnfiims wird somit durch die 10 Sekunden für das Ansteigen des Feldes und durch die Sekunden für das Abfallen des Feldes bestimmt.

Mit der Anzeigevorrichtung 25 wird das Verhältnis der magnetischen Empfindlichkeit des zu prüfenden Films und der Stärke des durch die Spule 8 erzeugten Magnetfeldes funktionsmäßig dargestellt. Als Anzeigevorrichtung 25 kann ein Oszillograph, ein X-Y Plotter oder eine andere Vorrichtung verwendet werden. Die X-Achse der Anzeigevorrichtung 25 ist mit dem Ausgang des Induktionsmeßgerätes 24 verbunden, durch das die Stärke des Eintauchmagnetfeldes gemessen wird. Die Y-Achse der Anzeigevorrichtung ist mit dem Amplitudendetektor 23 verbunden, der die Differenz der magnetischen Empfindlichkeit der zu prüfenden Schicht bei bestimmten Bedingungen des Eintauchmagnetfeldes erzeugt.

Wie aus Fig. 3A und 3B ersieht lieh,kommt über der zu prüfenden Fläche der Magnetschicht der Bereich A mit einer Länge von L und einer Breite von W zur Wirkung.

a a

Dieser Bereich liegt unmittelbar unter der Erregungswicklung 11b und der Lesewicklung 11a. Der durch die Erregungswicklung

30 4 1971 109847/1333

°- -¹ OBlQINAl-

2122232

lib erzeugte Wechselmagnetfluß durchsetzt ebenfalls den zu prüfenden Schichtbereich unter der Fläche A und erzeugt in der Lesewicklung 11a eine Induktionsspannung e . Die Spannung e ist zeitabhängig, d.h. e = e(t). Die Wicklungen 11b und 11a sind so angeordnet, daß der die Lesewicklung lla durchsetzende Fluß mit der Breite W ausgerichtet ist.

Da der gesamte Bereich A bei einer Prüfung vollständig

in das Gleichspannungsmagnetfeld H., das der Elektromagnet 6 erzeugt, eingetaucht wird, ist die induzierte Spannung e auch eine Funktion des Magnetfeldes H..

S X

Die in der Wicklung lla induzierte Spannung hängt auch von der relativen Übertragungseigenschaft der magnetischen Schicht ab, die als Magnetisierungskoeffizient S definiert wird. Die magnetische Übertragungseigenschaft des zu prüfenden Films kann auch anisotropisch sein. Der Magnetisierungskoeffizient in der X-Richtung wird mit S bezeichnet.

XX

Es wurde experimentell festgestellt, daß S

XX

eine gleichphasige Komponente S' und eine gegenphasige

XX

Komponente S'' besitzt. Um die Güte einer magnetischen

XX

Schicht ermitteln zu können, muß der absolute Wert S

XX

festgestellt werden. Der absolute Wert von S ist:

XX

xx V ^v xx' ^v xx^;

Spezieller definiert kann der Magnetisierungskoeffizient eines Materials in einer Richtung als Magnetisierungswechsel (M) in bezug zu dem Wechsel eines angelegten Magnetfeldes (H) ausgedrückt werden. D.h.:

ς = d M (Vektor) Vektor d H (Vektor)

Der hier interes^erende Vektor ist der Magnetisierungskoeffizient in der Ebene parallel zur Ebene des dünnen Magnetfilms la, wobei H. parallel zur Filmebene verläuft. Diese Richtung wurde mit X-X bezeichnet.

1098^7/1331

30.4.1971

Da der Magnetisierungskoeffizient (S Vektor) bei

XX

einer festen Frequenz des Erregungsfeldes gemessen wird, um die übertragungseigenschaft des Films in einer der zwei X-X Richtungen zu messen, muß der Anteil der Magnetisierung M in der X-X Richtung an den beiden vorangehend erwähnten Komponenten S' und S¹' berechnet werden.

XX XX

Die in der Lesewicklung lla erzeugte Spannung kann wie folgt berechnet werden:

W Dabei ist fa der augenblickliche Fluß in der Lesepule. φ = kM ; wobei M die momentane Magnetisierung im

XX XX

Film in der X-X Richtung ist.

k = eine Konstante, die den Querschnitt unter der Fläche A und einem geometrischen Kopplungsfaktor zwischen dem Film und der Lesespule berücksichtigt.

Wenn angenommen wird, daß das Erregungsfeld h einer Sinusfunktion unterliegt, ergibt sich:

h = h (t) = h sin w t. ψ Da der momentane Magnetisierungsvektor M die Summe der

XX

angelegten Felder ist, ergibt sich;

M = H. + h sin w t + h cos w t.

XX X

(i) das an den Magnet angelegte Gleichfeld H. (ii) die Inphasenkomponente h = h sin w t (iii) die Gegenphasenkomponente h = h cos w t

Um den mit der Wiklung 11b verketteten Fluß fa zu erhalten, muß der Magnetisierungsfaktor für jedes Element von M

XX

berechnet werden (wobei jd der Fluß infolge von H. ist)

*- * ₊kh S'_xxsinwt₊kh S

30.4.1971

109847/1333

= jrf + k h (S' sin w t + S'' cos w t)

O XX XX '

do
Da e = - - ist ,kann die Spannung in der

Wicklung lib wie folgt berechnet werden: eft) - <*o ₊ ^d <^kMxx>

dt dt

e_Q(t) = kwh (S' cos wt - S" sin w t)

S XX XX

Da die mittlere Quadratwurzel der induzierten Spannung in der Lesespule e (t) mit E und die mittlere Quadratwurzel des Erregungsfeldes h(t) mit H bezeichnet wird, ergibt sich:

r—

E = k w H Y (S'_xx)² + (S"_xx)² .

Wie aus dem vorangehenden Zusammenhang ersichtlich, ist die mittlere Quadratwurzel wertmäßig gleich dem absoluten Wert des Magnetisierungskoeffizxenten S und somit:

XX

E = k w H S_xx.

Die mittlere Quadratwurzel der Spannung E der

Lesewicklung ist somit direkt proportional dem Magnetisierungskoeffizient S .

XX

In Fig. 6B ist das Aufzeichnungsdiagramm der Vorrichtung zum Prüfen der magnetischen Eigenschaften einer Dünnschicht dargestellt. Dieses Diagramm steht im Zusammenhang mit der in Fig. 6A dargestellten allgemein bekannten Hysteresiskurve. An die X-Achse der Anzeigeröhre wird ein das Eintauchmagnetfeld H. in dem Luftspalt 9 repräsentierender Wert angelegt. An die Y-Achse wird ein den Wechsel der Induktion B in der Schicht la im Zusammenhang mit dem Feld H. repräsentierender Wert angelegt.

Durch diese Spuren wird die magnetische Empfindlichkeit in der zu prüfenden Schicht in Abhängigkeit von dem

30.4.1971

109847/1333

2 1 2 2;: 5

durch einen Gleichstrom erzeugten Eintauchmagnetfeld H. dargestellt, wenn letzteres auf seinen Maximalwert und anschließend wieder zurück zu einem Ausgangspegel gebracht wird.

Die Koerzitivkraft wird durch den Wert des Feldes H bestimmt, wenn die Induktion B zu 0 wird. Die Koerzitivkraft Hc ( Punkt C in Fig. 6A) erscheint in Fig. 6B als vertikaler Abstand zwischen K und K'. Dieser Abstand, der durch die gestrichelte Linie über Hc dargestellt ist, liegt infolge der Restinduktioa Br etwas rechts vom Punkt C, der dem Punkt C in Fig. 6A zugeordnet ist. ™ Die Restinduktion Br des Elektromagneten ist

der Wert der Induktion B, bei dem das Eintauchfeld H. gleich 0 ist. Sie wird durch die von den Linien B', C',' D', E¹ und M umschlossene Fläche dargestellt. Diese Fläche ist proportional zu Br.

In Fig. 1 soll eine magnetische Speicherplatte 1 getestet werden. Diese ist auf einer beweglichen Basisplatte 2 angeordnet und weist einen zentralen Bereich 3 auf. Durch Drehen der Welle 5 können Teile der Platte 1 in den Schlitz 10 und somit in den Spalt 9 im Joch 6 des Elektromagnets 14 eingeführt werden. Die Vorrichtung wird in ihren Nullzustand gebracht, wenn die Platte 1 in die Teststellung gebracht wird, in^dem ein Schalter im Steuerteil 22a geöffnet wird. In diesem Fall ist der Strom im Elektromagnet 14 Null, so daß kein Eintauchmagnetfeld H. vorhanden ist. Wenn der Schalter im Steuerteil 22a in die Abgleichstellung gebracht wird, fließt im Elektromagnet 14 ein Strom in der negativen Richtung und erzeugt ein Magnetfeld, durch da0 die entsprechende Oberfläche der Platte 1 in die Sättigung gebracht wird. Anschließend wird der Strom durch den Elektromagneten 14 konstant gehalten, während ein Nullabgleich durchgeführt wird. Während der Nullabgleichperiode werden die Ferritabgleichstifte 31 und 32 so eingestellt, daß in der Lesewicklung

30.4.1971

109847/1333

kein Signal erzeugt wird. Der Ausgang der Lesewicklung 11a, der mit dem Eingang des Amplituden-Detektors 23 verbunden ist, wird somit auf Null eingestellt. Dadurch werden auch die Signale unterdrückt, die auf dem Signalübertragungsweg entstehen.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, bilden die Spulen 30 und 32 einen Übertrager, der ein kleines Signal von der Leitung 29 in die Leitung 33 einkoppelt. Der Betrag des eingekoppelten Signals kann durch den Ferritabgleichstift 31 verändert werden. Die Wicklungen 30 und 32 sind in Form einer Spule mit die AtgLeichstifte aufnehmenden Öffnungen ausgebildet, wie es in der Hochfrequenztechnik allgemein üblich ist. Mit dieser Anordnung kann ein wesentlicher Betrag der unerwünschten Kopplung von der Erregerspule in die Lesespule unterdrückt werden. Das unerwünschte Kopplungssignal weist eine Phase von 90° in bezug auf das Erregungsfeld auf.

Um auch die unerwünschten Kopplungssignale gleicher Phasenlage unterdrücken zu können, sind die Spulen 36 und 38 vorgesehen, die durch den Widerstand 37 überbrückt werden, Die Spulen 36 und 38 sind durch den Ferritkern 35 mit der Spule 34 gekoppelt. Durch Einstellen des Ferritstiftes 35 kann erreicht werden, daß ein Signal von der Leitung 29 in die Leitung 33 eingekoppelt wird, das die gleiche Phasenlage wie das Lesesignal, aber eine entgegengesetzte Polarität aufweist. Durch diese Maßnahme können die unerwünschten Signale unterdrückt werden. Die Zeitkonstante (L/R) der Spulen 36 und 38 und des Widerstandes 37 muß größer als die Periode des Erregungsfeldes sein, so daß das induzierte Signal im Abgleichnetzwerk in Phase mit dem Erregungsstrom ist. Die Spulen 36 und 38 koppeln Signale mit entgegengesetzter Polarität in die Leseleitung. Da die Signale die gleiche Größe haben, erfolgt in dem Leseteil eine exakte Störunterdrückung bzw. Störkompensation. Durch Verschieben des Abgleichstiftes 35 kann die Kopplung

30.4.1971

109847/1333

von der Spule 34 unterschiedlich stark auf die Spulen und 38 eingestellt werden, so daß ein exakter Abgleich möglich ist.

Der Elektromagnet 14 erzeugt ein Eintauchmagnetfeld H., das parallel zur Oberfläche der Speicherplatte verläuft. Der Elektromagnet 14 wird durch die Steuereinheit 22a angesteuert, und erzeugt ein starkes Feld, das den entsprechenden Teil der dünnen Magnetschicht la im Spalt 9 in die Sättigung treibt. Außerdem erzeugt die Steuereinheit 22a einen linear ansteigenden und anschließend einen linear abfallenden Erregungsstrom für den Elektro- * magneten 14, durch den die in Fig. 6B dargestellten Kurven, die auf die Darstellung in Fig. 6A bezogen sind, auf einer Anzeigeröhre dargestellt werden können.

Wie aus Fig. 1 und 4 ersichtlich, liegt die Erregungswicklung 11b in der Nähe der Plattenoberfläche im Luftspalt 9 und im Schlitz 10.

Die Erregungswicklung 11b wird mit einer Frequenz von 10,7MHz erregt. Das dadurch entstehende Wechselmagnetfeld liegt parallel zum Eintauchmagnetfeld, das durch den Elektromagneten 14 erzeugt wird. Das Wechselmagnetfeld hat eine Stärke von etwa 0,1 Oersted. Das an die Erregungswicklung lib angelegte Wechselfeld bewirkt das Entstehen einer kleinen- Hysteresisschleife, die bei

Q in Fig. 6A angedeutet ist. Die Änderungen dieser Schleife werden durch die Lesewicklung 11a festgestellt.

Der Fühler für das Eintauchmagnetfeld H., durch das das Feld entlang der X-Achse festgelegt wird, ist ein Halleffektfühler 13. Der Halleffektfühler 13 ist mit dem InduktionsmeÄgerät 24 verbunden, so daß die Stärke des Eintauchfeldes festgelegt werden kann. Zur Einstellung dieser Stärke kann ein entsprechendes Potentiometer im Kreis des Elektromagneten 14 vorgesehen werden, mit dem die maximale Stärke des Eintauchmagnetflusses festgelegt werden kann. Die X-Achse der Anzeigeröhre 25 repräsentiert die langsame Änderung des Eintauchmagnetfeldes,

³⁰·⁴·¹⁹⁷¹ 109847/1333

das durch den Elektromagnet 14 erzeugt wird.

Der Generator 20 erzeugt die Wechselspannung zur Erregung der Wicklung 11b. Das dafür erforderliche Signal soll einen konstanten Wert besitzen, durch den ein Feld erzeugt wird, das kleiner als das Eintauchmagnetfeld ist. Die Hochfrequenzstörung der Hysteresisschleife wird durch die Wicklung 11a festgestellt und über das Abgleichnetzwerk 21 dem Amplituden-Detektor 23 zugeführt. Im letzteren wird das Signal gleichgerichtet und verstärkt und anschließend der X-Achse der Anzeigeröhre 25 zugeführt.

Die Testsequenz ist in Fig. 7 dargestellt. Die Spur (a) repräsentiert den Strom in der Spule 7 des Elektromagneten 14, die Spur (b) stellt die Lesespannung nach der Kompensation dar und die Spur (c) ein Ausblendsignal für die Anzeigeröhre 25. Zu Beginn eines TestVorganges ist der Schalter in der Steuereinheit 22a geöffnet, so daß der Strom durch die Spule 7 des Elektromagneten 14 Null ist. An der Anzeigeröhre liegt ein Ausblendsignal an. Zum Zeitpunkt t- wird der Schalter geschlossen, so daß der Strom durch die Spule 7 in negativer Richtung bis zum Punkt A. ansteigt. Dadurch entsteht ein Eintauchfeld H., durch das die zu testende Magnetschicht in die Sättigung gebracht wird. Ab dem Zeitpunkt A.. bleibt der Strom durch den Elektromagnet^ 14 konstant, so daß ein Nullabgleich erfolgen kann. Wie bereits beschrieben, wird mit Hilfe der Ferritabgleichstifte 31 und 35 das Vergleichsnetz-

durch
werk 2 abgeglichen,/das unerwünscht eingekoppelte Signale unterdrückt werden. Dieser AtgLeich erfolgte,nach^dem die Magnetspeicherplatte 1 in den Schlitz 10 eingeführt wurde, so daß ein exakter Nullabgleich möglich ist.

Der Schalter in der Steuereinheit 22a wird zum Zeitpunkt t„ wieder abgeschaltet, so daß der Strom in Spule 7 des Elektromagneten 14 wieder Null wird. Wie aus Fig. 7 bei B. ersichtlich, wird zunächst wieder der

30.4.1971

109847/1333

ursprüngliche Zustand in der Spule 7 entstehen.

Der Schalter wird zum Zeitpunkt t„ wieder eingeschaltet, so daß der Strom durch die Spule 7 in positiver Richtung ansteigt und ein Eintauchmagnetfeld H. erzeugt wird. Dadurch entstehen die Punkte B, C, D und E der Hysteresisschleife in Fig. 6A und B., C,, D. und E. in der Kurve (b) in Fig. 7. Die Anzeigeröhre 25 wird während diesem Zeitabschnitt automatisch hellgetastet, so daß die Punkte B', C', D' und E' in Fig. 6B dargesta.lt werden können.

Die X-Achse (Fig. 6B) zeigt proportional das Eintauchfeld des Elektromagneten 14 und die Y-Achse fc proportional die B-H Hysteresisschleife an.

Der Punkt B' in Fig. 6B liegt etwas höher als D', da die Schleife am Punkt B in Fig. 6A nicht den Wert Null anzeigt. Die in Fig. 6B dargestellte Kurve nimmt am Punkt C ihren maximalen Wert an. Der Punkt C entspricht dem Punkt C in Fig. 6A, an dem die Hysteresisschleife die X-Achse schneidet. Der Pegel D' ist vergleichbar mit dem Nullabgleichwert, der in Fig. 6A am Punkt D stattfindet. Der Punkt D in Fig. 6A entspricht in diesem Zusammenhang dem Punkt A, bei dem ursprünglich der Nullabgleich stattfand. Es wird noch bemerkt, daß bevor der Punkt D' erreicht wird, von rechts her (Fig. 6B) die Kurve horizontal verläuft, da ein weiteres Ansteigen " des Eintauchfeldes H, keine Änderung der magnetischen Charakteristik hervorruft. Der Verlauf der Kurve in Fig. 6 von dem Punkt D' nach Punkt E' hat zu Beginn zunächst auch einen etwa horizontalen Verlauf und steigt dann etwas steiler an. Dieser Kurvenabschnitt beginnt dann steiler zu werden, wenn in Fig. 6A ebenfalls eine größere Steilheit am entsprechenden Kurvenabschnitt auftritt. In Fig. 6B liegen die Punkte E' und B' zwar nebeneinander, weisen jedoch, wertmäßig bezogen auf die Hysteresisschleife, nicht die gleiche Größe auf. Auch die Hysteresisschleife des Elektromagneten 14 bewirkt eine Verzerrung auf der Anzeigeröhre, so daß der Punkt B' und Punkt

30.4.1971

109847/1333

E', die in Wirklichkeit Nullpunkte sind, nicht unmittelbar auf der Y-Achse in Fig. 6A zu liegen kommen, sondern um den Betrag des Restmagnetismus B verschoben sind.

Die Punkte B' und E' in Fig. 6B sind seitlich von der Y-Achse entfernt. Hc wird jedoch exakt angezeigt. Die Linie K-K' in Fig. 6B stellt den maximalen Abstand zwischen der vorwärtsverlaufenden und der rückwärtsverlaufenden Kurve dar. Diese Linie kann nach unten bis zur X-Achse des Eintauchmagnetfeldes H. verlängert werden. Hier wird ein Wert angezeigt, der dem Wert Hc in der Magnetschicht entspricht.

Die Hysteresisschleife des Elektromagneten 14 bewirkt eine leichte Verzerrung auf der Anzeigeröhre. Die Punkte B und E in Fig. 6A, die Nullpunkte des Magneterregungsstromes darstellen, liegen nicht auf der Y-Achse, sondern sind um den Betrag B des Magnetkernes verschoben. Die Punkte D' und E' sind ebenfalls zwischen den Punkten D und E in Fig. 6A verschoben worden. Der Punkt C in Fig. 6A zeigt ebenso wie der Punkt C in Fig. 6B die Koerzitivfeldstärke der Magnetschicht an. Der in Fig. 6B verschobene Punkt wird bei Hc abgelesen und entspricht dem Punkt C in Fig. 6A. Die Verschiebung wurde durch den Restmagnetismus B bewirkt.

Um die Restinduktion B des Elektromagneten zu bestimmen, muß die Fläche in Fig. 6B gemessen werden. Die Linie D', E' muß verlängert werden, so daß die Linie B¹, C am Punkt m geschnitten wird.

Der von dem Elektromagneten erzeugte Strom muß so groß sein, daß die Magnetschicht in die Sättigung getrieben wird. Wenn dies nicht der Fall ist, treten Fehler auf. Wenn der Sättigungszustand nicht erreicht würde, würde die Linie am Punkt D' nicht horizontal verlaufen, sondern würde sich zwischen den Punkten B', C, D', E' und M' bewegen .

Wenn es notwendig ist, die Magnetschicht auf der Plattenunterseite zu testen, braucht lediglich die Platte

30.4.1971 109847/1333

auf der Basisplatte 2 umgedrehi/Nverden.

Die vorangehend beschriebene Testvorrichtung weist den Vorteil auf, daß der in dem Schlitz befindliche Flächenabschnitt jeweils in 20 Sekunden geprüft werden kann. Die dafür notwendige Leistung ist sehr gering.

Ein weiterer Vorteil der Prüfung ist es, daß der zu prüfende Schichtbereich nicht aus der Platte herausgeschnitten werden muß, so daß die Speicherplatte durch den TestVorgang nicht unbrauchbar wird, wie es in den bekannten Testvorrichtungen der Fall ist.

30.4.1971

109847/1333

Claims

- 17 Patentansprüche:

IJ Vorrichtung zum Messen der magnetischen Eigenschaften einer dünnen Magnetschicht, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Elektromagnet (6, 7) ein Magnetfeld (H.) erzeugt wird, in das die zu prüfende Magnetschicht (la) so eingeführt wird, daß das Magnetfeld (H.) und die Magnetschicht (la) parallel zueinander verlaufen, und daß das Magnetfeld (H.) durch eine Steuereinheit (22a) in seiner Richtung und seiner Stärke verändert wird, und daß in der Nähe des Magnetfilms (la) eine Erregungswicklung (lib) angeordnet ist, die ein parallel zu dem Magnetfeld (H.) verlaufendes magnetisches Wechselfeld erzeugt, und daß ein Teil dieses Feldes über den zu prüfenden Teil der Magnetschicht (10) mit einer Wicklung (lla) gekoppelt wird, und daß die Stärke des Magnetfeldes (H.) in einer Vorrichtung (13) gemessen wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungswicklung (Hb) und die Wicklung (Ha) bifilar gewickelt sind, und daß die mittleren Teile der beiden Wicklungen (Hb, Ha) nebeneinander und parallel zu der Magnetschicht (la) liegen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittleren Teile der beiden Wicklungen (Hb, Ha) parallel zueinander verlaufen und die Enden abgebogen sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (6, 7) einen Luftspalt (9) aufweist, und daß sich in Längsrichtung des Luftspaltes (9) und durch die Magnetpole (9a, 9b) ein Schlitz (10) erstreckt, der parallel zu dem Magnetfeld (H.) verläuft und in den der zu prüfende Teil der Magnetschicht (la) eingeführt wird.

30.4.1971

109847/1333
5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abgleichnetzwerk (21) zwischen der Erregungswicklung (lib) und der Wicklung (Ha) vorgesehen ist, durch das unerwünscht in die Wicklung (lla) eingekoppelte Signale eliminiert werden können.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Abgleichnetzwerk (21) erste und zweite abgleichbare Übertrager (30, 31, 32; 34, 35, 36, 38)enthält, mit denen unerwünscht eingekoppelte Inphase und Ingegenphase liegende Störsignale unterdrückt werden können.
7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungswicklung (Hb) ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, dessen Amplitude sich nach einer Sinusfunktion verändert,
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet (6, 7) ein Magnetfeld erzeugt, durch das der zu prüfende Teil der Magnetschicht (la)in die Sättigung getrieben wird, und daß die Erregungsspule (lib) ein magnetisches Wechselfeld erzeugt, dessen Amplitude konstant und kleiner als die von dem Magnetfeld (H.)/durch das die Magnetschicht (la) in die Sättigung getrieben wird.

fe
9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigevorrichtung (25) vorgesehen ist, auf der das in der Wicklung (Ha) erzeugte Signal als Funktion des Magnetfeldes (E^) sichtbar dargestellt wird.

10. Verfahren zum Feststellen der magnetischen Eigenschaften einer dünnen Magnetschicht, dadurch gekennzeichnet, daß der zu prüfende Teil der Magnetschicht einen) parallel zu diesem verlaufenden Magnetfeld (H.) ausgesetzt wird, und daß parallel zu diesem Magnetfeld (H.) ein magnetisches Wechselfeld erzeugt wird, das über die zu prüfende Magnetschicht in einer Lesewicklung ein Signal induziert, dessen Größe in, Abhängigkeit von der Größe des Magnetfeldes (H₁) gemessen wird.

30.4.1971 109847/1333 ORIGINAL INSPECTED