DE2344508A1

DE2344508A1 - Verfahren und magnetometer zum messen von magnetfeldkomponenten

Info

Publication number: DE2344508A1
Application number: DE19732344508
Authority: DE
Inventors: Guy Chiron; Louis Dedreuil-Monet
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1972-09-04
Filing date: 1973-09-04
Publication date: 1974-04-04
Also published as: DE2344508B2; JPS49101068A; GB1402798A; US3931572A; AU5953873A; FR2198146B1; CH579780A5; IT1009037B; FR2198146A1; NL7312018A; DE2344508C3; AU469287B2; CA1000360A; BE803983A; JPS5710389B2

Description

Commissariat a l^fEnergie Atomique, Paris (Frankreich)

Verfahren und Magnetometer zum Messen von Magnetfeldkomponenten

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Messen von Magnetfeldkomponenten, bei dem an eine dünne ferromagnetische Schicht, die eine Achse leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und ein Anisotropiefeld aufweist, ein magnetisches Wechselfeld der Frequenz F in Richtung der Achse schwerer Magnetisierbarkeit angelegt und ein die temporären Änderungen der magnetischen Induktion in der dünnen Schicht wiedergebendes elektrisches Signal abgenommen und analysiert wird, sowie auf zum Durchführen eines solchen Verfahrens geeignete Magnetometer.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, ein Magnetfeld mit Hilfe einer Sonde zu messen, die aus einem Kern aus

41o-(B4475.

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ferromagnetischem Material mit einer Hystereseschleife und einer Spule besteht, die es ermöglicht, diesen Kern einem periodisch alternierenden Magnetfeld auszusetzen, dessen Amplitude so bemessen ist, daß es den Kern zur Sättigung bringen kann. Der Wert des zu messenden Magnetfeldes läßt sich dann aus der Amplitude -der geradzahligen Harmonischen der Signale erschließen, die in einer zweiten, ebenfalls mit dem Kern gekoppelten Spule entstehen. Dieses Verfahren und die zu seiner Durchführung dienenden Magnetometer erfüllen jedoch nicht die Forderungen, die für eine genaue Messung von sehr kleinen Magnetfeldern zu stellen sind, da sie einem erheblichen Grundrauschen unterliegen, das das Nutzsignal überdeckt, sobald dieses sehr klein wird.

Weiterhin sind Meßvorrichtungen zum Messen von Magnetfeldern vorgeschlagen worden, die als empfindliches Organ eine dünne ferromagnetische Schicht verwenden, die eine Achse leichter Magnetisierbarkeit aufweist. Dieser dünnen Schicht sind dann eine Pumpwicklung, die ein entlang der Achse leichter Magnetisierbarkeit ausgerichtetes Wechselfeld erzeugt, und eine Detektorwicklung zugeordnet, deren Achse senkrecht zur Achse leichter Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht verläuft. Eine solche Vorrichtung liefert an ihrer Detektorwicklung ein Ausgangssignal, das von der Magnetfeldkomponente abhängt, die senkrecht zur Achse leichter Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht gerichtet ist. Die in einer solchen Vorrichtung ausgenutzte Erscheinung besteht in der Umkehrung der Magnetisierung in der dünnen Schicht bei Jedem Wechsel des von der Pumpwicklung erzeugten Feldes« Dieses Umkippen der

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Magnetisierungsrichtung vollzieht sich durch eine Verschiebung der die magnetischen Domänen in der dünnen Schicht begrenzenden Wände, was zu einem erheblichen Barkhausen'sehen Rauschen führt und dementsprechend die Empfindlichkeit der Meßvorrichtung begrenzt; in der Praxis läßt sich eine solche Vorrichtung nicht zur Messung von Magnetfeldern verwenden, die kleiner sind als einige 10 f (1^= 10*5

Weiterhin sind Magnetometer in Vorschlag gebracht worden, die eine dünne ferromagnetische Schicht, eine Erregerspule mit zur Achse schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht paralleler Achse und eine. Abnahmespule mit zur Achse leichter Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht paralleler Achse aufweisen. Diese Magnetometer nutzen das Vorhandensein einer Mehrzahl von Domänen in der dünnen Schicht aus, in denen die Magnetisierung jeweils die eine oder die andere von zwei einander entgegengesetzten Richtungen aufweist. Benachbarte Domänen mit einander entgegengesetzter Richtung der Magnetisierung sind in diesem Falle durch Wände voneinander getrennt. Wenn das zu messende Magnetfeld den Wert Null aufweist, dann ist die Summe der Domänenmagnetisierungen in der einen Richtung gleich der Summe der Domänenmagnetisierungen in der anderen Richtung. Bei jeder Halbwelle des Erregerfeldes kehren diese Magnetisierungen in allen Domänen ihre Richtung um. Wenn das zu messende Magnetfeld nicht den Wert Null aufweist, so gibt es der einen der beiden Magnetisierungsrichtungen einen Vorzug gegenüber der anderen, und die Domänen des einen Typs vermehren sich auf Kosten der Domänen des anderen Typs. Bei jeder Halbwelle des Erregerfeldes alternieren die privilegierten Domänen, was eine Wandverschiebung

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zur Folge hat, deren Frequenz die doppelte Größe der Erregerfrequenz aufweist. Diese Magnetometer liefern daher eine Harmonische mit der doppelten Erregerfrequenz, deren Amplitude eine Funktion des zu messenden Magnetfeldes ist.

Von ihrem Funktionsprinzip her.- der zweifachen Umkehrung der Magnetisierung und Wandverschiebung je Zyklus - unterliegen diese Magnetometer ebenfalls einem erheblichen Barkhausen¹sehen Rauschen.

In neuerer Zeit sind nun ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt geworden (DT-PS 1 951 230), die eine Vermeidung der oben geschilderten Nachteile der früheren Vorrichtungen ermöglichen, da sie mit einer Erscheinung arbeiten, die nur ein sehr geringes Grundrauschen aufweist. Diese Erscheinung ist die Umkehr der Richtung der Induktion in einer dünnen ferromagnetisehen Schicht durch kohärente Rotation. Dieser Umkehrungsmechanismus weist im Vergleich zu dem auf Wandverschiebung beruhenden Mechanismus den Vorteil auf, daß er kein Barkhausen'sehes Rauschen zeigt. Ein Magnetometer dieser Art arbeitet mit einer magnetischen Schicht vom invertierten Typ, das heißt mit einer magnetischen Schicht, für die die kritische Kurve fürjdie kohärente Rotation im Gegensatz zu dem Fall der früher verwendeten magnetischen Schichten völlig innerhalb der kritischen Kurve für die Wandverschiebung liegt. Dieser magnetischen Schicht sind eine Pumpwicklung, die ein entlang der Achse leichter Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht orientiertes Wechselfeld liefert, eine Detektorwicklung mit zur Achse leichter Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht paralleler Achse und eine Polarisationswicklung mit zur Achse leichter

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Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht senkrechter Achse zugeordnet, von denen die letzte Wicklung die Funktionszone für die dünne ferromagnetische Schicht festlegt. Diese bekannte Vorrichtung liefert an ihrer Detektorwicklung ein Ausgangssignal, das von der Magnetfeldkomponente mit zur Achse leichter Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht paralleler Achse abhängt.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren und entsprechende Magnetometer anzugeben, mit deren Hilfe sich sehr kleine Magnetfelder messen lassen; indem die Ausbildung von Barkhausen'schem Rauschen infolge von Wandverschiebungen vermieden wird.

Diese Aufgabe wird nach einer ersten Variante der Erfindung durch ein Verfahren zum Messen von Magnetfeldkomponenten gelöst, bei dem an eine dünne ferromagnetische Schicht, die eine Achse -leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und ein Anisotropiefeld aufweist, ein magnetisches Wechselfeld der Frequenz F in Richtung der Achse schwerer Magnetisierbarkeit angelegt und ein die temporären Änderungen der magnetischen Induktion in der dünnen Schicht wiedergebendes elektrisches Signal abgenommen und analysiert wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß das magnetische Wechselfeld in seiner Amplitude kleiner bemessen wird als das Anisotropiefeld und die Richtung der Magnetisierung der dünnen Schicht eine Schwingung ohne Sinnumkehrung ausführen läßt und daß für die Analyse die Komponente . irgendeiner ungeradzahligen Harmonischen des elektrischen Signals gemessen wird, dessen Amplitude für die Komponente des zu messenden Magnetfeldes entlang der Achse schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht repräsentativ ist.

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Gemäß einer zweiten A us ftihrungs Variante der Erfindung ist ein Verfahren zum Messen von Magnetfeldkomponenten, bei dem an eine dünne ferromagnetische Schicht, die eine Achse leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und ein Anisotropiefeld aufweist, ein magnetisches Wechselfeld der Frequenz F in Richtung der Achse schwerer Magnetisierbarkeit angelegt und ein die temporären Änderungen der magnetischen Induktion in der dünnen Schicht wiedergebendes elektrisches Signal abgenommen und analysiert wird, erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Wechselfeld in seiner Amplitude kleiner bemessen wird als das Anisotropiefeld und die Richtung der Magnetisierung der dünnen Schicht eine Schwingung ohne Sinnumkehrung ausführen läßt, daß die dünne ferromagnetische Schicht zylindrisch mit in Umfangsrichtung verlaufender Achse leichter Magnetisierbarkeit ausgebildet wird und daß das elektrische Signal unter Abnahme der elektrischen Spannung gewonnen wird, die an den Anschlußklemmen mindestens einer die dünne Schicht umgebenden Leiterschleife mit zur Achse leichter Magnetisierbarkeit paralleler Achse auftritt;

Im Rahmen der Erfindung wird im Unterschied zu den oben erwähnten bekannten Vorrichtungen nicht mit der Erscheinung einer Umkehr der Magnetisierungsrichtung in der dünnen Schicht gearbeitet, sondern mit einer einfachen Schwingung dieser Magnetisierungsrichtung zwischen zwei Grenzen. Dazu wird zur Erzielung der Pumpwirkung ein Wechselfeld angelegt, dessen Amplitude nicht ausreicht, um die Magnetisierung umzukehren, was praktisch auf die Anlage eines Magnetfeldes hinausläuft, dessen Amplitude kleiner ist als das Anisotropiefeld in der dünnen ferromagnetischen Schicht. Dieses Erregerfeld wird erfindungsgemäß entlang einer Achse angelegt, die senkrecht zur Achse leichter Magnetisierbarkeit in der dünnen ferromagnetischen Schicht

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verläuft. Die Magnetisierung erfährt dann nicht je Zyklus zwei Umkehrungen, und es ist nicht mehr notwendig, zwei Harmonische des aufgefangenen Signals zu analysieren, wie dies bei den vorbekannten Magnetometern geschehen muß. Mit Vorteil werden erfindungsgemäö die ungeradzahligen Harmonischen analysiert, wie dies unten noch im einzelnen gezeigt werden wird.

Obwohl ein in der oben definierten Weise arbeitendes Magnetometer gemäß der Erfindung nur in sehr geringem Maße einem Barkhausen¹sehen Rauschen ausgesetzt ist, wobei dieses Rauschen auf jeden Fall viel kleiner ausfällt als bei den bisher bekannten und mit der zweiten Harmonischen arbeitenden Magnetometern, so läßt sich dieses Rauschen noch weiter verringern, indem eine dünne ferromagnetische Schicht verwendet wird, die nur eine einzige Domäne enthält, so daß innerhalb der Schicht überhaupt keine Wand vorhanden ist. Eine solche als Monodomäne ausgebildete Schicht kann im Rahmen der Erfindung vorzugsweise zylindrisch ausgebildet sein, wobei die Achse schwerer Magnetisierbarkeit parallel zur Achse des die Schicht tragenden Zylinders verläuft, während die Achse leichter Magnetisierbarkeit der ferromagnetischen Schicht in Umfangsrichtung verläuft, also in sich geschlossen ist. In einer solchen Schicht vollzieht sich die Änderung der Magnetisierungsrichtung ohne jegliche Wandverschiebung und damit ohne jegliches Barkhausen¹sehes Rauschen.

Über die eine Herabsetzung oder sogar völlige Vermeidung des Barkhausen'sehen Rauschens betreffenden Vorteile der Erfindung hinaus bietet ein nach dem Grundprinzip der Erfindung arbeitendes Magnetometer noch den weiteren Vorteil, daß es zu einem elektrischen Analysiersignal führt, das der zu analysierenden Magnetfeld-

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komponente im wesentlichen proportional ist, da diese Komponente, wie unten noch im einzelnen gezeigt wird, die zur Achse schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht parallele Komponente ist und nicht wie bei den bekannten Magnetometern die zur Achse leichter Magnetisierbarkeit parallele Komponente analysiert wird.

Gegenstand der Erfindung sind weiter Magnetometer, die sich zum Durchführen der oben gekennzeichneten Verfahren gemäß der Erfindung eignen, und gemäß einer ersten AusfUhrungsvariante ist ein solches Magnetometer mit einer dünnen ferromagnetischen Schicht, die eine Achse leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und einen vorgegebenen Wert für das Anisotropiefeld aufweist, mit einer mit einem Wechselstrom der Frequenz P speisbaren Erregerspule mit zur Richtung schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht paralleler Achse, mit einem Stromgenerator, mit einem Abnahmekreis für die Abnahme eines elektrischen Signals, das die temporären Änderungen der magnetischen Induktionⁿder dünnen Schicht repräsentiert, und mit einer elektronischen Analysierschaltung zum Analysieren dieses elektrischen Signals erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der in der Erregerspule fließende Wechselstrom eine Amplitude aufweist, die unterhalb der Amplitude liegt, die ein Magnetfeld mit der Amplitude des Anisotropiefeldes gleicher Amplitude hervorruft, und daß die Analysierschaltung einen ersten Verstärker, der selektiv auf eine Frequenz f abgestimmt ist und mit dem zu analysierenden elektrischen Signal gespeist wird, einen mit dem ersten Verstärker verbundenen Synchrondetektor, der die Amplitude der verstärkten Spannung mit der Frequenz f angibt, wobei die Frequenz f einen beliebigen der Werte F und ^F annehmen kann, und eine Lesestufe für die Auslesung dieser Amplitude enthält, die für die zur Achse schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen

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Schicht parallele Komponente des zu messenden Magnetfeldes repräsentativ ist.

Gemäß einer zweiten AusfUhrungsvariante der Erfindung ist ein Magnetometer mit einer dünnen ferromagnetischen Schicht, die eine Achse leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und einen vorgegebenen Wert für das Anisotropiefeld aufweist, mit einer mitleinem Wechselstrom der Frequenz F speisbaren Erregerspule mit zur Richtung schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht paralleler Achse, mit einem Stromgenerator, mit einem Abnahmekreis für die Abnahme eines elektrischen Signals,das die temporären Änderungen der magnetischen Induktion in der dünnen Schicht repräsentiert, und mit einer elektronischen Analysierschaltung zum Analysieren dieses elektrischen Signals erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der in der Erregerspule fließende Wechselstrom eine Amplitude aufweist, die unterhalb der Amplitude liegt, die ein Magnetfeld mit der Amplitude des Anisotropiefeldes gleicher Amplitude hervorruft, daß die dünne ferromagnetische Schicht zylindrisch mit in Umfangsrichtung liegender Achse leichter Magnetisierbarkeit ausgebildet ist und daß der Abnahmekreis aus mindestens einer die dünne Schicht umgebenden Leiterschleife mit zur Achse leichter Magnetisierbarkeit paralleler Achse besteht.

Sowohl die erfindungsgemäßen Verfahren als auch die ihrer Durchführung dienenden Magnetometer gemäß der Erfindung sind zahlreicher Ausgestaltungen und Weiterbildungen fähig, die im einzelnen in Unteransprüchen gekennzeichnet sind.

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Für die weitere Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung veranschaulicht sindj dabei zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 eine als Monodomäne ausgebildete dünne zylindrische Magnetschicht auf einem zylindrischen Träger mit Darstellung der Magnetisierungsachsen, der verwendeten Koordinaten und der Dimensionsangabenj

Fig. 2 die Astroide nach Stoner-Wohlfahrth, welche die kritische Kurve darstellt, die für verschiedene Richtungen in Bezug auf die Achse leichter Magnetisierbarkeit die Intensität des anliegenden Magnetfeldes wiedergibt und außerhalb derer kein möglicher stabiler Zustand für die Magnetisierung vorhanden ist;

Fig. 3 die Kurven für die normalisierte Empfindlichkeit eines Magnetometers, das entweder mit der ersten oder mit der dritten Harmonischen arbeitet;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Grundprinzips für den Abnahmekreis zur Abnahme des Meßsignals;

Fig. 5 ein Blockschaltbild für den Gesamtaufbau der Analysierschaltung für den Fall, daß mit der Grundschwingung gearbeitet wirdj

Fig. 6 ein schematisch gehaltenes Schaltbild für

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ein als Oszillator geschaltetes Magnetometer und

Fig. 7 ein Beispiel für den Bau einer erfindungsgemäß ausgebildeten Sonde.

In Fig. 1 ist eine als Monodomäne ausgebildete dünne magnetische Schicht 2 auf einem zylindrischen Träger 4 abgeschieden; die magnetische Anisotropie dieser dünnen Schicht 2 ist gekennzeichnet durch ihre Achse leichter Magnetisierung, die im folgenden kurz als leichte Achse bezeichnet werden soll, durch ihre Achse schwerer Magnetisierung, die im folgenden kurz als schwere Achse bezeichnet werderisoll, und durch die Größe ihres Anisotropiefeldes H₁,. Die schwere Achse der Schicht 2 liegt parallel zur Achse Z des zylindrischen Trägers 4, während die leichte Achse der Schicht 2 in deren Umfangsrichtun·^ verläuft; diese leichte Achse der Schicht 2 ist daher in sich geschlossen und aus diesem Grunde gibt es nur eine einzige Domäne in der gesamten Schicht 2. Wie bereits oben angedeutet,führt das Fehlen von Wänden im Schichtinneren dazu, daß etwaige Änderungen der Magnetisierung der Schicht 2 sich ohne auf WandverSchiebungen zurückgehendesRauschen vollziehen können.

Die anderen Kenngrößen der Schicht 2 sind ihre Sättigungsmagnetisierung Ig, ihre Dicke e, der Radius a des zylindrischen Trägers 4 und die Länge 1 der Schicht 2. Das dieser Geometrie am besten angepaßte Koordinatensystem ist naturgemäß das System der üblichen Zylinderkoordinaten r, θ und z, wie es in Fig. 1 definiert ist. Die leichte Achse der Schicht 2 ist in Fig.l durch eine Gerade AF dargestellt, während die schwere Achse der Schicht 2 einer Geraden AD entspricht.

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Gemäß einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man die als Monodomäne ausgebildete dünne Schicht entlang ihrer leichten Achse AF dadurch sättigen, daß man momentan ein Magnetfeld Hp₁ anlegt, das größer ist als das Anisotropiefeld H_x, und in der Richtung der leichten Achse AF der Schicht 2 liegt. Die Anlage eines solchen Feldes bedeutet die Anlage eines Feldes, dessen Kraftlinien kreisförmig verlaufen; dieses Feld kann durch einen parallel zur Achse Z des zylindrischen Trägers 4 fließenden Strom erzeugt werden, also beispielsweise durch einen im Träger 4 fließenden Strom, wenn dieser elektrisch leitfähig ist.

Der Vektor für die Intensität der Magnetisierung verläuft dann entlang der leichten Achse AF der Schicht 2, wobei er den Intensitätswert für die Sättigungsmagnetisierung I₀ zum Modul hat. Wenn das Sättigungsfeld H_{0 T} unterdrückt wird, nimmt der Vektor I₃ eine Lage ein, die von dem Magnetfeld H₀ entlang der schweren Achse AD der dünnen Schicht 2 und dem Magnetfeld II_p entlang der leichten Achse AF der dünnen Schicht 2 abhängt.

Zur Vereinfachung der Rechnungen soll im folgenden nur die entlang der leichten Achse AF verlaufende Magnetfeldkomponente berücksichtigt werden. Das an der Sonde anliegende Magnetfeld H ist dann gleich der Projektion auf die schwere Achse AD, also gleich dem Magnetfeld ^. Die magnetische Induktion B in einem Volumen der dünnen Schicht 2 ist dann gegeben durch:

B = /u ( L₁ + "*

Wenn das Magnetfeld H₀ variiert, variieren auch die Vektoren I_g und B in gleicher Weise. Die Variationen der

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magnetischen Induktion Ö induzieren in einer Schleife, die rund um die dünne Schicht 2 gelegt ist und eine zu deren leichter Achse AP parallele Achse aufweist, eine Spannung V, die sich berechnet zu:

Erfindungsgemäß wird die Komponente H^ entlang der schweren Achse AD als die Summe aus zwei Magnetfeldern aufgefaßt, nämlich als die Summe aus der Komponente h des zu messenden Magnetfeldes entlang der schweren Achse AD der Schicht 2 einerseits und dem auf Höhe deiSonde künstlich geschaffenen Magnetfeld h cos a/t andererseits, so daß sich insgesamt ergibt:

K₀ = h + h cos μt
wobei α» für 2 iTF steht.

Damit die Anlage des sinusförmigen Magnetfeldes nicht zu einer Umkehrung der Magnetisierung in der Schicht 2 führen kann, wird h_Q z. IL, gewählt. Die Magnetisierung oszilliert dann zwischen zwei Richtungen, die mit der leichten Achse AF der Schicht 2 die Winkel + <*-' und - <Ό^Ι! einschließen.

Das Magnetfeld entlang der schweren Achse AD variiert daher im Rhythmus des Hilfswechselfeldes und läßt damit die Komponente I- der Magnetisierung entsprechend variieren. Die Darstellung in Fig. 2 ermöglicht es, diese Änderung der Projektion der Intensitätsmagnetisierung auf die leichte Achse AF zu berechnen. Die Darstellung in

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Fig. 2 gibt nämlich die Astroide nach Stoner-Wohlfarth wieder, die für die Untersuchung des Ferromagnetismus dünner Schichten gut bekannt ist. Diese Kurve ist in Fig. 2 in einem Achsensystem dargestellt, dessen Abszissenachse der leichten Achse AF und dessen Ordinatenachse der schweren Achse AD der Schicht 2 entspricht. Die in Fig. 2 gezeigte Astroide stellt die kritische Kurve dar, die für verschiedene Orientierungen relativ zur leichten Achse AF die Intensität des anliegenden Magnetfeldes wiedergibt und außerhalb deren kein stabiler Zustand für die Magnetisierung der Schicht 2 mehr möglich ist. Die Astroide von Fig.2 gestattet es, gemäß einer bekannten geometrischen Konstruktion ausgehend von einem an die Schicht 2 angelegten Magnetfeld H die Orientierung der Magnetisierung zu bestimmen. Dazu genügt es, vom Ende des Vektors H die Tangente an die Astroide zu ziehen, wodurch sich gegenüber der leichten Achse AF ein Winkel oC ergibt, der den von der Magnetisierung gegenüber der leichten Achse AF eingehaltenen Winkel wiedergibt. Die Scheitelpunkte der Astroide in Fig. 2 definieren das Anisotropiepfeld E_v für die Schicht 2; mit H₀₁. ist in Fig. 2 das momentan an der Schicht 2 anliegende Sättigungsfeld für die anfängliche Sättigung der Magnetisierung in Richtung der leichten Achse AF bezeichnet. Die Konstruktion in Fig. 2 gestattet es daher, den Winkel oC zwischen _{der Magne}tisierungsintensität und der leichten Achse AF zu berechnen; es ergibt sich dabei;

Dieser Ausdruck ermöglicht es, die beiden Extremrichtungen +Ji¹ und -<C^I! zu berechnen, zwischen denen die Magnetisierung der Schicht 2 oszilliert. Außerdem bietet

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diese Beziehung die Möglichkeit, die zeitliche Ableitung der Projektion der Magnetisierungsintensität auf die leichte Achse AP und damit die an den Enden der magnetischen Schicht 2 abnehmbare elektrische Spannung zu berechnen. Nimmt man an, daß das Amplitudenquadrat. (Hp ) des Magnetfeldes Hp entlang der schweren Achse AD der Schicht 2 sehr viel kleiner ist als das Amplitudenquadrat (H_K ) des Anisotropiefeldes H«., so zeigt sich, daß die erhaltene Spannung V sich aus Signalen mit den Frequenzen F, 2F, JF und 4f zusammensetzt. Insbesondere berechnet sich die Amplitude des Signals V,™ mit der Frequenz JF zu:

JE

H.

und die Amplitude der zweiten Harmonischen ergibt sich zu:

/^U

S_ K

. e

1.1

Nimmt man weiter an, daß das Amplitudenquadrat h für

das zu messende Magnetfeld h im Vergleich zum Amplitudenp

quadrat H_R des Anisotropiefeldes H_K sehr klein bleibt, so läßt sich das Signal V„ mit der Fundamentalfrequenz F auch durch eine für h lineare Gleichung ausdrücken:

¹K

Berücksichtigt man weiter die Komponente IL entlang der schweren Achse AD, so werden die Rechnungen komplizierter,

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sie führen jedoch nicht zu einem wesentlich verschiedenen Ergebnis, so daß diese Berechnungen für das Verständnis der Erfindung im Vergleich zu den vorstehenden vereinfachten Rechnungen nichtsweiter hergeben.

Hat das zu messende Magnetfeld den Wert Null, so oszilliert die Magnetisierung symmetrisch um die leichte Achse AF, und die beiden Extremwinkel tO und oC" werden gleich groß. Aus Symmetriegründen gibt äs dann keine ungeradzahligen Harmonischen. Dies zeigt sich auch aus den vorstehend angegebenen Formeln, wenn man in diesen h = ο einsetzt. Die Existenz einer Komponente entlang der schweren Achse AD zerstört die Symmetrie und läßt ungeradzahlige Harmonische auftreten, deren Amplitude der zu messenden Komponente proportional ist.

Man sieht daher ohne weiteres, daß das erfindungsgemäß ausgebildete Magnetometer sich sowohl in seinem Prinzip aisjauch in seiner Leistung grundsätzlich von den oben b eschriebenen und zum Stande der Technik gehörenden Magnetometern unterscheidet. In seinem Prinzip deswegen,weil das Erregerfeld keine Umkehrung der Magnetisierung, sondern nur eine Oszillation hervorruft, die außerdem nicht die zweite Harmonische bevorzugt, sondern im Gegenteil die ungeradzahligen Harmonischen, und in seiner Leistung deswegen, weil es keine Wandverschiebungen gibt.

Die vorstehend angegebenen Formeln zeigen, daß die Empfindlichkeit für die Messung zum einen - über die Amplitude h - von der Erregung und zum anderen von der Größe des Anisotropiefeldes H_K abhängt. Dabei liegt auf der Hand, daß der Wert für h so groß wie möglich gewählt werden sollte, um auch den Wert des erhaltenen elektrischen Signals möglichst groß ausfallen zu lassen. Nun zeigt aber die kritische Kurve in Form der Astroide von Fig. 2, deren

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Gleichung sich ergibt zu:

r~

«D

«ρ

5 = ι

daß der Wert für h_Q notwendigerweise begrenzt bleibt^ berücksichtigt man, daß H_p den Maximalwert für das Erdmagnetfeld nicht übersteigen kann, der bei 0,7 Oe liegt, so ergibt sich der begrenzte Wert für h zu:

2/3

1~ HK

2/5

(0,7)

2/3

Zum anderen muß das Verhältnis h/R_v möglicht groß

O Ά.

gemacht werden, indem der Wert für H₀- so klein wie möglich gewählt wird, was die obere Grenze für h herabsetzt. Diese beiden einanderjzuwiderlaufenden Forderungen bringen es mit sich, daß die Empfindlichkeit K = V/h bsi Variation des Anisotropiefeldes E_v ein Maximum durchläuft. Dies ist auch in Fig.3 dargestellt, wo die normalisierten Empfindlichkeitskurven in Bezug auf eine maximale Empfindlichkeit eines Magnetometers dargestellt sind, das entweder mit der ersten Harmonischen (Kurve Kp) oder mit der dritten Harmonischen (Kurve K,_p) arbeitet. Die in Fig. 3 dargestellten Kurven zeigen, daß man für den speziellen Wert H₁, = 3,6 Oe in beiden Fällen 90# des Maximalwertes für die Empfindlichkeiten I Diese Empfindlichkeiten sind im übrigen voneinander verschieden, da sich ihr Verhältnis ergibt zu:

und K,_p erhält.

K-

1 +

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Da das Verhältnis h /H_K klein ist gegen 1, ergibt sich bei Wahl der dritten Harmonischen eine geringere Empfindlichkeit als bei Wahl der Fiindamentalfrequenz. Insbesondere für den Wert H_K = 3,6 Oe ergibt sich das Verhältnis der Empfindlichkeiten zu 0,1; jedoch gestattet es die Verwendung der dritten Harmonischen, die Erregerfrequenz (F) von der Frequenz (3F") des aufgefangenen Signals sicher zn trennen.

Hat man die Werte für K₁,. und h einmal gewählt,

JrV O

so hängt die theoretische Empfindlichkeit des Magnetometers nicht mehr von der Erregerfrequenz F, den Abmessungen der Sonde (a und 1) und der Sättigungsmagnetisierung des Materials der Schicht 2 ab.

Als nächstes soll unter Bezugnahme auf die Darstellung in Fig. ^ das Grundprinzip für einen im Sinne der Erfindung bevorzugten Alaiah^ekreis für die Abnahme des Nutzsignals beschrieben v/erden. In Fig. 4 wird als Träger für eine magnetische Schicht 10, mit deren Hilfe die Magnetfeldmessung vorgenommen werden soll, ein Hohlzylinder 12 verwendet, durch den ein leitender Draht hindurchgeführt Ist. Der Draht 13 bildet dabei eine die magnetische Schicht IC umgebende Schleife, und an seinen Anschlußklemmen ist das Nutzsignal V abnehmbar. Diese Anordnung wird von besonderem Vorteil, wenn der leitende Draht 18 in mehreren Windungen um die magnetische Schicht IO herumgeführt wird· Das Nutzsignal wird dann durch die Anzahl der Windungen multipliziert, was es ermöglicht, das Nutzsignal im Verhältnis zum Rauschen zu vergrößern. Zwar wird dabei das auf die magnetische Schicht zurückgehende Rauschen, das für sich genommen im

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ORIGINAL INSPECTED

Vergleich zu bisher bekannten Meßvorrichtungen durch die unterschiedliche Betriebsweise und gegebenenfalls durch die Verwendung einer Monodomänen-Konfiguration ohnehin stark vermindert ist, mit dem gleichen Paktor multipliziert wie das Nutzsignal, jedoch bleibt das auf die elektronische Schaltung zurückzuführende Rauschen konstant und verringert sich daher im Verhältnis zum Nutzsignal erheblich.

Nachdem nunmehr insbesondere anhand von Fig. 1 und der Aufbau der eigentlichen Sonde genau beschrieben ist, soll im folgenden die Analysierschaltung für die Analyse der aufgefangenen Spannung V im einzelnen beschrieben werden. Diese Schaltung ist in Pig.5 veranschaulicht, die ein synoptisches Schema für eine Analysierschaltung wiedergibt, wie sie beispielsweise in dem Falle zum Einsatz kommen kann, daß mit der Grundfrequenz gearbeitet wird. In der Darstellung in Fig. wird eine Erregerwicklung für die Sonde 20 über eine Schaltung 22 gespeist, die mit einem ersten Oszillator 24 der Frequenz F verbunden ist. Die an den Enden der magnetischen Schicht auftretende Spannung wird abgenommen und verstärkt durch einen selektiven Verstärker 26, der auf die Frequenz F abgestimmt ist. Ein zweiter Oszillator 28 der Frequenz F¹ ^ F speist einen Frequenzwandler JO, der seinerseits an seinem Ausgang ein Zwischensignal mit

der Frequenz F - F' J abgibt; ein weiterer selektiver Verstärker 32, der auf die Frequenz J F - F¹| abgestimmt ist, verstärkt|dieses Zwischensignal und gibt es an einen Synchrondetektor J>k weiter; dieser Synchrondetektor wird außerdem mit einem Bezugssignal der Frequenz F - F¹ gespeist, das in einem zweiten Frequenzwandler 36 erzeugt wird, der seinerseits durch die beiden Oszillatoren 24 und gespeist wird. An einen auf den Synchrondetektor j54 folgenden

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Ausgang 37 kann ein in Fig. 5 nicht im einzelnen dargestellter Indikator angeschlossen werden, der die Größe der ihm zugeführten Gleichspannung sichtbar werden läßt, die proportional ist zur Größe der Komponente des zu messenden Magnetfeldes entlang der Achse schwerer Magnetisierung der Sonde.

Bei einer Ausführungsvariante, die der in Pig. 5 mit gestrichelten Linien dargestellten Schaltung entspricht, wird die am Ausgang 37 erscheinende Gleichspannung abgenommen, in einem Gleichspannungsverstärker 38 verstärkt und erneut in die Erregerspule der Sonde 20 mit einem solchen Vorzeichen eingespeist, daß das Magnetfeld kompensiert wird. Auf diese Weise läßtsich eine Spannungsrückführung für die Ausgangsspannung realisieren.

Wenn man den Schutz gegen das Erregersignal mit der Frequenz F verbessern und an den Anschlußklemmen der Sonde nur die auf die Existenz eines Magnetfeldes h zurückzuführenden Signale abnehmen will, so empfiehlt es sich, entweder zwei dünne magnetische Schichten, deren Achsen schwerer Magnetisierung zueinander parallel verlaufen und die von einer gemeinsamen Erregerspule gespeist werden und mit zweijeinander entgegengeschalteten Abnahmespulen für die Abnahme des Nutzsignals umgeben sind, oder eine dünne nagnetische Schicht zu verwenden, die durch zwei einander entgegengeschaltete Erregerspulen gespeist wird und von einer passend angeordneten Abnahmespule für die Abnahme des Nutzsignals umgeben ist; die induzierten Spannungen mit der Frequenz F, die von der Erregung herrühren, kompensieren sich dann gegenseitig, während die induzierten Spannungen in den dünnen Schichtem, die an die Anwesenheit des zu messenden Magnetfeldes gebunden sind, sich zueinander addieren.

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Bei einer zweiten Ausführungsform für ein erfindungsgemäß ausgebildetes Magnetometer wird die dritte Harmonische des an den Klemmen der Sonde abgenommenen elektrischen Signals analysiert. Eine solche Analysierschaltung läßt sich aus der in Fig.5 dargestellten Schaltung dadurch erhalten, daß der Verstärker 26 durch einen selektiven Verstärker ersetzt wird, der auf die Frequenz 3F abgestimmt ist. Diese Ausführungsvariante führt zwar, wie dies oben bereits erwähnt ist, zu einer geringeren Empfindlichkeit, sie ermöglicht es jedoch, sich völlig von den Signalen mit der Frequenz F freizumachen, die gegebenenfalls durch die Erregersignale in die Analysierschaltung eingebracht werden könnten.

Wie dies bereits oben in Verbindung mit Fig. 5 aufgezeigt worden ist, genügt es, wenn man gleichzeitig die Grundfrequenz und die dritte Harmonische analysieren will, zwei entsprechende Analyseketten vorzusehen, und es ist dann von Vorteil, das Anisotropiefeld H_T, etwa auf den Wert ~$_t6 Oe zu bringen, für den in beiden Fällen die Empfindlichkeiten Kp und Κ,_ρ jeweils 90$ der jeweiligen Maximalwerte annehmen.

Bei einer anderen Ausführungsform wird die abgenommene Spannung V verstärkt und dient zur Speisung der Erregerspule, die Teil eines Schwingkreises ist, so daß die gesamte Schaltung einen Oszillator darstellt. Ein solcher Fall ist in Fig. 6 dargestellt, wo die Sonde 20 durch eine Wicklung 4-0 erregt wird, die parallel zu einem Kondensator 42 geschaltet ist und mit der in der dünnen magnetischen Schicht erzeugten und in einem Verstärker 44 verstärkten Spannung gespeist wird. Bei dieser Oszillatorschaltung wird die Größe des Magnetfeldes h aus der Schwingungsamplitude hergeleitet.

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Wenn die Näherung h²^~ E^, die zur Proportionalität zwischen der Spannung V₁-, und h führt, für be-

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stimmte zu messende Magnetfelder nicht erfüllt ist, kann man sich zu ihrer Erfüllung mit Vorteil einer Kompensationsspule bedienen, deren Achse parallel zur Achse schwerer Magnetisierung der entsprechenden magnetischen Schicht liegt und die von einem Gleichstrom durchflossen wird, der ein dem zu messenden Magnetfeld entgegengerichtetes Magnetfeld erzeugt, wobei die Sonde in diesem Falle die Differenz zwischen dem zu messenden Magnetfeld einerseits und dem als bekannt anzunehmenden Kompensationsfeld andererseits anzeigt.

Dabei kann die Kompensation des zu messenden Magnetfeldes total sein; der Gleichstrom wird dann beispielsweise von Hand so eingestellt, daß die Spannung ν zu Null wird; bei dieser Nullmethode wird die Größe des zu messenden Magnetfeldes aus dem in derjKompensationswicklung fließenden Strom abgeleitet.

Als ein erläuterndes Beispiel ist in Fig. 7 eine spezielle Schaltung für eine Sonde dargestellt; dabei sind ein die dünne magnetische Schicht 10 tragender Draht und. die'Meßwicklüng, 52 in. ein beispielsweise aus Glas bestehendes isolierendes Rohr 5^ eingeschoben, auf das die Erregerwicklung 56 aufgewickelt ist. Ein weiterer Draht dient zur anfänglichen Sättigung; dieser Draht kann selbstverständlich auch wegbleiben, wobei seine Aufgabe dann von der Meßwicklung 52 zu übernehmen ist. Die Speisung der Erregerwicklung erfolgt über ein Koaxialkabel 60; das an den Enden der Sonde abgenommene Signal wird über ein Koaxialkabel 62 abgeführt. Die gesamte Schaltung kann gegebenenfalls in ein Material 64 eingebettet werden, das den mechanischen Zusammenhalt der Sonde verbessert. Der die

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magnetische Schicht 10 tragende Draht 50 ist seinerseits als beispielsweise aus Quarz bestehendes isolierendes Hohlrohr ausgebildet, durch dessen Inneres die Meßwicklung 52 hindurchgeführt ist. In Fig. 7 ist die Meßwicklung 52 nur als einzelner Draht dargestellt, sie weist jedoch wie bereits oben erwähnt, vorteilhaft mehrere Windungen auf und nimmt dann die Allgemeinform einer um den die magnetische Schicht 10 tragenden Draht herunyewiekelten Wicklung an. Die Anmelderin hat auf diese Weise eine Sonde gebaut, deren Empfindlichkeit etwa 70 Nanovolt/Gamma und deren Rauschen größenordnungs-■ 2 Nanovolt/Gamma betrug, was j5 Centigamma entspricht,

Die vorstehende Beschreibung bezieht sich zwar auf eine Bauweise, bei der die dünne ferromagnetische Schicht auf einen zylindrischen Träger aufgebracht ist, da diese Anordnung am leichtesten die Realisierung einer t^onodomänen-Konfiguration für die dünne magnetische Schicht ermöglicht, durch die sich das Rauschen auf einen ninimalwert bringen läßt, die Erfindung selbst erstreckt sich jedoch ganz allgemein auf dünne magnetische Schichten, sie umfaßt also auch nicht zylindrische, beispielsweise ebene magnetische Schichten, sofern nur die ^agebedingungen für die Achsen der Erregerwicklung, des zu messenden Magnetfeldes und des Abnahmekreises für* das Nutzsignal in Relation zur Richtung der leichten Magnetisierung der dünnen magnetischen Schicht eingehalten werden.

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Claims

Patentansprüche

. Verfahren zum Messen von Magnetfeldkomponenten, bei dem an eine dünne ferromagnetische Schicht, die eine Achse leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und ein Anisotropiefeld aufweist, ein magnetisches Wechselfeld der Frequenz P in Richtung der Achse schwerer Magnetisierbarkeit angelegt und ein die temporären Änderungen der magnetischen Induktion in der dünnen Schicht wiedergebendes elektrisches Signal abgenommen und analysiert wird, dadurch ge-* kennzeichnet, daß das magnetische Wechselfeld in seiner Amplitude kleiner bemessen wird als das Anisotropiefeld und die Richtung der Magnetisierung der dünnen Schicht eine Schwingung ohne Sinnumkehrung ausführen läßt und daß für die Analyse die Komponente irgendeiner ungeradzahligen Harmonischen des elektrischen Signals gemessen wird, dessen Amplitude für die Komponente des zu messenden Magnetfeldes entlang der Achse schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht repräsentativ ist,
2. Verfahren zum Messen von Magnetfeldkomponenten, bei dem an eine dünne ferromagnetische Schicht, die eine Achse leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und ein Anisotropiefeld aufweist, ein magnetisches Wechselfeld der Frequenz F in Richtung der Achse schwerer Magnetisierbarkeit angelegt und ein die temporären Änderungen der magnetischen Induktion in der dünnen Schicht wiedergebendes elektrisches Signal abgenommen und analysiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Wechselfeld in

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seiner Amplitude kleiner bemessen wird als das Anisotropiefeld und die Richtung der Magnetisierung der dünnen Schicht eine Schwingung ohne Sinnumkehrung ausführen läßt, daß die dünne ferromagnetische Schicht zylindrisch mit in Umfangsrichtung verlaufender Achse leichter Magnetisierbarkeit ausgebildet wird und daß das elektrische Signal unter Abnahme der elektrischen Spannung gewonnen wird, die an den Anschlußklemmen mindestens einer die dünne Schicht umgebenden Leiterschleife mit zur Achse leichter Magnetisierbarkeit paralleler Achse auftritt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die dünne ferromagnetische Schicht als magnetische Monodomäne ausgebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die dünne ferromagnetische Schicht anfänglieh durch Anlage eines Magnetfeldes entlang der Achse leichter Magnetisierung dieser Schicht gesättigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Spannung abgenommen wird, die an den Enden mindestens einer Leiterschleife auftritt, die um die dünne·ferromagnetische Schicht herumgelegt ist und eine mit deren Achse leichter Magnetisierbarkeit zusammenfallende Achse aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anlage des magnetischen Wechselfeldes ausgehend von

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dem abgenommenen und verstärkten elektrischen Signal ein Wechselstrom erzeugt wird, mit dem eine einen Teil eines Schwingkreises bildende Spule gespeist wird, und daß die Größe des zu messenden Magnetfeldes aus der Amplitude der auf diese Weise entstehenden Schwingungen hergeleitet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zu messende Magnetfeld durch ein regelbares und bekanntes Magnetfeld kompensiert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensation des Magnetfeldes in einer Nullmethode mit totaler Kompensation des zu messenden Magnetfeldes vorgenommen wird.
9. Magnetometer zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer dünnen ferromagnetisehen Schicht, die eine Achse leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und einen vorgegebenen Wert für das Anisotropiefeld aufweist, mit einer mit einem Wechselstrom der Frequenz F speisbaren Erregerspule mit zur Richtung schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht paralleler Achse, mit einem Stromgenerator, mit einem Abnahmekreis fUr die Abnahme eines elektrischen Signals, das die temporären Änderungen der magnetischen Induktion in der dünnen Schicht repräsentiert, und mit einer elektronischen Analysierschaltung zum Analysieren dieses elektrischen Signals, dadurch geke η η zeichnet, daß der in der Erregerspule fließende Wechselstrom eine Amplitude aufweist, die unterhalb der Amplitude liegt, die ein Magnetfeld mit der Amplitude des Anisotropiefeldes gleicher Amplitude hervorruft, und

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daß die AnalysiersGhaltung einen ersten Verstärker, der selektiv auf eine Frequenz f abgestimmt ist und mit dem zu analysierenden elektrischen Signal gespeist wird, einen mit dem ersten Verstärker verbundenen Synchrondetektor, der die Amplitude der verstärkten Spannung mit der Frequenz f angibt, wobei die Frequenz f einen beliebigen der Werte F und 3F annehmen kann, und eine Lesestufe für die Auslesung dieser Amplitude enthält, die für die zur Achse schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht parallele Komponente des zu messenden Magnetfeldes repräsentativ ist.
10. Magnetometer zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 2 mit einer dünnen ferromagnetischen Schicht, die eine Achse" leichter Magnetisierbarkeit, eine Achse schwerer Magnetisierbarkeit und einen vorgegebenen Wert für das Anisotropiefeld aufweist, mit einer mit einem Wechselstrom der Frequenz F speisbaren Erregerspule mit zur Richtung schwerer Magnetisierbarkeit in der dünnen Schicht paralleler Achse, mit einem Stromgenerator, mit einem Abnahmekreis für die Abnahme eines elektrischen Signals, das die temporären Änderungen der magnetischen Induktion in der dünnenjSchicht repräsentiert, und mit einer elektronischen Analysierschaltung zum Analysieren dieses elektrischen Signals, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Erregerspule fließende Wechselstrom eine Amplitude aufweist, die unterhalb der Amplitude liegt, die ein Magnetfeld mit der Amplitude des Anisotropiefeldes gleicher Amplitude hervorruft, daß die dünne ferromagnetische Schicht zylindrisch mit in Umfangsrichtung liegender Achse leichter Magnetiterbarkeit ausgebildet ist und daß der Abnahmekreis aus mindestens einer die dünne Schicht umgebenden Leiterschleife mit zur Achse leichter Magnetisierbarkeit paralleler Achse besteht.

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11. Magnetometer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem eine Sättigungsschaltung für die Sättigung der dünnen ferromagnetischen Schicht entlang deren Achse leichter Magnetisierbarkeit enthält.
12. Magnetometer nach Anspruch 9/dadurch gekennzeichnet, daß die dünne ferromagnetische Schicht zylindrisch mit in Umfangsrichtung liegender Achse leichter Magnetisierbarkeit ausgebildet ist.
13. Magnetometer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne ferromagnetische Schicht auf einem isolierenden Draht abgeschieden ist.
lh. Magnetometer nach Anspruch 10 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne ferromagnetische Schicht auf einem hohlen Träger abgeschieden ist und daß die Leiterschleife für.die Signalabnahme durch das Innere dieses hohlen Trägers hindurchgeführt ist.
15· Magnetometer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,daß die dünne ferromagnetische Schicht auf einem hohlen Träger abgeschieden ist und daß durch diesen Träger entlang seiner Achse ein leitender Draht hindurchgeführt ist, der einenJTeil der Sättigungsschaltung für die anfängliche Sättigung der dünnen ferromagnetischen Schicht entlang ihrer Achse leichter Magnetisierbarkeit bildet.
16. Magnetometer nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß die Analysierschaltung nach dem ersten selektiven Verstärker weiterhin einen zweiten Oszillator mit einer

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Frequenz f' ^f, einen ersten Frequenzwandler, der mit dem Ausgangssignal des ersten selektiven Verstärkers und dem Ausgangssignal des zweiten Oszillators gespeist wird, einen zweiten selektiven Verstärker, der auf eine Frequenz f - f' I abgestimmt und an den Ausgang des ersten Frequenzwandlers angeschlossen ist, einen zweiten Frequenzwandler, der das Ausgangssignal des ersten Oszillators der Frequenz f und das Ausgangssignal des zweiten Oszillators der Frequenz f' zugeführt erhält und an seinem Ausgang ein Bezugssignal der Frequenz f - f' I abgibt, aufweist und daß der Synchrondetektor mit dem Ausgangssignal des zweiten slektiven Verstäiikeusdei* Freq.uenz f-f' J und dem Bezugssignal aus dem zweiten Frequenzwandler gespeist wird und seinerseits ein .Gleichspannungssignal abgibt, das der zu messenden Magnetfeldkomponente proportional ist.
17« Magnetometer nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Reinjektionsschaltung enthält, die einen an den Ausgang der Analysierschaltung angeschlossenen und ein der zu messenden Magnetfeldkomponente proportionales Gleichspannungssignal abgebenden Gleichspannungsverstärker und die Erregerwicklung umfaßt.
18. Magnetometer nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß es zwei dünne ferromagnetische Schichten mit zueinander parallelen Achser^schwerer Magnetisierbarkeit enthält, deren Erregerwicklungen für beide Schichten in gleichem Sinne gewickelt sind und deren Abnahmespulen für die Abnahme des Nutzsignals einander elektrisch entgegenge-

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schaltet sind und die Analysierschaltung mit einem Signal der Fundamentalfrequenz P speisen.
19· Magnetometer nach Anspruch 9*dadurch gekennzeichnet, daß die Erregerspule Teil eines Schwingkreises bildet und mit dem an der dünnen ferromagnetischen Schicht abgenommenen und zuvor verstärkten Signal gespeist wird und daß ein Meßgerät für die Messung der Amplitude der Schwingungen im Schwingkreis vorgesehen ist.
20. Mangetometer nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich eine Kompensationswicklung mit zur Achse schwerer Magnetisierbarkeit der dünnen ferromagnetischen Schicht liegender Achse aufweist, die aus einem regelbaren Gleichstromgenerator speisbar
21. Magnetometer nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen an die Anschlußklemmen des Abnahmekreises für die Signalabnähme angeschlossenen Nulldetektor und einen Indikator für den durch die Kompensationsspule fließenden Strom enthält.
22. Magnetometer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Analysierschaltung zwei umschaltbare Meßketten enthält, die auf die Frequenzen F bzw. J>F abgestimmt sind, und daß das Anisotropiefeld der dünnen ferromagnetischen Schicht bei einem Wert von etwa 3,6 Oe liegt.

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