JP2637032B2 - 透磁率測定方法 - Google Patents
透磁率測定方法Info
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- JP2637032B2 JP2637032B2 JP6812993A JP6812993A JP2637032B2 JP 2637032 B2 JP2637032 B2 JP 2637032B2 JP 6812993 A JP6812993 A JP 6812993A JP 6812993 A JP6812993 A JP 6812993A JP 2637032 B2 JP2637032 B2 JP 2637032B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は強磁性体の高周波での
透磁率を、強磁性体を内包した検出治具（通常インダク
タンスを発生するライン）のインピーダンスを測定する
ことにより算出する透磁率測定方法に関する。
透磁率を、強磁性体を内包した検出治具（通常インダク
タンスを発生するライン）のインピーダンスを測定する
ことにより算出する透磁率測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】強磁性体の１ＭＨｚ程度以上の高周波帯
域における透磁率を求める方法には従来、以下に示す
（イ）、（ロ）の２つの方法がある。 （イ）ソレノイドコイルを検出治具としてインピーダン
スを測定する方法。 （ロ）８の字コイルを検出治具として磁界を検出するコ
イルとの電圧比をとる方法。 しかし、上記二つの方法では、測定可能な周波数の上限
は検出治具の共鳴周波数によって制限され、高々１００
〜２００ＭＨｚ程度である。
域における透磁率を求める方法には従来、以下に示す
（イ）、（ロ）の２つの方法がある。 （イ）ソレノイドコイルを検出治具としてインピーダン
スを測定する方法。 （ロ）８の字コイルを検出治具として磁界を検出するコ
イルとの電圧比をとる方法。 しかし、上記二つの方法では、測定可能な周波数の上限
は検出治具の共鳴周波数によって制限され、高々１００
〜２００ＭＨｚ程度である。
【０００３】１００ＭＨｚ程度以上ＧＨｚに近い領域ま
でには、並行平板型コイル（パラレルライン）を検出治
具として用いて、そのインピーダンスから透磁率を求め
る測定法が提案されている。この方法だと、検出治具で
あるパラレルラインの共鳴周波数が高いため、高周波領
域まで測定できるという特徴を持つ。しかし、この方法
は、同じ試料を測定しても、従来の（イ）、（ロ）の方
法と測定値が異なるという傾向があり、測定値の信頼性
を欠くものであった。
でには、並行平板型コイル（パラレルライン）を検出治
具として用いて、そのインピーダンスから透磁率を求め
る測定法が提案されている。この方法だと、検出治具で
あるパラレルラインの共鳴周波数が高いため、高周波領
域まで測定できるという特徴を持つ。しかし、この方法
は、同じ試料を測定しても、従来の（イ）、（ロ）の方
法と測定値が異なるという傾向があり、測定値の信頼性
を欠くものであった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の方法では、検出
治具の外に漏れる磁界を考慮せずに透磁率の評価を行な
っていた。
治具の外に漏れる磁界を考慮せずに透磁率の評価を行な
っていた。
【０００５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、検出治具が発生する磁界のエネルギー分布を考慮し
て透磁率の評価を行なうことにより、測定値の信頼性を
向上し得る高周波透磁率測定方法を提供することを目的
とする。
で、検出治具が発生する磁界のエネルギー分布を考慮し
て透磁率の評価を行なうことにより、測定値の信頼性を
向上し得る高周波透磁率測定方法を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、測定系の特性インピーダンスとマッチング
をとるようなライン長さａ，ライン幅ｂ，及びライン間
隔ｃを有する一端を閉じたパラレルライン構造を持つ検
出治具に、厚さｔ、幅ｗなる強磁性体を挿入し、インピ
ーダンスを測定して透磁率を算出する透磁率測定方法に
おいて、当該検出治具の入力信号印加により強磁性体挿
入空間ならびに検出治具外空間に発生する夫々の磁界エ
ネルギーＥ1 、Ｅ2 の比Ｅ2 ／Ｅ1 をαとしたとき、複
素比透磁率（μ／μ0 ）の実数成分（μ′／μ0 ）及び
虚数成分（μ″／μ0 ）を μ′／μ0 ＝（Ｌ／Ｌ0 −１）・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ μ″／μ0 ＝｛（Ｒ−Ｒ0 ）／（ωＬ0 ）｝・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ ここで、Ｌ、Ｒ：強磁性体挿入時のインダクタンス及び抵抗 Ｌ0 、Ｒ0 ：強磁性体挿入しない時のインダクタンス及び抵抗 ω：角周波数（２π×周波数） Ｓ0 ／Ｓ：ライン空間断面積（ｂ×ｃ）／強磁性体断面積（ｔ×ｗ） なる式にて評価することを特徴とするものである。
するために、測定系の特性インピーダンスとマッチング
をとるようなライン長さａ，ライン幅ｂ，及びライン間
隔ｃを有する一端を閉じたパラレルライン構造を持つ検
出治具に、厚さｔ、幅ｗなる強磁性体を挿入し、インピ
ーダンスを測定して透磁率を算出する透磁率測定方法に
おいて、当該検出治具の入力信号印加により強磁性体挿
入空間ならびに検出治具外空間に発生する夫々の磁界エ
ネルギーＥ1 、Ｅ2 の比Ｅ2 ／Ｅ1 をαとしたとき、複
素比透磁率（μ／μ0 ）の実数成分（μ′／μ0 ）及び
虚数成分（μ″／μ0 ）を μ′／μ0 ＝（Ｌ／Ｌ0 −１）・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ μ″／μ0 ＝｛（Ｒ−Ｒ0 ）／（ωＬ0 ）｝・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ ここで、Ｌ、Ｒ：強磁性体挿入時のインダクタンス及び抵抗 Ｌ0 、Ｒ0 ：強磁性体挿入しない時のインダクタンス及び抵抗 ω：角周波数（２π×周波数） Ｓ0 ／Ｓ：ライン空間断面積（ｂ×ｃ）／強磁性体断面積（ｔ×ｗ） なる式にて評価することを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】本発明では、検出治具が発生する磁界のエネル
ギー分布を考慮して透磁率の評価を行なった。具体的に
は、強磁性体挿入空間ならびに検出治具外空間に発生す
る夫々の磁界エネルギーＥ1 、Ｅ2 の比Ｅ2 ／Ｅ1 を係
数αとして導入する。磁界のエネルギーは
ギー分布を考慮して透磁率の評価を行なった。具体的に
は、強磁性体挿入空間ならびに検出治具外空間に発生す
る夫々の磁界エネルギーＥ1 、Ｅ2 の比Ｅ2 ／Ｅ1 を係
数αとして導入する。磁界のエネルギーは
【０００８】
【数１】 Ｅ1 、Ｅ2 はそれぞれ検出治具の内外のエネルギーであ
る。ここで、 α＝Ｅ2 ／Ｅ1 （１） と定義する。このαを導入することによって、漏洩磁界
の影響を考慮して透磁率を評価する。
る。ここで、 α＝Ｅ2 ／Ｅ1 （１） と定義する。このαを導入することによって、漏洩磁界
の影響を考慮して透磁率を評価する。
【０００９】
【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
説明する。
【００１０】図１は本発明の一実施例を示すブロック図
である。即ち、特性インピーダンス５０Ωの系で、高周
波でのインピーダンス測定に、ネットワークアナライザ
１を使用し、このネットワークアナライザ１にはアダプ
タまたはフィクスチャ２を介して検出治具３が接続され
る。この検出治具３は、図２に示すように、ａ≦３０ｍ
ｍの範囲のライン長さａ，ｂ≦３０ｍｍの範囲のライン
幅ｂ，及びライン間隔ｃよりなる一端を閉じたパラレル
ライン構造を持ち、高周波伝送ラインの１つであるパラ
レルラインを先端でショートして用いる。この検出治具
３は、測定系の特性インピーダンスとマッチングをとる
ために、ライン間隔ｃに ｂ／ｃ＝７．５３±０．７６ （２） という関係を持たせる。
である。即ち、特性インピーダンス５０Ωの系で、高周
波でのインピーダンス測定に、ネットワークアナライザ
１を使用し、このネットワークアナライザ１にはアダプ
タまたはフィクスチャ２を介して検出治具３が接続され
る。この検出治具３は、図２に示すように、ａ≦３０ｍ
ｍの範囲のライン長さａ，ｂ≦３０ｍｍの範囲のライン
幅ｂ，及びライン間隔ｃよりなる一端を閉じたパラレル
ライン構造を持ち、高周波伝送ラインの１つであるパラ
レルラインを先端でショートして用いる。この検出治具
３は、測定系の特性インピーダンスとマッチングをとる
ために、ライン間隔ｃに ｂ／ｃ＝７．５３±０．７６ （２） という関係を持たせる。
【００１１】前記検出治具３のライン長さａは測定する
厚さｔの薄板状（薄帯、薄膜）強磁性材料よりなる試料
４の幅ｗによって決まる。例えば、幅ｗ＝１０ｍｍの試
料４を測る場合だと、試料４内包時の検出治具３の様子
は図３に示す様になっている。
厚さｔの薄板状（薄帯、薄膜）強磁性材料よりなる試料
４の幅ｗによって決まる。例えば、幅ｗ＝１０ｍｍの試
料４を測る場合だと、試料４内包時の検出治具３の様子
は図３に示す様になっている。
【００１２】この検出治具３を図１に示す様な測定系に
より検出治具３のインピーダンスを測定する。但し、検
出治具３のみのインピーダンスを測定するため、予め検
出治具３の直前までの較正を済ませているか、若しく
は、検出治具３の直前までの４端子定数等を測ってお
く。今 Ｌ、Ｒ：強磁性体よりなる試料４を挿入した時の検出治
具３のインダクタンス及び抵抗、 Ｌ0 、Ｒ0 ：強磁性体よりなる試料４を挿入しない時の
検出治具３のインダクタンス及び抵抗、 ω：角周波数（２π×周波数）、 Ｓ0 ／Ｓ：検出治具３のライン空間断面積（ｂ×ｃ）／
強磁性材料よりなる試料４の断面積（ｔ×ｗ）、
より検出治具３のインピーダンスを測定する。但し、検
出治具３のみのインピーダンスを測定するため、予め検
出治具３の直前までの較正を済ませているか、若しく
は、検出治具３の直前までの４端子定数等を測ってお
く。今 Ｌ、Ｒ：強磁性体よりなる試料４を挿入した時の検出治
具３のインダクタンス及び抵抗、 Ｌ0 、Ｒ0 ：強磁性体よりなる試料４を挿入しない時の
検出治具３のインダクタンス及び抵抗、 ω：角周波数（２π×周波数）、 Ｓ0 ／Ｓ：検出治具３のライン空間断面積（ｂ×ｃ）／
強磁性材料よりなる試料４の断面積（ｔ×ｗ）、
【００１３】とし、検出治具３の入力信号印加により、
強磁性体よりなる試料４の挿入空間ならびに検出治具３
外空間に発生する夫々の磁界エネルギーＥ1 、Ｅ2 の比
Ｅ2／Ｅ1 をαとしたとき、複素比透磁率（μ／μ0 ）
の実数成分（μ′／μ0 ）及び虚数成分（μ″／μ0 ）
を、 μ′／μ0 ＝（Ｌ／Ｌ0 −１）・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ （３） μ″／μ0 ＝｛（Ｒ−Ｒ0 ）／（ωＬ0 ）｝・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ （４） なる式にて評価することにより、試料４の複素透磁率を
算出する。以下、本発明の具体的実施例を示す。
強磁性体よりなる試料４の挿入空間ならびに検出治具３
外空間に発生する夫々の磁界エネルギーＥ1 、Ｅ2 の比
Ｅ2／Ｅ1 をαとしたとき、複素比透磁率（μ／μ0 ）
の実数成分（μ′／μ0 ）及び虚数成分（μ″／μ0 ）
を、 μ′／μ0 ＝（Ｌ／Ｌ0 −１）・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ （３） μ″／μ0 ＝｛（Ｒ−Ｒ0 ）／（ωＬ0 ）｝・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ （４） なる式にて評価することにより、試料４の複素透磁率を
算出する。以下、本発明の具体的実施例を示す。
【００１４】試料４には、ＧｏＮｂＺｒ組成のターゲッ
トを固定磁界中でスパッタリングすることにより作製し
た。１μｍ膜厚の強磁性材料を作製し、１０ｍｍ×４０
ｍｍの大きさに切り出したものを使用した。
トを固定磁界中でスパッタリングすることにより作製し
た。１μｍ膜厚の強磁性材料を作製し、１０ｍｍ×４０
ｍｍの大きさに切り出したものを使用した。
【００１５】測定装置の配置は図１の通りで、ネットワ
ークアナライザ１にはＨＰ４１９５ＡにＨＰ４１９５１
Ａを装着したものを、フィクスチャ２にはＨＰ１６０９
２Ａを用いた。また、この測定で用いた検出治具３の仕
様を以下に示す。 ライン幅ｂ＝１１．３ｍｍ ライン間隔ｃ＝１．５ｍｍ ライン長さａ＝１５ｍｍ さらに、この試料４を以下の条件で熱処理した。 回転磁界中熱処理 ２５０℃×１．５時間 固定磁界中熱処理 ２５０℃×１．５時間
ークアナライザ１にはＨＰ４１９５ＡにＨＰ４１９５１
Ａを装着したものを、フィクスチャ２にはＨＰ１６０９
２Ａを用いた。また、この測定で用いた検出治具３の仕
様を以下に示す。 ライン幅ｂ＝１１．３ｍｍ ライン間隔ｃ＝１．５ｍｍ ライン長さａ＝１５ｍｍ さらに、この試料４を以下の条件で熱処理した。 回転磁界中熱処理 ２５０℃×１．５時間 固定磁界中熱処理 ２５０℃×１．５時間
【００１６】この試料４を本評価法（本発明による方
式）により測定した５００ＭＨｚまでの結果、従来の評
価法（従来パラレルライン）により測定した５００ＭＨ
ｚまでの結果、及び８の字コイル法（従来８の字方式）
による１００ＭＨｚまでの測定結果を図４に示す。ま
た、ビオサバールの法則に従って行う磁界解析の結果、
検出治具のαは図５のようになっており、特性インピー
ダンス５０Ωの系のときは、αはほぼ０．２である。
式）により測定した５００ＭＨｚまでの結果、従来の評
価法（従来パラレルライン）により測定した５００ＭＨ
ｚまでの結果、及び８の字コイル法（従来８の字方式）
による１００ＭＨｚまでの測定結果を図４に示す。ま
た、ビオサバールの法則に従って行う磁界解析の結果、
検出治具のαは図５のようになっており、特性インピー
ダンス５０Ωの系のときは、αはほぼ０．２である。
【００１７】図４から見てわかるように、従来の並行平
板コイルを使用したパラレルラインの測定結果（〜５０
０ＭＨｚ）と従来の８の字方式（〜１００ＭＨｚ）によ
る測定結果は、共通の測定周波数帯域で測定値の絶対値
がかなりくいちがっているが、本発明方式による測定値
（〜５００ＭＨｚ）と従来の８の字方式による測定結果
は、共通の測定周波数帯域で測定値の絶対値がほぼ一致
している。
板コイルを使用したパラレルラインの測定結果（〜５０
０ＭＨｚ）と従来の８の字方式（〜１００ＭＨｚ）によ
る測定結果は、共通の測定周波数帯域で測定値の絶対値
がかなりくいちがっているが、本発明方式による測定値
（〜５００ＭＨｚ）と従来の８の字方式による測定結果
は、共通の測定周波数帯域で測定値の絶対値がほぼ一致
している。
【００１８】また、従来の方法では、同じ試料を治具の
サイズを変えて測定した場合、測定値が変わるという問
題があったが、本発明による方式では検出治具の固有の
αを導入することにより、測定値が検出治具形状に依ら
なくなった。
サイズを変えて測定した場合、測定値が変わるという問
題があったが、本発明による方式では検出治具の固有の
αを導入することにより、測定値が検出治具形状に依ら
なくなった。
【００１９】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、検出
治具が発生する磁界のエネルギー分布を考慮して透磁率
の評価を行なうことにより、測定値の信頼性を向上でき
る高周波透磁率測定方法を提供することができる。
治具が発生する磁界のエネルギー分布を考慮して透磁率
の評価を行なうことにより、測定値の信頼性を向上でき
る高周波透磁率測定方法を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す構成説明図である。
【図２】本発明に係る検出治具の一例を示す斜視図であ
る。
る。
【図３】本発明に係る検出治具に被測定試料を挿入した
ところの一例を示す斜視図である。
ところの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る透磁率−周波数特性及び従来の透
磁率−周波数特性を示す特性図である。
磁率−周波数特性を示す特性図である。
【図５】本発明に係る検出治具の特性インピーダンスと
係数αとの関係を示す特性図である。
係数αとの関係を示す特性図である。
１…ネットワークアナライザ、２…アダプタまたはフィ
クスチャ、３…検出治具、４…試料。
クスチャ、３…検出治具、４…試料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺坂 正二 宮城県仙台市青葉区南吉成６−６−３ 株式会社アモルファス・電子デバイス研 究所内 (72)発明者 野瀬 正照 宮城県仙台市青葉区南吉成６−６−３ 株式会社アモルファス・電子デバイス研 究所内 (72)発明者 松本 文夫 宮城県仙台市青葉区南吉成６−６−３ 株式会社アモルファス・電子デバイス研 究所内 (56)参考文献 日本応用磁気学会誌第17巻第２号第 497頁〜第502頁，1993年
Claims (1)
- 【請求項１】 測定系の特性インピーダンスとマッチン
グをとるようなライン長さａ，ライン幅ｂ，及びライン
間隔ｃを有する一端を閉じたパラレルライン構造を持つ
検出治具に、厚さｔ、幅ｗなる強磁性体を挿入し、イン
ピーダンスを測定して透磁率を算出する透磁率測定方法
において、当該検出治具の入力信号印加により強磁性体
挿入空間ならびに検出治具外空間に発生する夫々の磁界
エネルギーＥ1 、Ｅ2 の比Ｅ2 ／Ｅ1 をαとしたとき、
複素比透磁率（μ／μ0 ）の実数成分（μ′／μ0 ）及
び虚数成分（μ″／μ0 ）を μ′／μ0 ＝（Ｌ／Ｌ0 −１）・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ μ″／μ0 ＝｛（Ｒ−Ｒ0 ）／（ωＬ0 ）｝・（１＋α）・Ｓ0 ／Ｓ ここで、Ｌ、Ｒ：強磁性体挿入時のインダクタンス及び抵抗 Ｌ0 、Ｒ0 ：強磁性体挿入しない時のインダクタンス及び抵抗 ω：角周波数（２π×周波数） Ｓ0 ／Ｓ：ライン空間断面積（ｂ×ｃ）／強磁性体断面積（ｔ×ｗ） なる式にて評価することを特徴とする透磁率測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6812993A JP2637032B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 透磁率測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6812993A JP2637032B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 透磁率測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06281714A JPH06281714A (ja) | 1994-10-07 |
| JP2637032B2 true JP2637032B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=13364836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6812993A Expired - Lifetime JP2637032B2 (ja) | 1993-03-26 | 1993-03-26 | 透磁率測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637032B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4918681B2 (ja) * | 2007-03-01 | 2012-04-18 | 国立大学法人東北大学 | 平行平板型透磁率測定装置及び透磁率測定方法 |
-
1993
- 1993-03-26 JP JP6812993A patent/JP2637032B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 日本応用磁気学会誌第１７巻第２号第４９７頁〜第５０２頁，１９９３年 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06281714A (ja) | 1994-10-07 |
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