JP2672434B2 - 磁気装置 - Google Patents
磁気装置Info
- Publication number
- JP2672434B2 JP2672434B2 JP9325092A JP9325092A JP2672434B2 JP 2672434 B2 JP2672434 B2 JP 2672434B2 JP 9325092 A JP9325092 A JP 9325092A JP 9325092 A JP9325092 A JP 9325092A JP 2672434 B2 JP2672434 B2 JP 2672434B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- permanent magnet
- thin film
- magnetostatic wave
- magnetic thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＹＩＧの磁気スピン共
鳴を利用した静磁波素子の磁気装置に関わり、任意の共
振周波数において広い温度範囲で温度補償を行うもので
ある。
鳴を利用した静磁波素子の磁気装置に関わり、任意の共
振周波数において広い温度範囲で温度補償を行うもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＧＧＧ（ガドリニウム・ガリウム・ガ−
ネット）非磁性基板上に、液相エピタキシャル成長させ
たＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガ−ネット）単結晶磁性
薄膜を所要の形状に加工し、マイクロストリップライン
等によりマイクロ波にて磁性膜内部に静磁波を励起、伝
搬、共振させる各種のマイクロ波用静磁波素子が提案さ
れている。このような静磁波素子は非常に高い選択性Ｑ
を持つ特徴があり、また磁性薄膜にかけるバイアス磁場
の強さを変えることにより共振周波数を幅広く変えられ
る特徴がある。高い選択性を持つマイクロ波用静磁波素
子としては、ＹＩＧ単結晶球のスピン共鳴を使った素子
が従来使われてきたが、周囲温度が低くなると共鳴点が
消失する欠点があるため、恒温槽内に置き温度の低下を
防ぐなどの必要があり大きな障害になっていた。また、
ＹＩＧ単結晶を球形に加工することは難しく、加工費が
高価になる問題もあり実用分野は限られていた。一方、
ＹＩＧ薄膜を使う静磁波素子は、その共鳴の機構から低
温でも使用可能であり、写真蝕刻技術により素子を作製
するため比較的安価にできる可能性がある。このような
静磁波素子に外部からＹＩＧ薄膜に対して垂直な方向に
バイアス磁界が印加されると静磁前進体積波が励起され
る。その共振周波数ｆｏはＹＩＧ薄膜の内部磁場をＨ
ｉ、飽和磁化を４πＭｓ、磁気回転係数をγ、外部磁場
の強さをＨｏとすれば膜面による反磁場を考慮して
ネット）非磁性基板上に、液相エピタキシャル成長させ
たＹＩＧ（イットリウム・鉄・ガ−ネット）単結晶磁性
薄膜を所要の形状に加工し、マイクロストリップライン
等によりマイクロ波にて磁性膜内部に静磁波を励起、伝
搬、共振させる各種のマイクロ波用静磁波素子が提案さ
れている。このような静磁波素子は非常に高い選択性Ｑ
を持つ特徴があり、また磁性薄膜にかけるバイアス磁場
の強さを変えることにより共振周波数を幅広く変えられ
る特徴がある。高い選択性を持つマイクロ波用静磁波素
子としては、ＹＩＧ単結晶球のスピン共鳴を使った素子
が従来使われてきたが、周囲温度が低くなると共鳴点が
消失する欠点があるため、恒温槽内に置き温度の低下を
防ぐなどの必要があり大きな障害になっていた。また、
ＹＩＧ単結晶を球形に加工することは難しく、加工費が
高価になる問題もあり実用分野は限られていた。一方、
ＹＩＧ薄膜を使う静磁波素子は、その共鳴の機構から低
温でも使用可能であり、写真蝕刻技術により素子を作製
するため比較的安価にできる可能性がある。このような
静磁波素子に外部からＹＩＧ薄膜に対して垂直な方向に
バイアス磁界が印加されると静磁前進体積波が励起され
る。その共振周波数ｆｏはＹＩＧ薄膜の内部磁場をＨ
ｉ、飽和磁化を４πＭｓ、磁気回転係数をγ、外部磁場
の強さをＨｏとすれば膜面による反磁場を考慮して
【数１】 ｆｏ＝γＨｉ ＝γ（Ｈｏ−４πＭｓ） で表される。ここで４πＭｓには温度特性があるため、
温度が変化すると共振周波数ｆｏも変動する。したがっ
て、以下のようにバイアス磁界発生のための永久磁石の
温度係数を合わせることで温度補償を行っていた。数１
の両辺を温度Ｔで微分すると
温度が変化すると共振周波数ｆｏも変動する。したがっ
て、以下のようにバイアス磁界発生のための永久磁石の
温度係数を合わせることで温度補償を行っていた。数１
の両辺を温度Ｔで微分すると
【数２】 を得る。ここで温度により周波数が変化しないためには
数２の左辺が０となり
数２の左辺が０となり
【数３】 を得る。したがって、例えば９ＧＨｚにおいて温度補償
に必要な永久磁石の温度係数をαＨとすれば、４πＭｓ
＝０．１７６テスラ、４πＭｓの温度係数を−０．２２
４％／℃、また外部磁界の強さは数１より０．４９７４
テスラであるから
に必要な永久磁石の温度係数をαＨとすれば、４πＭｓ
＝０．１７６テスラ、４πＭｓの温度係数を−０．２２
４％／℃、また外部磁界の強さは数１より０．４９７４
テスラであるから
【数４】 となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際問
題として、工業的に得られる永久磁石材料の種類は限ら
れており、静磁波素子の共振周波数を広い温度範囲で一
定に保つようにＹＩＧ薄膜の飽和磁化の温度特性を考慮
して永久磁石に要求される温度係数を求め温度補償しよ
うとしても、既知の磁石を用いるため要求される温度係
数を持つ永久磁石を得ることは困難であった。本発明の
目的は、静磁波素子の任意の共振周波数において広い温
度範囲で温度補償を行うことのできる磁気装置を提供す
ることである。
題として、工業的に得られる永久磁石材料の種類は限ら
れており、静磁波素子の共振周波数を広い温度範囲で一
定に保つようにＹＩＧ薄膜の飽和磁化の温度特性を考慮
して永久磁石に要求される温度係数を求め温度補償しよ
うとしても、既知の磁石を用いるため要求される温度係
数を持つ永久磁石を得ることは困難であった。本発明の
目的は、静磁波素子の任意の共振周波数において広い温
度範囲で温度補償を行うことのできる磁気装置を提供す
ることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、非磁性基板上
に作成した磁性薄膜、該磁性薄膜の内部にマイクロ波に
て静磁波を励起、伝搬、共鳴を起こさせる構造、および
前記磁性薄膜に磁場を与えるため対向する端部あるいは
両端に永久磁石を装着するとともに、中間部にコイルを
巻回した軟磁性材料からなる磁場発生手段において、前
記永久磁石に温度係数の異なる２種類以上の永久磁石を
使用することを特徴とした磁気装置である。すなわち、
従来の技術では例えば共振周波数９ＧＨｚ時において磁
石に要求される温度係数αＨ＝−０．０７９％／℃を持
つ磁石として既知の磁石ネオジウム・鉄・ボロン永久磁
石（温度係数：−０．１３％／℃）やサマリウム・コバ
ルト永久磁石（温度係数：−０．０３５％／℃）等の中
からαＨに近いサマリウム・コバルト永久磁石を選んで
もαＨと約０．０４％／℃差があるため完全な補償はで
きない。そこで本発明ではαＨに見合うように、既知の
磁石を２種類以上ある比率で組み合わせて使用する方法
を見い出した。前述の例では、ネオジウム・鉄・ボロン
永久磁石とサマリウム・コバルト永久磁石をそれぞれ
７：８の比率の厚さで用いれば−０．０７９３％／℃の
温度係数が得られ、αＨに極めて近い温度係数を得るこ
とができるので、従来に比べ温度補償精度が著しく向上
する。
に作成した磁性薄膜、該磁性薄膜の内部にマイクロ波に
て静磁波を励起、伝搬、共鳴を起こさせる構造、および
前記磁性薄膜に磁場を与えるため対向する端部あるいは
両端に永久磁石を装着するとともに、中間部にコイルを
巻回した軟磁性材料からなる磁場発生手段において、前
記永久磁石に温度係数の異なる２種類以上の永久磁石を
使用することを特徴とした磁気装置である。すなわち、
従来の技術では例えば共振周波数９ＧＨｚ時において磁
石に要求される温度係数αＨ＝−０．０７９％／℃を持
つ磁石として既知の磁石ネオジウム・鉄・ボロン永久磁
石（温度係数：−０．１３％／℃）やサマリウム・コバ
ルト永久磁石（温度係数：−０．０３５％／℃）等の中
からαＨに近いサマリウム・コバルト永久磁石を選んで
もαＨと約０．０４％／℃差があるため完全な補償はで
きない。そこで本発明ではαＨに見合うように、既知の
磁石を２種類以上ある比率で組み合わせて使用する方法
を見い出した。前述の例では、ネオジウム・鉄・ボロン
永久磁石とサマリウム・コバルト永久磁石をそれぞれ
７：８の比率の厚さで用いれば−０．０７９３％／℃の
温度係数が得られ、αＨに極めて近い温度係数を得るこ
とができるので、従来に比べ温度補償精度が著しく向上
する。
【０００５】
【実施例】以下本発明を実施例に基づいて詳しく説明す
る。 （比較例）図２は従来技術による磁気装置を示す図であ
る。コの字型をした軟磁性材料４の両端に断面積２００
ｍｍ2、厚さ１．５ｍｍ、残留磁束密度１テスラのサマ
リウム・コバルト永久磁石８が設置され、永久磁石８の
間の空隙に、ＧＧＧ基板上にＬＰＥにて形成されたＹＩ
Ｇ薄膜およびマイクロ波を出入りさせるマイクロストリ
ップラインと共振構造を有する静磁波素子１が置かれて
いる。また、軟磁性材料４の中間部には共振周波数変更
のためのコイル５が設置されコイル制御電源６によりコ
イル５に電流が流れる。この図２の磁気装置において静
磁波素子１の共振周波数が室温で９ＧＨｚのときの共振
周波数の温度特性を測定したところ、図３に示すように
共振周波数は約±２００ＭＨｚ変化した。 （実施例１）図１（ａ）は本発明の１実施例を示す図で
ある。コの字型をした軟磁性材料４の端上側に断面積２
００ｍｍ2、厚さ１．６ｍｍ、残留磁束密度１テスラの
サマリウム・コバルト永久磁石２を、下側に断面積２０
０ｍｍ2、厚さ１．４ｍｍ、残留磁束密度１テスラのネ
オジウム・鉄・ボロン永久磁石３を設置し、これら永久
磁石２および永久磁石３の間の空隙に、ＧＧＧ基板上に
ＬＰＥにて形成されたＹＩＧ薄膜およびマイクロ波を出
入りさせるマイクロストリップラインと共振構造を有す
る静磁波素子１が置かれている。また、軟磁性材料４の
中間部には共振周波数変更のためのコイル５が設置され
コイル制御電源６によりコイル５に電流が流れる。この
図１（ａ）の磁気装置において静磁波素子１の共振周波
数が室温で９ＧＨｚのときの共振周波数の温度特性を測
定したところ、図４に示すように共振周波数の変化は約
±１０ＭＨｚであった。また、この実施例では磁気装置
内の永久磁石として上側にサマリウム・コバルト永久磁
石を、下側にネオジウム・鉄・ボロン永久磁石を設置し
た例で説明したが、本発明の効果はこれら永久磁石の位
置を相互逆にして設置しても同様の温度補償の効果があ
る。 （実施例２）次に図１（ｂ）に本発明の１実施例を示
す。コの字型をした軟磁性材料４の端上側に断面積２０
０ｍｍ2、厚さ１．６ｍｍ、残留磁束密度１テスラのサ
マリウム・コバルト永久磁石２を設置し、その永久磁石
２に接して断面積２００ｍｍ2、厚さ１．４ｍｍ、残留
磁束密度１テスラのネオジウム・鉄・ボロン永久磁石３
が設置してある。また、図１（ａ）で永久磁石３が設置
してあった場所には永久磁石２および永久磁石３と同じ
断面積および厚さの軟磁性材料からなる磁極７が設置し
てある。そして、これら永久磁石２および永久磁石３と
磁極７との間の空隙に、ＧＧＧ基板上にＬＰＥにて形成
されたＹＩＧ薄膜およびマイクロ波を出入りさせるマイ
クロストリップラインと共振構造を有する静磁波素子１
が置かれている。また、軟磁性材料４の中間部には共振
周波数変更のためのコイル５が設置されコイル制御電源
６によりコイル５に電流が流れる。この図１（ｂ）の磁
気装置において静磁波素子１の共振周波数が室温で９Ｇ
Ｈｚのときの共振周波数の温度特性を測定したところ、
共振周波数の変化は約±１０ＭＨｚであった。また、こ
の実施例において静磁波素子１上側の永久磁石２および
永久磁石３の位置を相互逆にして設置しても同様の温度
補償の効果がある。
る。 （比較例）図２は従来技術による磁気装置を示す図であ
る。コの字型をした軟磁性材料４の両端に断面積２００
ｍｍ2、厚さ１．５ｍｍ、残留磁束密度１テスラのサマ
リウム・コバルト永久磁石８が設置され、永久磁石８の
間の空隙に、ＧＧＧ基板上にＬＰＥにて形成されたＹＩ
Ｇ薄膜およびマイクロ波を出入りさせるマイクロストリ
ップラインと共振構造を有する静磁波素子１が置かれて
いる。また、軟磁性材料４の中間部には共振周波数変更
のためのコイル５が設置されコイル制御電源６によりコ
イル５に電流が流れる。この図２の磁気装置において静
磁波素子１の共振周波数が室温で９ＧＨｚのときの共振
周波数の温度特性を測定したところ、図３に示すように
共振周波数は約±２００ＭＨｚ変化した。 （実施例１）図１（ａ）は本発明の１実施例を示す図で
ある。コの字型をした軟磁性材料４の端上側に断面積２
００ｍｍ2、厚さ１．６ｍｍ、残留磁束密度１テスラの
サマリウム・コバルト永久磁石２を、下側に断面積２０
０ｍｍ2、厚さ１．４ｍｍ、残留磁束密度１テスラのネ
オジウム・鉄・ボロン永久磁石３を設置し、これら永久
磁石２および永久磁石３の間の空隙に、ＧＧＧ基板上に
ＬＰＥにて形成されたＹＩＧ薄膜およびマイクロ波を出
入りさせるマイクロストリップラインと共振構造を有す
る静磁波素子１が置かれている。また、軟磁性材料４の
中間部には共振周波数変更のためのコイル５が設置され
コイル制御電源６によりコイル５に電流が流れる。この
図１（ａ）の磁気装置において静磁波素子１の共振周波
数が室温で９ＧＨｚのときの共振周波数の温度特性を測
定したところ、図４に示すように共振周波数の変化は約
±１０ＭＨｚであった。また、この実施例では磁気装置
内の永久磁石として上側にサマリウム・コバルト永久磁
石を、下側にネオジウム・鉄・ボロン永久磁石を設置し
た例で説明したが、本発明の効果はこれら永久磁石の位
置を相互逆にして設置しても同様の温度補償の効果があ
る。 （実施例２）次に図１（ｂ）に本発明の１実施例を示
す。コの字型をした軟磁性材料４の端上側に断面積２０
０ｍｍ2、厚さ１．６ｍｍ、残留磁束密度１テスラのサ
マリウム・コバルト永久磁石２を設置し、その永久磁石
２に接して断面積２００ｍｍ2、厚さ１．４ｍｍ、残留
磁束密度１テスラのネオジウム・鉄・ボロン永久磁石３
が設置してある。また、図１（ａ）で永久磁石３が設置
してあった場所には永久磁石２および永久磁石３と同じ
断面積および厚さの軟磁性材料からなる磁極７が設置し
てある。そして、これら永久磁石２および永久磁石３と
磁極７との間の空隙に、ＧＧＧ基板上にＬＰＥにて形成
されたＹＩＧ薄膜およびマイクロ波を出入りさせるマイ
クロストリップラインと共振構造を有する静磁波素子１
が置かれている。また、軟磁性材料４の中間部には共振
周波数変更のためのコイル５が設置されコイル制御電源
６によりコイル５に電流が流れる。この図１（ｂ）の磁
気装置において静磁波素子１の共振周波数が室温で９Ｇ
Ｈｚのときの共振周波数の温度特性を測定したところ、
共振周波数の変化は約±１０ＭＨｚであった。また、こ
の実施例において静磁波素子１上側の永久磁石２および
永久磁石３の位置を相互逆にして設置しても同様の温度
補償の効果がある。
【０００６】
【発明の効果】本発明によれば、静磁波素子にバイアス
磁場を印加するための磁気装置において、静磁波素子の
任意の共振周波数において広い範囲で温度補償を実現す
ることができる。
磁場を印加するための磁気装置において、静磁波素子の
任意の共振周波数において広い範囲で温度補償を実現す
ることができる。
【図１】（ａ）および（ｂ）は本発明による実施例を示
す説明図
す説明図
【図２】従来技術による説明図
【図３】従来技術による温度に対する共振周波数の変化
を示す図
を示す図
【図４】本発明による温度に対する共振周波数の変化を
示す図
示す図
１ 静磁波素子 ２ 永久磁石 ３ 永久磁石合金 ８ 永久磁石合金 ４ 軟磁性材料 ５ コイル ６ コイル制御電源 ７ 磁極
Claims (3)
- 【請求項１】 非磁性基板上に作製した磁性薄膜、該磁
性薄膜の内部にマイクロ波にて静磁波を励起、伝搬、共
鳴を起こさせる構造、および前記磁性薄膜に磁場を与え
るため対向する端部あるいは両端に永久磁石を装着する
とともに、中間部にコイルを巻回した軟磁性材料からな
る磁場発生手段において、前記永久磁石に温度係数の異
なる２種類以上の永久磁石を使用することを特徴とした
磁気装置。 - 【請求項２】 非磁性基板上に作製した磁性薄膜、該磁
性薄膜の内部にマイクロ波にて静磁波を励起、伝搬、共
鳴を起こさせる構造、および前記磁性薄膜に磁場を与え
るため対向する端部あるいは両端に永久磁石を装着する
とともに、中間部にコイルを巻回した軟磁性材料からな
る磁場発生手段において、請求項１の永久磁石を前記磁
性薄膜の温度係数を打ち消すようにある比率でもって組
み合わせて使用することを特徴とした磁気装置。 - 【請求項３】 非磁性基板上に作製した磁性薄膜、該磁
性薄膜の内部にマイクロ波にて静磁波を励起、伝搬、共
鳴を起こさせる構造、および前記磁性薄膜に磁場を与え
るため対向する端部あるいは両端に永久磁石を装着する
とともに、中間部にコイルを巻回した軟磁性材料からな
る磁場発生手段において、請求項２の永久磁石としてサ
マリウム・コバルト永久磁石およびネオジウム・鉄・ボ
ロン永久磁石を使用することを特徴とした磁気装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325092A JP2672434B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 磁気装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9325092A JP2672434B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 磁気装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05291025A JPH05291025A (ja) | 1993-11-05 |
| JP2672434B2 true JP2672434B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=14077263
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9325092A Expired - Lifetime JP2672434B2 (ja) | 1992-04-14 | 1992-04-14 | 磁気装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2672434B2 (ja) |
-
1992
- 1992-04-14 JP JP9325092A patent/JP2672434B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05291025A (ja) | 1993-11-05 |
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