JP4296293B2 - ウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム - Google Patents
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Description
Effect)研究と磁気記録媒体(Magnetic recording media)の面積メモリー密度(areal memory density)を向上させるために必須に研究されなければならないウルトラ磁気薄膜マルチレーヤー(ultra thin magnetic film multilayers)の磁気的特性を糾明することができるウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステムを提供するためである。
以下、本発明によるウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステムの構成を説明すれば次のようである。
field)が、前記薄膜に垂直方向に印加されるので、磁気力線の方向に整列された薄膜の磁気モーメントにマグネチック回転力(magnetic torque)を発生させて、薄膜が蒸着されたカンチレバーチップ46を上下に振動させる。
Interferometer、50)によって感知される。前記レーザーダイオード干渉計50によって感知された信号は位相固定ループ60を通じて位相が180度反転された正弦波信号に変換されて出力される。レーザーダイオード干渉計50はレーザーの波長を温度によって変化させることができる。
添付図面の図8及び図9は本発明であるウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステムの他の実施例であり、蒸着ソース10と、光ファイバーに対応されるカンチレバーパドルの面にスタンダードNiFeフィルム51が蒸着されていて、その反対側の面は前記蒸着ソース10から入射されるマグネチック原子が蒸着されるカンチレバーチップ46と、前記カンチレバーチップ46の振動を感知して電気信号で出力する干渉計50と、内部に前記カンチレバーチップ46を含んでいるし、前記干渉計50の光ファイバー端部を前記カンチレバーチップ46表面と適正間隔で維持されるように固定させる蒸着ヘッド30と、位相固定ループ(PLL、60)から入力される電圧を整流して振幅を変化させて出力するパワーアンプ80aと、前記干渉計50から出力される信号を感知するロック-インアンプ100と、フィルムが蒸着されているうちに前記干渉計50から入力される信号を感知して、感知された信号とトークコイル33に入力される信号の位相差を感知して、この位相差を位相固定ループ60のPIDコントローラーにあらかじめセッティングされている位相値と一致するようにフィードバックを通じて位相を固定させて蒸着過程のうちで質量変化による共鳴振動数の変化效果を無くして常に共鳴振動数でカンチレバー振動に対する出力信号を測定することができるようにする位相固定ループ(PLL、60)と、前記ロック-インアンプ100から出力される干渉計50の出力信号を保存するコンピューター110と、前記パワーアンプ80aから出力される交流電圧によってACトークフィールドを生成するコイル33と、外部から供給される電流に応じてバイアスフィールドを生成する電磁石52で構成される。
この時、トークコイル(RF torque coil、33)と連結されたパワーアンプ80aから供給される交流電圧に応じてACトーク磁場(AC torque field)を発生させる。
torque field)と前記電磁石52で発生するバイアス磁場が相互作用によってカンチレバーチップが共鳴周波数で動くようにする。
Interferometer、50)によって感知される。前記レーザーダイオード干渉計50によって感知された信号は位相固定ループ60でコイルに入力される信号との位相を固定させて干渉計50で発生された信号と位相が固定された前記信号はパワーアンプ80aを通じて前記コイル33に供給される。
前記に記述した位相固定はカンチレバーの共鳴振動数が蒸着過程のうちで質量変化によって変わるようになる效果が最終マグネチックシグナルに与える影響をなくしてくれる。
amp、100)は干渉計50によって感知される信号を薄膜蒸着によるカンチレバーチップの振幅に比例する信号になって、この信号はコンピューター110のような保存媒体を有するモニタリングシステムで出力される。
source)からカンチレバーチップパドルの下部表面にマグネチック原子が移動しながら、カンチレバーチップの質量を増加させて、共鳴周波数を変化させること(mass loading effect)を最小化して温度変化によるエラスティックモデュラス(elastic modulas)效果を最小化する效果を達成することができる。
Claims (16)
- 蒸着ソースと、
前記蒸着ソースからマグネチック原子が入射されて蒸着されるカンチレバーチップと、
前記カンチレバーチップの振動を感知して電気信号に出力する干渉計と、
内部に前記カンチレバーチップを含んでいるし、前記干渉計のファイバー端部を前記カンチレバーチップ表面と適正間隔で維持されるように固定させる蒸着ヘッドと、
外部から入力される電圧を増幅させて出力する高電圧増幅部と、
前記高電圧増幅部から増幅された電圧によって振動する圧電体と、
前記圧電体から発生する信号を検出して、検出された圧電体信号を感知するロック-インアンプと、
前記干渉計から入力される信号と180度位相を有する信号を発生させて位相を固定させた後に前記高電圧増幅部に出力する位相固定ループと、
前記ロック-インアンプから出力される交流電圧を増幅させて前記増幅ヘッド内部のコイルに印加するパワーアンプと、及び
前記ロック-インアンプから干渉計の出力電圧を供給されて前記カンチレバーチップの動きをモニタリングするオシレーターと、
でなされたことを特徴とするウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記位相固定ループで発生される信号は、
前記カンチレバーチップの振動を相殺させることを特徴とする請求項1に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記干渉計は、
レーザーダイオード温度制御用干渉計であることを特徴とする請求項1に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記位相固定ループは、
前記干渉計を通じて入力される信号と前記圧電体に出力される信号の位相差に対応するDC電圧を発生する位相感知部と、該位相感知部から出力された信号をフィルタリングするループフィルターと、該ループフィルターから出力された信号を入力されて正弦波信号に変換して出力する一方、前記正弦波信号を前記位相感知部にフィードバックさせて位相を補正する電圧制御オシレーターでなされることを特徴とする請求項1に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記蒸着ヘッドは、
蒸着ホールが形成された蒸着シールドと、
中空の胴体と、該胴体の上部に形成された中空の突出口を有して、前記蒸着シールドの上部に設置される絶縁部材と、
前記突出口に結合されて設置される導電体と、
前記導電体の上部に設置される圧電体と、
下端一側に前記圧電体の上部電極が形成されているし、前記圧電体の上部に設置される第1金属板と、及び
前記第1金属板の上部に設置されるカンチレバーチップと、
前記カンチレバーチップのフレーム上部に積層されるフォトレジストと、
光ファイバが結合されている第2銅板と、
前記蒸着シールドに垂直で結合される支持板と、
前記支持板によって支持される永久磁石と、及び
前記蒸着シールドの内側一側面に付着、固定されるコイルで構成されて、
前記第1銅板及び第2銅板はスクリューによって結合されることを特徴とする請求項1に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記絶縁部材は、
セラミックスでなされたことを特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記蒸着シールドは、
薄膜の蒸着時に前記蒸着ヘッドの内部を保護するためのものであることを特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記支持板は、
伝導性金属またはセラミックスであることを特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記絶縁部材は、
前記蒸着シールドと前記圧電体の下部電極が絶縁されるようにすることを特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記導電体は、
高真空と互換可能な物質でなされたことを特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記下部電極は、
前記導電体に電圧を印加するためのものであるこをと特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記圧電体は、
前記カンチレバーチップの運動を相殺させるためにフィードバック用の振動を発生するためのものであることを特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記蒸着ホールプレートは、
シリコーン(Si)であり、前記カンチレバーチップのレッグ(leg)を除いたパドル(paddle)のみに薄膜が蒸着されるようにすることを特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - 前記フォトレジストは、
カンチレバーチップのパドルとファイバー端部との相互間に所定距離程度が離れて位置されるようにすることを特徴とする請求項5に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。 - フィルム蒸着工程の間にエディカレント(eddy current)電流の效果を最小化させるために小さくて長い溝らで形成されていることを特徴とする請求項1に記載のウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。
- 蒸着ソースと、
一側にはフィルムが付着していて、その反対側は前記蒸着ソースから入射されるマグネチック原子が蒸着されるカンチレバーチップと、
外部から入力される電圧を整流して振幅を変化させて出力するパワーアンプと、
前記カンチレバーチップの振動を感知して電気信号に出力する干渉計の内部に前記カンチレバーチップを含んでいるし、前記干渉計のファイバー端部を前記カンチレバーチップの表面と適正間隔で維持されるように固定させる蒸着ヘッドと、
前記干渉計から出力される信号を感知するロック-インアンプと、
前記干渉計から入力される信号を感知して、コイルに入力される信号との位相を固定させて質量増加による共鳴振動数の変化效果が最終マグネチックシグナルに影響を与えないようにする位相固定ループ(PLL)と、
前記ロック-インアンプから出力される干渉計の出力信号を保存するコンピューターと、
前記パワーアンプから出力される交流電圧によってACトークフィールドを生成するコイルと、
外部から供給される電流に応じてバイアスフィールドを生成する電磁石と、
で構成されることを特徴とするウルトラセンシティブ・インサイチュー・マグネットメーターシステム。
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