JPH01152802A - フェリ磁性共鳴装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フェリ磁性共鳴装置に関し、特に、各種用途
のマイクロ波装置に用いて好適なものである。

〔発明の概要〕

本発明のフェリ磁性共鳴装置は、ヨークに設けられてい
るギャップ中に永久磁石、整磁板及びフェリ磁性共鳴素
子がそれぞれ設けられ、上記整磁板の面積が上記永久磁
石の面積よりも小さい。これによって、フェリ磁性共鳴
素子に強い直流磁界を印加することが可能である。

〔従来の技術〕

近年、イツトリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）ｉ膜のフェ
リ磁性共鳴を利用したフェリ磁性共鳴装置が提案され、
マイクロ波帯の同調発振器等の各種マイクロ波装置とし
て用いられている（例えば特開昭６０−２５７６１４号
公報）。このフェリ磁性共鳴装置においては、磁気回路
のギャップ中にＹＩＧ薄膜素子が置かれ、このＹＩＧ薄
膜の膜面に対して垂直に直流磁界が印加される。この磁
気回路として、ヨークのギャップ中に互いに面積の等し
い永久磁石及び整磁板を設けたものが知られている（例
えば上記特開昭６０−２５７６１４号公報の第２５図〜
第２７図）。この整磁板を設けるのは、永久磁石の表面
の磁界の均一性が一般的に良好でないために、磁気回路
のギャップ中に発生する直流磁界が一様でないことに起
因してＹＩＧＩ膜素子のフェリ磁性共鳴特性が劣化する
のを防止するためである。

ところで、このフェリ磁性共鳴装置におけるＹＩＧ薄膜
の共鳴周波数ｆは ｆ　＝７　（Ｈ，−Ｎ、　　・４πＭｓ）　　　（１）
で表される。ここで、Ｔは磁気回転比（＝２．８Ｍ　Ｈ
ｚ　／　Ｏｅ　）　、Ｈ９はギャップ磁界、Ｎ１はＹＩ
Ｇ薄膜の反磁界係数、４πＭ、はＹＩＧ薄膜の飽和磁化
である。

（１）式より、高い周波数で動作するマイクロ波装置を
設計する場合には、磁気回路のギャップ中に数千Ｏｅも
の強い直流磁界を発生させる必要がある。そのためには
、■ギャップ長を短くする、■永久磁石の長さを大きく
する、■保磁力の大きい永久磁石を使用する等の方法が
考えられる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、■に関しては、ギャップ中にＹＩＧ３膜
及びＭ　Ｉ　Ｃ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｉｎｔｅｇｒａ
ｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕ　ｉ　ｔ）を形成した誘電体基板等
が挿入されるため、ギャップ長を短くするにも限界があ
る。■に関しては次の通りである。すなわち、同調可能
なマイクロ波装置を設計する場合には、磁気回路部に永
久磁石とともにコイルを併用するが、この場合にはコイ
ルから見ると永久磁石の長さが準ギャップ的に働くため
、同調を行う場合の直流磁界感度が悪くなり、従って消
費電力が大きい。■に関しては、永久磁石の温度特性と
ｙ　ｌ０ｆｆ膜の温度特性とを併せて補償する必要があ
るために、使用可能な永久磁石の種類が限定される。

以上の理由により、従来はＹＩＧ薄膜素子に強い直流磁
界を印加することは困難であった。

従って本発明の目的は、フェリ磁性共鳴素子に強い直流
磁界を印加することが可能なフェリ磁性共鳴装置を提供
することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

今、第１図に示すようなフェリ磁性共鳴装置を考える。

このフェリ磁性共鳴装置の磁気回路は、ヨーク１、永久
磁石２、整磁板３及びヨーク１の一部を構成するポール
ピース１ａの周りに巻かれているコイル４から成る。永
久磁石２及び整磁板３は、ヨーク１のギヤツブＧ中に設
けられている。

そして、整磁板３とこの整磁板３に対向する部分のヨー
ク１との間のギヤツブｇ中にＹＩＧ薄膜素子５が挿入さ
れている。

この磁気回路において、磁束は全てギャップｇを通り、
また、コーク１の透磁率は無限大であると仮定すれば、 ＢＩＩＳ、＝Ｂ、Ｓ、　　　　　　　　　（２）Ｌ、Ｈ
，＋４ｔｔＮＩ／ｃ＝ＬｇＨ９（３）Ｂ、　−Ｂ、　＝
ｔｔ、　Ｈ，（４） が成立する（ｃｇｓ単位系を用いた）。ここで、Ｂ、、
Ｂ、はそれぞれ永久磁石２内及びギヤツブｇ内の磁束密
度、Ｓ、、Ｓ、はそれぞれ永久磁石２及びギャップｇの
面積、Ｈｌ、ｌ、Ｈ，はそれぞれ永久磁石２内及びギヤ
ツブｇ内の磁界を表している。なお、ＨｆｆｉはＢ、　
、Ｂ、、Ｈｇと向きが逆である。また、Ｎはコイル４の
巻き数、■はコイル電流、Ｃは光の速度を表している。

Ｌ、　、Ｂ、、μ、はそれぞれ永久磁石２の長さ、保磁
力、リコイル透磁率である。この永久磁石２は、Ｂｒ、
μ、が一定のクニック点を持たない直線状の減磁特性を
有すると仮定する。

（２）弐〜（４）式より、ギヤツブｇ内の磁界Ｈ。

は、 ・・−−−−−−−−−−−−−−（５）で表される。

この（５）式を見ると、Ｓ、／Ｓ、＜ｔとすることによ
り大きなＨ，の値を得ることができることがわかる。す
なわち、ギャップｇの面積、従って整磁板３の面積を永
久磁石２の面積よりも小さくすることにより、この整磁
板３の透磁率は空気のそれに比べてはるかに大きいこと
からこの永久磁石２から出る磁力線は第２図に示すよう
にこの整磁板３に集められ、その結果ギヤツブｇ内の磁
束密度が高くなる。このため、従来のように整磁板３の
面積が永久磁石２０面積と同じである場合に比べてギヤ
ツブｇ中の磁界強度が高くなる。このことは、コイル４
を用いず、永久磁石２のみによって磁界を発生させる場
合でも同様に言えることは明らかである。

本発明は以上の検討に基づいてなされたものである。

すなわち本発明は、ヨークに設けられているギャップ中
に永久磁石、整磁板及びフェリ磁性共鳴素子がそれぞれ
設けられ、整磁板の面積が永久磁石の面積よりも小さい
フェリ磁性共鳴装置である。

〔作用〕

上記した手段によれば、整磁板の面積が永久磁石の面積
より・も小さいことから、この永久磁石から出る磁力線
はこの整磁板に集められ、その結果磁束密度が高くなる
。このため、磁気回路のギャップ中に強い直流磁界を発
生させることができるので、フェリ磁性共鳴素子に強い
直流磁界を印加することが可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。

第１図に示すように、本実施例によるフェリ磁性共鳴装
置は、ギャップＧを有するヨーク１、永久磁石２、整磁
板３、コイル４及びＹＩＧ薄膜素子５により構成されて
いる。このフェリ磁性共鳴装置においては、永久磁石２
による固定磁界とコイル４による可変磁界とを合わせた
直流磁界がＹＩＧ薄膜素子５の膜面に垂直に印加される
ようになっている。

上記整磁板３はヨーク１と同一材質であり、例えばパー
マロイがら成る。これらの永久磁石２及び整磁板３はそ
れぞれ円柱形の形状を有するが、整磁板３の面積は永久
磁石２０面積よりも小さくなっている。この場合、既述
のように、この整磁板３の透磁率は空気のそれに比べて
はるかに大きいことから、第２図に示すように、永久磁
石２がら出た磁力線のほとんどはこの整磁板３に集めら
れる。この結果、他の全ての条件が同じであっても、ギ
ヤツブｇ中に強い直流磁界を発生させることが可能であ
る。

第３図は、それぞれ円柱形の整磁板３及び永久磁石２を
用いた場合の整磁板３の直径と直流磁界強度との関係を
示す。ここで、永久磁石２の直径Ｄ＝１０＋ｎｍ、Ｌ、
＝１．５ｍｍである。なお、測定はＬｒｈ　＝３．　　
Ｏｍｍ、５，０ｒｎｎのそれぞれについて行った。

この第３図に示すように、整磁板３の直径ｄが小さくな
るに従ってＨ，は大きくなり、ｄ＝４ｍｍではｄ−１０
ｍｍ（すなわち整磁板３の直径ｄが永久磁石２の直径り
に等しい場合）のときのＨ，の約１．５倍もの大きさに
なることがわかる。

次に、第４図はコイル電流と磁界増加分との関係、すな
わち直流磁界感度を示す。この場合、Ｌｎ＝５．０ｍｍ
、Ｌａ＝１．５ｍｍであり、測定はｄ＝６胴、１０＋ｎ
ＩＩＩのそれぞれについて行った。

この第４図に示すように、ｄ＝６ｍｍの場合にはｄ＝１
０ａｎｎの場合に比べてコイル電流の増加分に対するＨ
ｇの増加分が大きい。すなわち、Ｈｇのコイル電流に対
する感度が高くなることがわかる。

これによって、同調を行う場合にコイル４に流す電流を
少なくすることができるので、消費電力を低減すること
ができる。

このように、本実施例によれば、整磁板３の面積を永久
磁石２の面積よりも小さくしているので、上述のように
ＹＩＧ薄膜素子５に強い直流磁界Ｈ９を印加することが
でき、しかも消費電力を低減することができる。さらに
、整磁板３の面積を永久磁石２の面積よりも小さくする
だけで上述のような効果が得られるので、大きな設計変
更を行も必要がなく有利である。

本実施例によるフェリ磁性共鳴装置は、マイクロ波帯の
同調発振器、同調フィルター等の同調可能なマイクロ波
装置として用いることができる。

以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本発
明は、上述の実施例に圧定されるものではなく、本発明
の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、整磁板３及び永久磁石２の形状は円柱形に限定
されるものではなく、必要に応じて変更可能である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、整磁板の面積が永久磁石の面積よりも
小さいので、磁気回路のギャップ中に強い直流磁界を発
生させることができ、従ってフェリ磁性共鳴素子に強い
直流磁界を印加することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるフェリ磁性共鳴装置を
示す断面図、第２図は第１図に示すフェリ磁性共鳴装置
の磁気回路のギャップ部における磁力線の分布を未す断
面図、第３図は第２図に示すフェリ磁性共鳴装置におい
てそれぞれ円柱形の整磁板３及び永久磁石２を用いた場
合の整磁板３の直径と直流磁界強度との関係を示すグラ
フ、第４図はコイル電流と磁界増加分との関係を示すグ
ラフである。 図面における主要な符号の説明 １：ヨーク、　２：永久磁石、　３：整磁板、４：コイ
ル、　５：ＹＩＧ薄膜素子（フェリ磁性共鳴素子）、　
Ｇ：ヨークのギャップ、　ｇ：磁気回路のギャップ。 代理人　　　弁理士　杉　浦　正　短 節１図 石へ力　Ｉ東ｆ′）４１．４ 第２図 整瑳月の直径ｄ（ｍｍ） 望６ａノ展の直イ（と拍界ダ数１との閉ｒ案第３図 コイルを丸（ｍＡ） コイルｔ５先ヒＡ野１力０介との閏イ表第４図 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６２年特許願第３１２９５１号 ２、発明の名称 フェリ磁性共鳴装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所　東京部品用区北品用６丁目７番３５号名称（２１
８）ソニー株式会社 代表取締役　　大　賀　典　雄 ４、代理人　〒１７０ 住所　東京都豊島区東池袋１丁目４８番１０号６、補正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の憫 ７、補正の内容 明細書第５真下から１行目の「保磁力」を「残留磁束密
度」と補正します。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ヨークに設けられているギャップ中に永久磁石、整磁板
   及びフェリ磁性共鳴素子がそれぞれ設けられ、 上記整磁板の面積が上記永久磁石の面積よりも小さいこ
   とを特徴とするフェリ磁性共鳴装置。