JPH03505917A - 共振援助型ドメイン及びドメイン壁分光分析 - 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】 共振援助型ドメイン及びドメイン壁分光分析発明の背景 本発明は、磁気状態が変化する磁性試料の分析に関するものである。更に詳細に は、準静止磁界によって磁化されたサンプル即ち試料を調節可能な寸法の高周波 数空洞内において共振させ、ドメイン壁運動及びドメイン回転の明瞭な磁気信号 をうるちのである。産業上の利用可能性は、磁気記録媒体の構成及び組成におい て使用可能なものである。

従来技術 全ての強磁性、反強磁性及びフェリ磁性物質は、第１図に示したようなヒステリ シスループによって特性付けられ、それは、印加磁界Ｈに対して該物質の磁化Ｍ をプロットしたものである。異なった物質は、飽和磁化Ｍ１、残留磁化Ｍ、及び 保持度Ｈｃの値によって区別される。このヒステリシスループは、通常、ヒステ リシスルーパースクリーンによって表示され、且つ該ループの異なった分岐部は 第１図に示した如く滑らかで且つ連続的なものとして表われる。実際には、印加 磁界が変化すると、磁化Ｍは不連続的なステップ状に変化する場合があり、これ らのステップの位置は、Ｈが正の値から負の値へサイクルされる場合に、変化す る場合がある。

従来技術においては、個別的な不連続部分を明瞭に示すためには、ルーパースク リーンを極めて低い周波数で稼動させることが必要となる。しかしながら、この 様な低い周波数においては、ルーパースクリーンの輝度は低く、これらの不連続 部が基本的に見ることができないようなものである。更に、レンツの法則によれ ば、Ｍが派生されるピックアップ電圧Ｖは、時間に関してのＭの変化割合に直接 的に比例している。即ち、次式が成立する。

Ｖ−−ＮＡ　（ｄＭ／ｄ　ｔ）　　　　　　　　（１，）尚、Ｎはピックアップ コイルにおける巻線数であり且つＡはその面積である。従って、極めて低いルー パースクリーン周波数においては、■が対応して減少され、電子的システムノイ ズがＮ対Ｈデータの値を疑わしいものとさせる場合がある。

発明の要約 本発明は、磁気状態において変化している磁性試料から得られる信号の共振強調 を発生する。このこきは、準静止磁界内において磁化させたサンプル即ち試料を 高周波数共振空洞内に配置させることによって達成される。サンプルを収容する 空洞の共振周波数を調節して、それが磁気ドメイン（磁区）壁運動又は磁気ドメ イン回転に対応するＤＣフィールドにおいて共振状態であるように調節すること によって、該サンプルから明瞭な信号を得ることが可能である。

本発明方法においては、サンプル物質に準静止磁界と高周波数磁界の重畳したも のに露呈させる。検知信号は高周波数磁界の変化割合に比例するので、信号対雑 音比は著しく向上される。更に、サンプルを同調可能な高周波数空洞内に配置さ せることにより、該信号は、更に、１００００までの範囲を有するＱ因子（空洞 のクワリティファクタ）によって増加される。

スイッチングフィールドのスレッシュホールド及び範囲を容易に測定することが 可能である点にまでサンプルからの信号を著しく強調させるために共振効果をド メインスイッチングと結合させることが最初であるという点において本方法は新 規なものである。この様な定量的測定はこれまで可能なものではなかった。本発 明は、所望の特性を有する磁気装置の開発に関する磁性物質の研究に対して有用 なものである。

その他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照することによりより明白なも のとなる。

第１図は、通常の形態を示した従来のヒステリシスループの図面である。

第２図は磁気ドメイン壁運動及び磁気ドメイン壁回転に露呈される磁性媒体の分 析を行なうための装置及びプロセスの両方を示した本発明の装置の概略図である 。

第３図は本発明の装置及びプロセスによって発生される磁化遷移の個別的なステ ップを表わしたグラフ図である。

第４図はマイナス側において正の共振曲線の低値と負の共振曲線の対応する最大 値との間の遷移を示した正のＭ及び負のＭの磁気共振曲線を示したプロット図で あり、このステップ状の曲線は第３図に示した曲線のタイプと類似している。

磁化変化は、ドメイン（磁区）壁運動又はドメイン（磁区）回転の何れかを介し て発生することが可能である。ドメイン壁運動において、ドメイン壁は物質内の 欠陥から分離されるので、磁化変化は個別的なステップで発生することが予測さ れる。ドメイン回転においては、磁界の変化と共に磁化変化は連続的に進行する 。これら二つのプロセスは、異なった速度、異なったノイズレベル、及び異なっ た可逆変で進行し、これらのファクタが、デジタルコンピュータにおいて使用さ れる磁気記録ヘッド及びディスクなどのようなダイチミックな磁気装置の動作特 性を決定する。従って、磁化逆転メカニズムを決定する明瞭な方法は、所望の特 性を有する磁気装置の開発に対しての磁気物質研究にとって有用なものである。

以下の説明において、磁気状態が変化する磁性試料から得られる高周波数信号の 共振強調を行なう方法について更に詳細に説明する。

第２図を参照すると、サンプルは、準静止磁界によって磁化される。この準静止 磁界は、一対のコイルＣＩ及びＣ２によって与えられる。コイルＣ１及びＣ２は 、高周波数共振空洞Ｒを取り囲むことによって高周波数共振空洞Ｒ上に準静止磁 界を与える。

本発明の個別的な磁気出力を発生するのは、準静止磁界と共振磁界との結合であ る。電源Ｐの電圧を変化させることによって、準静止磁界は比較的ゆっくりと変 化させることが可能である。

サンプルに与えられる空洞内の電磁界は、例えばアテニュエータＡなどのような 信号レベル制御及びオシレータ安定化装置を介して、高周波数オシレータＯ（非 常に低い周波数からマイクロ波帯域まで）によって供給することが可能である。

好適には、高周波数共振空洞Ｒは、非磁性物質から構成されており、且つプラン ジャＴを介して長さを調節することか可能であり、従って空洞の体積は最適な測 定条件に対して調節することが可能である。空洞の軸１４に対して垂直な軸を有 するコイルを使用して、高周波数エネルギを該空洞に結合させることが可能であ る。

サンプルからの信号はコイルループＬにおいて検知され、コイルループＬの軸は 空洞Ｒの軸１４に対して直交している。次いで、この信号はクリスタル検知器り へ供給され、且つＸ−ＹレコーダＺの垂直軸へ印加される前に、増幅器Ａによっ て増幅される。

コイルＣ１及びＣ２と電源Ｐとに直列接続されている抵抗１．６を横断しての電 圧をＸ−ＹレコーダのＸ軸に印加することにより、共振曲線（サンプルの高周波 数エネルギの吸収と準静止印加磁界との関係）を表示させることが可能である。

この様な共振曲線を第４図に示しである。

このテスト装置及び手順に対して必要とされるそれぞれの磁界の相対的な配向状 態に関して幾つかの一般的な注釈をすることが可能である。第一に、空洞Ｒ内で の共振磁界は、一つの軸（ここでは、空洞の長さ方向に垂直な軸）に沿ってのも のであるように選択される。第二に、準静止磁界は、共振磁界に垂直なものであ るように選択される（ここでは、空洞の長手軸と平行）。

これら二つの条件は、所望の磁気ドメイン壁運動及び磁気ドメイン回転を測定す るのに好適である。

しかしながら、正確に垂直な条件が必要とされるものではないことを理解すべき である。これらの磁界の間に交差があることが必要とされるのみである。

測定ループは、サンプルの磁化の変化を測定するために、該サンプルの近傍であ ることが必要であるに過ぎない。

ここでは伸縮自在な共振用空洞を示しているが、空洞の共振状態を変化するため のその他の方法を使用することも可能であることを理解すべきである。

例えば、異なった寸法を持った空洞と置換することも可能である。

第４図を参照すると、第１図のＨｃとほぼ対応する準静止磁界において共振状態 であるように空洞の共振周波数を調節することによって、空洞出力を七二りする ことによりサンプルから明瞭な信号を得ることが可能である（オシレータからの 高周波数を使用することにより、磁気共振により、且つ空洞Ｒにより強調されて いる）。Ｍがドメイン壁運動又はドメイン回転を介して変化するか否かに依存し て、Ｍ−Ｈ曲線は、滑らかのものであるか又は個別的なジャンプを有するものの 何れかである。第３図に示した例は、第１図のヒステリシスループのＭ、と−Ｍ 、との間に存在する領域に対してのものである。

この曲線は、個別的なジャンプ及びこれらのジャンプの間の振動特性を示してい る。

ドメイン回転及び／又はドメイン壁運動を観察するだめに、以下の手順によって 動作させる。

（１）例えばヒステリシスルーバースクリーンを使用して、サンプルの保持力Ｈ ｅの値を推定するが又は別の実験から得る。

（２）Ｈ，に等しい準静止印加磁界Ｈによってバイアスされたサンプルの共振周 波数ω、を計算する。

このω７の値は、磁化Ｍ、非等方性磁界Ｈ，及びサンプルの幾何学的形状に依存 する。

（３）振動周波数ωをω、に設定する。

（４）共振周波数ω。がωと等しいように空洞を同調させる。この時点において 、ステップ（２）、（３）、（４）の組合わせは、三つの周波数の等優性を発生 し、即ちω、−ω−ω。である。

（５）準静止印加磁界Ｈの関数として空洞からのパワー出力をプロットする。定 数及び符号を除いて、この出力パワーは、サンプルによる高周波数共振パワー吸 収に比例する。このパワー吸収を第４図においてＨの関数としてプロットしであ る。注意すべきことであるが、ＨがほぼＨｃに等しい場合に低から高共振吸収へ の遷移が発生しており、このタイプの遷移は第３図にも示されている。

ＦＩＧ、Ｊ。

句ｎ燵Ｊ久ブ／ガ〆φ、イ入

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．磁気媒体サンプルの共振援助型磁気ドメイン分析装置において、前記サンプ ルを閉込めるための電磁的共振空洞が設けられており、前記空洞はある共振周波 数での磁界を供給し、前記空洞内の前記サンプルへ調節可能な静止磁界を印加す る手段が設けられており、前記磁界は前記サンプルに関して第一軸に沿って配向 されており、前記空洞に対して振動磁界を印加する手段が設けられており、前記 振動磁界は前記第一軸に対して所定の角度を有する第二軸に沿って配向されてお り、前記振動磁界は前記空洞内において共振すべく選択されており、前記閉込め られたサンプルに隣接して前記空洞内に配設されており前記サンプルにおける磁 化変化を読取る手段が設けられていることを特徴とする装置。
2. ２．請求の範囲第１項において、前記電磁的共振空洞が、前記空洞の共振周波数 を変化させる手段を有することを特徴とする装置。
3. ３．請求の範囲第１項において、前記空洞へ共振磁界を印加する手段が、オシレ ータと、前記空洞内のコイルと、前記オシレータ及び前記コイルを電気的に通信 し前記空洞内に共振磁界を発生させる手段とを具備することを特徴とする装置。
4. ４．サンプルの磁気ドメイン分析を決定するために磁気媒体のサンプルをテスト する方法において、電磁的共振空洞を用意し、前記空洞内にサンプルを配置させ 、前記空洞内の前記サンプルに調節可能な一定の磁界を印加し、前記印加磁界は 第一角度方位に沿っての極性を持っており、前記空洞内の前記サンプルに共振磁 界を印加し、前記印加共振磁界は前記空洞に関しての共振周波数を持っており且 つ前記印加共振磁界の方位は前記第一角度方位に対して所定の角度で配設された 第二角度方位に設定されており、前記印加した調節可能な一定磁界を調節し、前 記サンプルにおける磁化変化を読取って前記サンプルの磁気分析を決定する、上 記各ステップを有することを特徴とする方法。
5. ５．請求の範囲第４項において、前記供給した共振電磁空洞の共振を調節するス テップを有することを特徴とする方法。
6. ６．請求の範囲第４項において、前記サンプルの最大エネルギ吸収の共振周波数 において前記サンプルの読取りを行なうために前記サンプルの最大エネルギ吸収 を得るために前記印加共振磁界を調節するステップを有することを特徴とする方 法。