JPH0419583A - 透磁率測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、磁性材料の透磁率（外部から印加された磁場
に応じて、どれだけの磁束を発生できるかの割合）を測
定するための装置に関する。

［従来の技術］ 磁性材料の示す性質のうち、透磁率はＶＴＲ、トランス
等の応用には重要なものであるが、この透磁率の測定法
は、従来、第３図に示すような方法で行なわれてきた。

即ち、試料１はドウナラ形（トロイダル磁心）であり、
これに数キロヘルツの交流電圧による交流磁界を加える
巻線２と、試料に発生する磁束を感じて交流電圧を発生
する巻線３を巻いて形成されである。この装置において
、巻線２に流す交流電流を計れば、電磁界の法則によっ
て試料に加わる交流磁界の強度が計算できるが、これを
ΔＨとすると、ΔＨによって試料１に発生する交流磁束
は、これまた電磁界の法則によって巻線３に交流電圧を
発生させ、計算によって、その交流磁束の密度Δ３を知
ることができる。透磁率は、ΔＢ／ΔＨ＝μで定義され
る。

上記の方法は永い歴史を持ち、測定精度の向上に様々な
努力がなされ、測定法としてはほぼ確立されている。し
かし、最近では、磁性材料の応用範囲が拡がり、試料は
トロイダル磁心ではなく、第４図（＆）にあるような極
めて薄い薄膜（厚さ数１０μｍ以下）になり、形状も単
なる角板または円板状の小さな試料を測定する必要がで
てきた。このため、　ｉｍｌ定感度を飛躍的に向上させ
、また、測定周波数範囲を拡げるために、電圧発生、検
出にネットワークアナライザやスペクトルアナライザが
使用され、コイル２．３は１回の巻線となっている。

［発明が解決しようとする問題点コ しかし、上記のような方法ではつぎのような問題があり
、正確な測定を不可能にしている。

第３図に示すドーナツ形の試料では、磁束が全て試料中
を通るので、測定されたΔＢ／ΔＨは試料の透磁率の真
の値である。しかし、第４図（ａ）に示すような試料だ
と、試料に端部があり、同（ｂ）に示すように、磁束は
空気中を通って発生せざるを得ない。この時、空気中の
透磁率μ。が試料の透磁率μと大きく異なる（μ。／μ
〜０．Ｏ１〜０．００１）ために、測定されたΔ′ｆ３
／Δ百をそのまま試料の１とすると大きな誤差を生ずる
。

この空気中を通る磁束の分布を計算で求め、誤差を補正
する方法も考えられるが、実際には、コンピュータによ
る極めて複雑な計算を要し、また、様々な試料の形状に
応じてこの計算を繰り返すことになり実際的ではない。

このため、普通はこの誤差を含んだまま試料の透磁率が
評価されている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、第４図に示す測定系に新たな直流磁界発生装
置を付加することによってこの誤差を正確に求め、ΔＢ
／ΔＨを修正できるようにしたものであって、その構成
は下記のようになっている。

即ち、第１図に示すように、薄膜状試料１に交流磁界を
加えるための巻線２と、これにより試料に発生する磁束
を感知して交流電圧を発生する巻線３とを設けるととも
に、その外側に、前記薄膜状試料の膜面に平行に外部よ
り強い直流磁界を与える直流磁界発生装置（コイル４．
５）を設けて透磁率測定装置とする。

また第２図に示すように、薄膜状試料１に交流磁界を加
えるための巻線２と、これにより試料に発生する磁束を
感知して交流電圧を発生する巻線３とを設けるとともに
、その外側に、前記薄膜状試料の膜面に平行に外部より
強い直流磁界を与える直流磁界発生装置６　（コイル４
．５）と、これに直交する方向にもう一つの直流磁界発
生装置９（コイル７．８）を設けて透磁率測定装置とす
る。

［作用コ 上述のように、本発明においては、第４図に示す測定系
に新たな直流磁場発生装置を付加したので、測定におけ
る誤差を正確に求め、ΔＢ／ΔＨを修正することができ
る。

［実施例］ 本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は本発明の基本構成を示す説明図で、（ａ）は概
略構成図、（ｂ）は試料における磁界を示す説明図、第
２図は２組の直流磁界発生装置を用いた場合の本発明の
構成を示す説明図、である。

本発明は、第１図（ａ）に示すように、第４図における
測定装置に新たなコイル４．５よりなる新たな直流磁界
発生装置を付加することにより、誤差を正確に求め、Δ
Ｂ／ΔＨを修正できるようにしたものである。

まず、誤差の補正係数を求めるために、磁気的性質にば
らつきの少ない（磁気異方性の実効磁界がＨＤＣに比べ
て１７１０以下のような非常に小さい）標準試料を準備
する。第１図（ａ）に示すように、標準試料（単結晶）
の膜面に平行に外部から強い直流磁界Ｈｅを加えると、
直流磁束丁はその方向に揃う、このｌＴｅと直角方向に
交流磁界ΔＨを加えた場合の透磁率は、第１図（ｂ）の
比例関係によって、以下のように求められる。

μ＝ΔＢ／ΔＨ＝　Ｋ　／　ＴＴ　ｅ ■は試料の磁化の強さであり、他の測定法によって正確
に得られ、Ｈｅは当然分かっているので、ＴＴｅが印加
された時の透磁率の真の値Δ百／Δ百は、上式によって
予め知られていることになる。

このＴＴｅを印加したままの試料を、第４図（ａ）の方
法で測定すると先に述べたように、空気の透磁率μ０も
含まれた値μａｌｌが得られる。μ、５．と上式の　μ
＝Ｂ／Ｈｅ　　の差が空気中の透磁率μによるものであ
り、μａｌｌからμを求めるための補正係数が得られる
。この補正係数は、標準試寥と同じ形状である限り、他
の試料に共通に使えＺので、その真の透磁率が容易に得
られる。

以上のように、本発明は、これまで概略の値しか得られ
なかった薄膜用の透磁率測定装置に、磁界発生装置を取
り付け、概略の測定値から透磁篩の真の値を求めるため
の補正ができるようにしたものである。

第２図にこの磁界発生装置を取り付けた透磁率測定装置
を示す。この直流磁界ＴＴｅを試料近傍に均一に発生さ
せるために、測定コイル２．３の外側に一個又は二個の
コイル４．５からなる一組の直流磁界発生装置６を置く
。第２図では二個のコイル４．５が一組の場合を示す。

なお、符号１ｏはスペクトルアナライザ又はネットワー
クアナライザである。

また、一般に薄膜の透磁率μは空気中の透磁率μ０に比
べて大きく、地磁気等の外乱磁界がΔＨに加わると大き
な誤差となる。このために、本発明では、ＴＴｅ用の磁
界発生装置６の他に更にコイル７．８からなるもう一組
の磁界発生装置９を置き、Ｈｅ用の装置６と組み合わせ
ることによって、外乱磁界の方向に同じ強さの磁界を発
生させ、外乱磁界を打ち消す。これによって、測定量を
更に真の値に近づけることができる。

即ち、磁界発生装置６は、直流磁界Ｈｅを発生し補正係
数を求めた後に、磁界発生装置９と組み合わせて任意の
方向と強度を持つ磁界を発生して外乱磁界を消去し、試
料測定を行なうためのものである。

［発明の効果］ 前述したように、本発明においては、磁界発生装置６と
磁界発生装置９を上記のように操作することによって、
これまで不可能であった薄膜の透磁率を正確に測定する
ことができる。勿論、磁界発生装置６のみを設けること
によっても測定ができるものである。

なお、実例を上げれば、磁界発生装置が一個の場合は、
補正値は、試料の形状で異なるが、１０ｍｍ角、０．５
μｍ厚の試料の場合、補正係数は１．２となり、２割増
とすればよいが、外乱要素がある場合には真の値になら
ない。しかし、さらに磁界発生装置を二個設けて外乱要
素を打ち消すことにより、真の値が遵られることになる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成を示す説明図で、（ａ）は概
略構成説明図、（ｂ）は試料における磁界を示す説明図
、第２図は２組の直流磁界発生装置を用いた場合の本発
明の構成を示す説明図、第３図、第４図は従来例を示す
説明図、である。 １・・・・試料、　　　　２．３・・・・巻線、４．５
・・・・コイル、　　６・・・・直流磁界発生装置、７
．８・・・・コイル、　　９・・・・直流磁界発生装置
、１０・・・・スペクトルアナライザ、 μ・・・・試料透磁率、　　μ。・・・・空気の透磁率
、Ｈｅ・・・直流磁界強度、Δ貰・・・・交流磁界強度
、■・・・・直流磁束密度、６石・・・・交流磁束密度
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）薄膜状試料に交流磁界を加えるための巻線と、こ
   れにより試料に発生する磁束を感知して交流電圧を発生
   する巻線を設けるとともに、その外側に、前記薄膜状試
   料の膜面に平行に外部より強い直流磁界を与える直流磁
   界発生装置を設けてなる透磁率測定装置。
2. （２）薄膜状試料に交流磁界を加えるための巻線と、こ
   れにより試料に発生する磁束を感知して交流電圧を発生
   する巻線とを設けるとともに、その外側に、前記薄膜状
   試料の膜面に平行に外部より強い直流磁界を与える直流
   磁界発生装置と、これに直交する方向にもう一つの直流
   磁界発生装置を設けてなる透磁率測定装置。