JPS62132159A - トリプレ−ト型共振器 - Google Patents
トリプレ−ト型共振器Info
- Publication number
- JPS62132159A JPS62132159A JP60273946A JP27394685A JPS62132159A JP S62132159 A JPS62132159 A JP S62132159A JP 60273946 A JP60273946 A JP 60273946A JP 27394685 A JP27394685 A JP 27394685A JP S62132159 A JPS62132159 A JP S62132159A
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- JP
- Japan
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- microwave
- resonator
- measurement
- sample
- microwaves
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- Pending
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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。
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）
本発明はマイクロ波を用いる電子スピン共鳴（ＥＳＲ）
もしくは強磁性（フェリ磁性を含む）共鳴（Ｆ”ＭＲ）
を測定するための共振器に関し、さらに詳しくは、空胴
共振器を用いないトリプレート型共振器に関する。
もしくは強磁性（フェリ磁性を含む）共鳴（Ｆ”ＭＲ）
を測定するための共振器に関し、さらに詳しくは、空胴
共振器を用いないトリプレート型共振器に関する。
（従来の技術および発明が解決しようとする問題点）
従来のＥＳＲ又はＦＭＲ装置では空胴共振器を用いるこ
とが一般的であった。この方法は高感度ではあるものの
、（１）空胴内に測定試料を挿入するため、試料の大き
さが必然的に著しく制約される。
とが一般的であった。この方法は高感度ではあるものの
、（１）空胴内に測定試料を挿入するため、試料の大き
さが必然的に著しく制約される。
（２）試料によるマイクロ波の誘電損失のため空胴共振
器のＱ値が低下してしまう場合があり、このときも試料
体４１ （Ｒ膜状試料では試料面積）が制約される。（
３）空胴共振器自体の寸法は通常比較的大きく、電磁石
の間隙、いわゆるポールピース間隙のほとんどをふさぎ
、試料に応力を与えて反らせるなどの工夫をこらすには
実効的スペースが無いことなどの問題点や欠点を有して
いた。
器のＱ値が低下してしまう場合があり、このときも試料
体４１ （Ｒ膜状試料では試料面積）が制約される。（
３）空胴共振器自体の寸法は通常比較的大きく、電磁石
の間隙、いわゆるポールピース間隙のほとんどをふさぎ
、試料に応力を与えて反らせるなどの工夫をこらすには
実効的スペースが無いことなどの問題点や欠点を有して
いた。
これらの問題点を解決する一つの手法としてヨハンセン
らはレビューオプサイエンティフィックインストルメン
ツ第４５巻第１゛１号１４４５〜１４４７ページ（１９
７４年）に記載の論文においてマイクロ波を透過させる
方式のトリプレート型共振器を提案している。しかしな
がら本方法ではマイクロ波は透過型であるため、全印加
マイクロ波強度に対し、磁気共鳴時に試料による非常に
小さなマイクロ波吸収を測定しなければならず、従って
感度は不十分で、また測定条件例えば対向する２枚の平
行平面板間に設けられた誘電体物質間の空気ギャップの
形状に感度が敏感であるなどの欠点を有していた。
らはレビューオプサイエンティフィックインストルメン
ツ第４５巻第１゛１号１４４５〜１４４７ページ（１９
７４年）に記載の論文においてマイクロ波を透過させる
方式のトリプレート型共振器を提案している。しかしな
がら本方法ではマイクロ波は透過型であるため、全印加
マイクロ波強度に対し、磁気共鳴時に試料による非常に
小さなマイクロ波吸収を測定しなければならず、従って
感度は不十分で、また測定条件例えば対向する２枚の平
行平面板間に設けられた誘電体物質間の空気ギャップの
形状に感度が敏感であるなどの欠点を有していた。
（問題点を解決するための手段）
本発明によれば、２枚の対向する平行平面板にストリッ
プ線を設けたトリプレート型共振器においてマイクロ波
の導入及び検出が同一の経路を用いてなる反射型である
ようなトリプレート型共振器がえられる。
プ線を設けたトリプレート型共振器においてマイクロ波
の導入及び検出が同一の経路を用いてなる反射型である
ようなトリプレート型共振器がえられる。
（作用）
本発明によれは空胴共振器を用いないため磁気共鳴測定
用に小型で簡便なトリプレート型共振器を用い、しかも
マイクロ波の導入と検出が同一の経路から成る反射型で
ある。このため検出回路系において磁気共鳴をおこして
いないときに検出回路系に導かれるマイクロ波が極小に
なるようにしておき、一方磁気共鳴をおこしたときにそ
のバランスの崩れを効率よく検知する回路系を使用する
ことができ、高感度で磁気共鳴を検出できる。しかも大
寸法ウェハを非破壊で測定できるし、そのようなウェハ
の角度変化の測定２反りによる共鳴磁場変化の測定、温
度変化の測定などが容易におこなえる。
用に小型で簡便なトリプレート型共振器を用い、しかも
マイクロ波の導入と検出が同一の経路から成る反射型で
ある。このため検出回路系において磁気共鳴をおこして
いないときに検出回路系に導かれるマイクロ波が極小に
なるようにしておき、一方磁気共鳴をおこしたときにそ
のバランスの崩れを効率よく検知する回路系を使用する
ことができ、高感度で磁気共鳴を検出できる。しかも大
寸法ウェハを非破壊で測定できるし、そのようなウェハ
の角度変化の測定２反りによる共鳴磁場変化の測定、温
度変化の測定などが容易におこなえる。
（実施例）
本発明の実施例を第１図および第２図をもって説明する
。第１図は本発明のトリプレート型共振器である。マイ
クロ波はフレキシブル同軸ケーブル１１から同軸コネク
ター１２を経て、厚さ約５ｏｐｍの金箔などから成るス
） ＩＪツブ線１３．１４に導かれる。１３と１４の間
には約３＃の空隙（スリット）１５を設け、このスリッ
ト間に作られた溝に細い石英棒１０を挿入することでマ
イクロ波の結合を調節できる。マイ〉口波は同じ同軸コ
ネクター１２．同軸ケーブル１１を経て検出回路系（後
述）に導かれる。ヨハンソンらの構造はマイクロ波は透
過して別に設けられた同軸コネクター、同軸ケーブルを
経て検出回路系に至る構造であシ、本発明はよシ単純で
作シやすい構造になっている。該ストリップ線１３．１
４はテフロンなどの誘電物質１７の板の上に接着させら
れておシ、該誘電物質はしんちゅうなどの平面板１８上
に固定されている。一方これらに対向して誘電物質１７
′、平面板１８′で金箔をサンドインチする形に構成す
る。本例では誘電物質１７’の横腹に試料片１９を載せ
た試料ホルダ２０を挿入できる構造を設けた。このよう
に２枚の対向する平行平面板と、そのほぼ中央部に設け
たストリップ線からなるトリプレート型共振器が構成さ
れる。中央の小片の寸法は典型的には長さｌ□ｍ、幅５
１１１．厚さ５０ｐｍである。但しストリップ線の最適
形状は用いるマイクロ波の周波数、試料の誘電率と体積
などの外部環境で多少異なってくる。一般にトリグレー
ト型共振器内でのマイクロ波の波長の一２ｎ＋１−倍（
但しｎ＝Ｏｒ １ ＋ ２ ＋・・・・・・の整数）と
々るように設計される。
。第１図は本発明のトリプレート型共振器である。マイ
クロ波はフレキシブル同軸ケーブル１１から同軸コネク
ター１２を経て、厚さ約５ｏｐｍの金箔などから成るス
） ＩＪツブ線１３．１４に導かれる。１３と１４の間
には約３＃の空隙（スリット）１５を設け、このスリッ
ト間に作られた溝に細い石英棒１０を挿入することでマ
イクロ波の結合を調節できる。マイ〉口波は同じ同軸コ
ネクター１２．同軸ケーブル１１を経て検出回路系（後
述）に導かれる。ヨハンソンらの構造はマイクロ波は透
過して別に設けられた同軸コネクター、同軸ケーブルを
経て検出回路系に至る構造であシ、本発明はよシ単純で
作シやすい構造になっている。該ストリップ線１３．１
４はテフロンなどの誘電物質１７の板の上に接着させら
れておシ、該誘電物質はしんちゅうなどの平面板１８上
に固定されている。一方これらに対向して誘電物質１７
′、平面板１８′で金箔をサンドインチする形に構成す
る。本例では誘電物質１７’の横腹に試料片１９を載せ
た試料ホルダ２０を挿入できる構造を設けた。このよう
に２枚の対向する平行平面板と、そのほぼ中央部に設け
たストリップ線からなるトリプレート型共振器が構成さ
れる。中央の小片の寸法は典型的には長さｌ□ｍ、幅５
１１１．厚さ５０ｐｍである。但しストリップ線の最適
形状は用いるマイクロ波の周波数、試料の誘電率と体積
などの外部環境で多少異なってくる。一般にトリグレー
ト型共振器内でのマイクロ波の波長の一２ｎ＋１−倍（
但しｎ＝Ｏｒ １ ＋ ２ ＋・・・・・・の整数）と
々るように設計される。
このような共振器に同軸ケーブル１１を経由して、マイ
クロ波（例えばＸ−バンドとよばれる９−１０ＧｆｌＺ
のマイクロ波）を印加すると、第２図に示されるような
定在波が形成される。第２図は第１図のａｂを含む面で
の断面図である。ここに実線の矢印２１は電力線、破線
の矢印２２は磁力線である。試料１９は磁力線の強い位
置２３又は２４の位置におかれる。試料は薄板状でも、
ガラス管等の中に封入された多結晶粉末、＃液などいか
なる形状でもよい。電磁石によシ磁場を掃引すると磁気
共鳴条件下でマイクロ波の吸収がおこると反射されてく
るマイクロ波の強度が減少するのでそれを検出すればよ
い。
クロ波（例えばＸ−バンドとよばれる９−１０ＧｆｌＺ
のマイクロ波）を印加すると、第２図に示されるような
定在波が形成される。第２図は第１図のａｂを含む面で
の断面図である。ここに実線の矢印２１は電力線、破線
の矢印２２は磁力線である。試料１９は磁力線の強い位
置２３又は２４の位置におかれる。試料は薄板状でも、
ガラス管等の中に封入された多結晶粉末、＃液などいか
なる形状でもよい。電磁石によシ磁場を掃引すると磁気
共鳴条件下でマイクロ波の吸収がおこると反射されてく
るマイクロ波の強度が減少するのでそれを検出すればよ
い。
次に第３図を用いてマイクロ波の供給、検出の方法を説
明する。７３１３図において３１は電磁石である。該磁
石の間隙（ポールピース間）に第１図のごとき構成のト
リプレート型共振器３２が配置される。
明する。７３１３図において３１は電磁石である。該磁
石の間隙（ポールピース間）に第１図のごとき構成のト
リプレート型共振器３２が配置される。
又、磁石３１内には、磁場変調用の変調コイル３３が設
置され、該コイル３３には例えば８０Ｈｚとか１００Ｋ
Ｈｚ程度の周波数を持つ変調電流が増幅器３４を介して
発振器３５から供給されている。
置され、該コイル３３には例えば８０Ｈｚとか１００Ｋ
Ｈｚ程度の周波数を持つ変調電流が増幅器３４を介して
発振器３５から供給されている。
ガン発振器等のマイクロ波発去器３６から発生したマイ
クロ波は、アイソレータ３７、アッテネータコ８．サー
キユレータ３９．インピーダンス変換器４０を介してト
リプレート型共蛋器３２へ送られる。マイクロ波は再び
同じ経路で検波ダイオード４１へ送られる。インピーダ
ンス変換器４０を調節して、該変換器４０からサーキュ
レータ３９へ反射するマイクロ波と、該変換器４０を通
過してトリプレート型共振器３２へ送られてから該変換
器４０へ戻って来たマイクロ波の位相と強度を合わせる
ことによシ、打消し合わせて消滅させれば、サーキュレ
ータ３９から検波ダイオード４１ヘマイクロ波が送られ
ないようにバランスさせることができる。そして、ＥＳ
Ｒ又はＦＭＲが起きて試料によシマイクロ波エネルギー
が吸収されると、そのバランスが崩れ、反射マイクロ波
がサーキュレータ２４から検波ダイオード１３へ送られ
るため、磁気共鳴スペクトルを得ることができる。
クロ波は、アイソレータ３７、アッテネータコ８．サー
キユレータ３９．インピーダンス変換器４０を介してト
リプレート型共蛋器３２へ送られる。マイクロ波は再び
同じ経路で検波ダイオード４１へ送られる。インピーダ
ンス変換器４０を調節して、該変換器４０からサーキュ
レータ３９へ反射するマイクロ波と、該変換器４０を通
過してトリプレート型共振器３２へ送られてから該変換
器４０へ戻って来たマイクロ波の位相と強度を合わせる
ことによシ、打消し合わせて消滅させれば、サーキュレ
ータ３９から検波ダイオード４１ヘマイクロ波が送られ
ないようにバランスさせることができる。そして、ＥＳ
Ｒ又はＦＭＲが起きて試料によシマイクロ波エネルギー
が吸収されると、そのバランスが崩れ、反射マイクロ波
がサーキュレータ２４から検波ダイオード１３へ送られ
るため、磁気共鳴スペクトルを得ることができる。
尚、インピーダンス変換器としては、上記例の構造の他
、導波管内に挿入するビンの長さと位置の両方を可変と
する方式のもの等、マイクロ波の位相と強度を可変でき
るものであれば、どんな本のでも使用できる。実際の装
置系は上記説明したものの他、方向性結合器−４２，４
３、移相器４４゜４５、増幅器４６．４７％復調器（例
えば位相敏感検出器）４８、レコーダ等の記録計４９、
電磁石電源５０などから構成されるがこれらの機能、役
割については例えば特願昭５８−１９１７８２に述べら
れていることと本質的に同一である。
、導波管内に挿入するビンの長さと位置の両方を可変と
する方式のもの等、マイクロ波の位相と強度を可変でき
るものであれば、どんな本のでも使用できる。実際の装
置系は上記説明したものの他、方向性結合器−４２，４
３、移相器４４゜４５、増幅器４６．４７％復調器（例
えば位相敏感検出器）４８、レコーダ等の記録計４９、
電磁石電源５０などから構成されるがこれらの機能、役
割については例えば特願昭５８−１９１７８２に述べら
れていることと本質的に同一である。
第４図は本発明の他の実施例を説明する図である。大寸
法のウェハ６１．例えば非磁性ガーネット基板上に成長
された磁気バブルメモリ素子用ガーネット薄膜をポール
ピース間隙内で鉛直軸まわりに回転できるように回転機
構６２を設けたトリプレート型磁気共鳴測定器である。
法のウェハ６１．例えば非磁性ガーネット基板上に成長
された磁気バブルメモリ素子用ガーネット薄膜をポール
ピース間隙内で鉛直軸まわりに回転できるように回転機
構６２を設けたトリプレート型磁気共鳴測定器である。
ポールピース間にはさみ込み、固定するための枠６３に
対し試料ホルダを兼ねたトリプレート測定器６４が回転
でき、ウェハを回転させながらこのようにＥＳＲ又はＦ
ＭＨの変化が測定できる。ウェハ６１がＯリング６５上
に置かれ、その背後の穴６６を介して真空ポンプ（図示
せず）で吸引されることでウェハを球面状に反らせるこ
とが出来る。反り量と磁気共鳴磁場のシフトから、ウェ
ハが例えば強磁性薄膜から成る場合、磁歪定数を測定す
ることができる。
対し試料ホルダを兼ねたトリプレート測定器６４が回転
でき、ウェハを回転させながらこのようにＥＳＲ又はＦ
ＭＨの変化が測定できる。ウェハ６１がＯリング６５上
に置かれ、その背後の穴６６を介して真空ポンプ（図示
せず）で吸引されることでウェハを球面状に反らせるこ
とが出来る。反り量と磁気共鳴磁場のシフトから、ウェ
ハが例えば強磁性薄膜から成る場合、磁歪定数を測定す
ることができる。
（発明の効果）
以上に述べたよりに本発明を用いれば、空胴共振器を用
いない小型で簡便でかつ高感度の磁気共鳴測定用共振器
が実現される。さらに本発明を用いることにより大寸法
のウェハでも非破壊で磁気共鳴が測定でき、また真空ポ
ンプでウェハを反らせるなどの工夫を実施することによ
シ、磁歪測定も可能となった。
いない小型で簡便でかつ高感度の磁気共鳴測定用共振器
が実現される。さらに本発明を用いることにより大寸法
のウェハでも非破壊で磁気共鳴が測定でき、また真空ポ
ンプでウェハを反らせるなどの工夫を実施することによ
シ、磁歪測定も可能となった。
本実施例では磁場変調としてポールピースに固定された
コイルを用いた方法を例示したが、トリプレート測定器
内に磁場変調用コイルを組み込んでもよい。また、誘電
体物質内にヒータ用電線を埋め込むなどしてトリプレー
ト型共振器の温度を変化させることで磁気共鳴の温度変
化を測定することができるなど応用の用途は広い。
コイルを用いた方法を例示したが、トリプレート測定器
内に磁場変調用コイルを組み込んでもよい。また、誘電
体物質内にヒータ用電線を埋め込むなどしてトリプレー
ト型共振器の温度を変化させることで磁気共鳴の温度変
化を測定することができるなど応用の用途は広い。
第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図はトリ
プレート型共振器の原理を示す図、第３図は本発明の実
施例を用いた測定系の構成を示す図、第４図は本発明の
第２の実施例を示す図である。 各図において、 １３．１４・・・ストリップ線 １７・・・誘電体スペーサ １８・・・平行平面板 ２０・・・試料ホルダー ３１・・・電磁石 ３９ ・・・サーキュレータ ４１・・・検波ダイオード ６２・・・回転機構 ６５・・・０−リング 第 ２ 図 ２２脇７７腺 多 ４ 図
プレート型共振器の原理を示す図、第３図は本発明の実
施例を用いた測定系の構成を示す図、第４図は本発明の
第２の実施例を示す図である。 各図において、 １３．１４・・・ストリップ線 １７・・・誘電体スペーサ １８・・・平行平面板 ２０・・・試料ホルダー ３１・・・電磁石 ３９ ・・・サーキュレータ ４１・・・検波ダイオード ６２・・・回転機構 ６５・・・０−リング 第 ２ 図 ２２脇７７腺 多 ４ 図
Claims (1)
- ２枚の対向する平行平面板にストリップ板を設けたト
リプレート型共振器において、マイクロ波の導入および
検出が同一の経路を用いてなる反射型であることを特徴
とするトリプレート型共振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60273946A JPS62132159A (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | トリプレ−ト型共振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60273946A JPS62132159A (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | トリプレ−ト型共振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62132159A true JPS62132159A (ja) | 1987-06-15 |
Family
ID=17534770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60273946A Pending JPS62132159A (ja) | 1985-12-04 | 1985-12-04 | トリプレ−ト型共振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62132159A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0501478A2 (en) * | 1991-02-28 | 1992-09-02 | Sony Corporation | Distributed constant circuit type magnetic detecting system |
| JP2006214763A (ja) * | 2005-02-01 | 2006-08-17 | Aica Kogyo Co Ltd | 材料定数測定用治具 |
| JP2019060697A (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-18 | 国立大学法人 大分大学 | 電子スピン共鳴測定装置、共振器及び電子スピン共鳴を測定する方法 |
| WO2019143788A1 (en) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | Headway Technologies, Inc. | Ferromagnetic resonance (fmr) electrical testing apparatus for spintronic devices |
| JP2019194589A (ja) * | 2018-04-26 | 2019-11-07 | 公立大学法人大阪 | 容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置 |
| WO2021064687A1 (en) * | 2019-10-04 | 2021-04-08 | Uniwersytet Warszawski | Sample holder for measurements of optically detected magnetic resonance |
| KR20220095147A (ko) * | 2020-12-29 | 2022-07-06 | 한국기초과학지원연구원 | 강자성 공명 및 역스핀홀 전압측정 시스템용 동일평면 도파관 및 그를 이용한 프로우브 인서트 |
-
1985
- 1985-12-04 JP JP60273946A patent/JPS62132159A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2019143788A1 (en) * | 2018-01-19 | 2019-07-25 | Headway Technologies, Inc. | Ferromagnetic resonance (fmr) electrical testing apparatus for spintronic devices |
| KR20200105722A (ko) * | 2018-01-19 | 2020-09-08 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 스핀트로닉 디바이스를 위한 강자성 공명(fmr) 전기 테스트 장치 |
| JP2019194589A (ja) * | 2018-04-26 | 2019-11-07 | 公立大学法人大阪 | 容器、及び光学顕微鏡の温度調整装置 |
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