JPS6235275A - 強磁性共鳴吸収の測定方法 - Google Patents
強磁性共鳴吸収の測定方法Info
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- JPS6235275A JPS6235275A JP17506785A JP17506785A JPS6235275A JP S6235275 A JPS6235275 A JP S6235275A JP 17506785 A JP17506785 A JP 17506785A JP 17506785 A JP17506785 A JP 17506785A JP S6235275 A JPS6235275 A JP S6235275A
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- ferromagnetic
- waveguide
- transmission line
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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、マイクロ波における損失の小さい強磁性体の
強磁性共鳴吸収の測定方法に関するものである。
強磁性共鳴吸収の測定方法に関するものである。
[従来の技術]
マイクロ波における損失の小さい強磁性体の強磁性共鳴
吸収を測定する場合にCよ、大きく分けて、(1)共振
法と(2)非共振法がある。前者の共振法は、試料を装
荷する部品がマイクロ波共振器である場合をいう。これ
は、強磁性共鳴半値幅ΔHが比較的大きい場合や試料寸
法が小さい場合、即ち全体としての共鳴信号が小さい場
合に用いられる。測定装置としては、第1図に示すよう
に空胴共振器3を用いた通常のE S R(Elect
ron 5pin Re5onance)の装置がその
まま用いられる。
吸収を測定する場合にCよ、大きく分けて、(1)共振
法と(2)非共振法がある。前者の共振法は、試料を装
荷する部品がマイクロ波共振器である場合をいう。これ
は、強磁性共鳴半値幅ΔHが比較的大きい場合や試料寸
法が小さい場合、即ち全体としての共鳴信号が小さい場
合に用いられる。測定装置としては、第1図に示すよう
に空胴共振器3を用いた通常のE S R(Elect
ron 5pin Re5onance)の装置がその
まま用いられる。
マイクロ波電力はマイクロ波発振響1より導波管8を介
してサーキュレータ7で方向を変え空胴共振器3に入力
電力P1として入る。空胴共振器3の内部もしくは共振
器の側壁に設けられた結合孔の近傍の外部?こ、試料4
が配される。強磁性共鳴が生じない場合は、空胴共振器
3と測定系はほぼ臨界結合の状態にあり、反射電力Pr
ば非常に小さく、Pr<<Piが成立する。このときマ
イクロ波検出器の出力はほぼ零となる。電磁石のポール
ピース5a、5bに静磁界を発生させ、強磁性共鳴を生
じさせると、空胴共振@M3からの反射電力Prが僅か
に増加する。これを信号としてマイクロ波検出器2が検
出するが、実際には磁界変調コイル6により、僅かに高
周波で変動させて、その変化分としての微分波形を観測
するようになっている。この構成の原理的な条件は、摂
動論が成立する範囲、即ち強磁性共鳴状態でPr<<P
lが成立することである。従って、この方法はPr<P
iとなる強磁性共鳴の信号が大きい場合には適していな
い。
してサーキュレータ7で方向を変え空胴共振器3に入力
電力P1として入る。空胴共振器3の内部もしくは共振
器の側壁に設けられた結合孔の近傍の外部?こ、試料4
が配される。強磁性共鳴が生じない場合は、空胴共振器
3と測定系はほぼ臨界結合の状態にあり、反射電力Pr
ば非常に小さく、Pr<<Piが成立する。このときマ
イクロ波検出器の出力はほぼ零となる。電磁石のポール
ピース5a、5bに静磁界を発生させ、強磁性共鳴を生
じさせると、空胴共振@M3からの反射電力Prが僅か
に増加する。これを信号としてマイクロ波検出器2が検
出するが、実際には磁界変調コイル6により、僅かに高
周波で変動させて、その変化分としての微分波形を観測
するようになっている。この構成の原理的な条件は、摂
動論が成立する範囲、即ち強磁性共鳴状態でPr<<P
lが成立することである。従って、この方法はPr<P
iとなる強磁性共鳴の信号が大きい場合には適していな
い。
これに対して、非共振法は、第2図に示すように試料を
装荷するマイクロ波部品が通常の短絡線路9の短絡端で
ある場合を示す。これは、強磁性共鳴半値幅ΔHが比較
的小さい場合や試料寸法が大きい場合、即ち全体として
の共鳴信号が大きい場合に用いられろ。但し、反射電力
Prは入射電力P1とほぼ等しい。測定装置としては、
通常のESRの装置では大きな反射波を測定する構成に
なっていないため、これをそのまま用いることができな
い。他の理由は、試料とマイクロ波の結合が共振法に比
較するとかなり小さいが、短絡[!9の場合、定在波が
生ずるためまだ大きすぎろ。
装荷するマイクロ波部品が通常の短絡線路9の短絡端で
ある場合を示す。これは、強磁性共鳴半値幅ΔHが比較
的小さい場合や試料寸法が大きい場合、即ち全体として
の共鳴信号が大きい場合に用いられろ。但し、反射電力
Prは入射電力P1とほぼ等しい。測定装置としては、
通常のESRの装置では大きな反射波を測定する構成に
なっていないため、これをそのまま用いることができな
い。他の理由は、試料とマイクロ波の結合が共振法に比
較するとかなり小さいが、短絡[!9の場合、定在波が
生ずるためまだ大きすぎろ。
[発明が解決しようとする問題点〕
強磁性共鳴半値幅ΔHが比較的小さい場合や試料寸法が
大きい場合、即ち全体としての共鳴信号が大きい場合、
上述したように短絡線路を用いた非共振法は通常のES
Rの装置に回路的に適合しないという問題点があった。
大きい場合、即ち全体としての共鳴信号が大きい場合、
上述したように短絡線路を用いた非共振法は通常のES
Rの装置に回路的に適合しないという問題点があった。
本発明の目的は、通常のESRの装置に適合する非共振
法の測定方法を提供することである。
法の測定方法を提供することである。
[問題点を解決するための手段]
本発明は、伝送線路の一方に整合負荷を設け、かつ該伝
送線路のある部分に一個以上の結合部分を設け、測定す
べき強磁性体の試料を該結合部分に電磁気的に結合させ
、かつ強磁性共鳴のため外部から靜磁界を印加し、該伝
送線路の他方からマイクロ波電力を入射し、その反射電
力を測定することを特徴とする強磁性共鳴吸収の測定方
法である。
送線路のある部分に一個以上の結合部分を設け、測定す
べき強磁性体の試料を該結合部分に電磁気的に結合させ
、かつ強磁性共鳴のため外部から靜磁界を印加し、該伝
送線路の他方からマイクロ波電力を入射し、その反射電
力を測定することを特徴とする強磁性共鳴吸収の測定方
法である。
本発明において、測定すべき試料と伝送線路との結合状
態は第3図の等価回路で表される。Zoは伝送線路の特
性インピーダンスとほぼ同じインピーダンスを持つ整合
負荷を表す。直列に接続された回路定数は装荷された強
磁性試料を示す。βは線略と試料の結合状態を表す定数
である。この等価回路は、第4図に示すように、強磁性
共鳴の有効磁界H,=O,Ho=ωで帯磁率χの実数部
χ′(図中点vA)も虚数部χ′ (図中実線)の両方
が零になることを考慮している。
態は第3図の等価回路で表される。Zoは伝送線路の特
性インピーダンスとほぼ同じインピーダンスを持つ整合
負荷を表す。直列に接続された回路定数は装荷された強
磁性試料を示す。βは線略と試料の結合状態を表す定数
である。この等価回路は、第4図に示すように、強磁性
共鳴の有効磁界H,=O,Ho=ωで帯磁率χの実数部
χ′(図中点vA)も虚数部χ′ (図中実線)の両方
が零になることを考慮している。
このとき入射端からみたインピーダンスZば2=2.+
βχ′+1βχ′ ・・−・・・−・・・−・−・・−
・−・(1)で表される。このときの反射係数Fは 2−2゜ r=− 2+2゜ 2Z、+β(χ′十jχ′) となる。本発明の構成では、定在波ではなく主に進行波
であるため、試料とマイクロ波の結合はかなり弱い。そ
こで、βχ′、βχ’ <<z、と考えると、上式は更
に簡単となり となる。但し、e、lよ反射波の電界であり、反射電力
とはProoes2の関係がある。
βχ′+1βχ′ ・・−・・・−・・・−・−・・−
・−・(1)で表される。このときの反射係数Fは 2−2゜ r=− 2+2゜ 2Z、+β(χ′十jχ′) となる。本発明の構成では、定在波ではなく主に進行波
であるため、試料とマイクロ波の結合はかなり弱い。そ
こで、βχ′、βχ’ <<z、と考えると、上式は更
に簡単となり となる。但し、e、lよ反射波の電界であり、反射電力
とはProoes2の関係がある。
上式のように 08はrに比例するので、実際にマィク
ロ波検出器で測定されるのは である。この磁界依存性を第4図の1点鎖線で示す。
ロ波検出器で測定されるのは である。この磁界依存性を第4図の1点鎖線で示す。
強磁性共鳴点近傍での複素帯磁率χの実数部χ′と虚数
部χ′はそれぞれ次式で表される(参考文献;小西著「
フェライトを用いた最近のマイクロ波技術」電子通信学
会編昭和40年pp、10 )但し、ω、= 74 y
rMs、 ω(= 7 Ho及びaはG11bert型
の緩和定数である。ωはマイクロ波の角周波数、4πM
sは薄膜の飽和磁化+ HOばKittalの条件式か
ら得られる有効磁界、γはgyro+++agneti
c ratioである。(4)式を(3)式に代入して
整理すると次のようになる。
部χ′はそれぞれ次式で表される(参考文献;小西著「
フェライトを用いた最近のマイクロ波技術」電子通信学
会編昭和40年pp、10 )但し、ω、= 74 y
rMs、 ω(= 7 Ho及びaはG11bert型
の緩和定数である。ωはマイクロ波の角周波数、4πM
sは薄膜の飽和磁化+ HOばKittalの条件式か
ら得られる有効磁界、γはgyro+++agneti
c ratioである。(4)式を(3)式に代入して
整理すると次のようになる。
実際に測定されるのは第5図に示すように、δle、I
/δHextであるから、これから得られる見掛は上の
ΔH′は を満足する二つの磁界間隔より求められろ。但し、He
xtは外部磁界である。
/δHextであるから、これから得られる見掛は上の
ΔH′は を満足する二つの磁界間隔より求められろ。但し、He
xtは外部磁界である。
δωI2
・2(ω、−ω)
δω、24
・2=0
3(ω、−ω)2−(ω、−ω)2−ω2a2=Qここ
で、ΔH=2ωa/γは真のΔHであり、強磁性薄膜の
膜面に垂直に静磁界を印加した場合に相当する。(8)
式から分かるように本発明の測定方法では真のΔHは、
測定される見掛は上のΔH′を5倍しなければならない
ことを示している。
で、ΔH=2ωa/γは真のΔHであり、強磁性薄膜の
膜面に垂直に静磁界を印加した場合に相当する。(8)
式から分かるように本発明の測定方法では真のΔHは、
測定される見掛は上のΔH′を5倍しなければならない
ことを示している。
〔実施例]
第6図は、本発明の原理等価回路第3図を実現するため
の一実施例を示す測定装置のブロック図である。直溝波
管10が測定腕となり、電磁石のポールピース5a、5
bの間に入る。整合負荷11が直溝波w10の終端に接
続される。試料4は、磁界分布のできるだけ均一な部分
に配され、本実施例の図でば導波管の内部に置かれてい
る。
の一実施例を示す測定装置のブロック図である。直溝波
管10が測定腕となり、電磁石のポールピース5a、5
bの間に入る。整合負荷11が直溝波w10の終端に接
続される。試料4は、磁界分布のできるだけ均一な部分
に配され、本実施例の図でば導波管の内部に置かれてい
る。
本構成の図から分かるように、強磁性共鳴が生じない場
合、入射電力P1はそのまま整合負荷11で消費される
ので、反射電力Prは著しく小さい。即ち、P r <
< P +が成立し、これは通常のESRの測定装置
の回路構成に適合する。ポールピース5a、5bにより
磁界が発生し、試料4がマイクロ波と強磁性共鳴状態に
なると、インピーダンスが変化して反射波が生じ、マイ
クロ波検出器に信号が現れる。
合、入射電力P1はそのまま整合負荷11で消費される
ので、反射電力Prは著しく小さい。即ち、P r <
< P +が成立し、これは通常のESRの測定装置
の回路構成に適合する。ポールピース5a、5bにより
磁界が発生し、試料4がマイクロ波と強磁性共鳴状態に
なると、インピーダンスが変化して反射波が生じ、マイ
クロ波検出器に信号が現れる。
第7図は、第6図の実施例で用いた直溝波管と整合負荷
の実際の寸法を示す。結合孔の寸法の効果の実験ができ
ろように、4,6,8,10 va−φの4つの結合孔
を導波管のH面にあけた。この種々の大きさの結合孔は
、試料の寸法やΔHの大きさに合わせて、最適な出力が
得られるように自由度を持たせるためである。
の実際の寸法を示す。結合孔の寸法の効果の実験ができ
ろように、4,6,8,10 va−φの4つの結合孔
を導波管のH面にあけた。この種々の大きさの結合孔は
、試料の寸法やΔHの大きさに合わせて、最適な出力が
得られるように自由度を持たせるためである。
試料の保持の仕方としては、治具に試料を取り付けて該
結合孔から直溝波管の中に挿入することが考えられる。
結合孔から直溝波管の中に挿入することが考えられる。
又、別の方法としては第9図に示すように板状の試料を
結合孔に外側から近接もしくは接触させるという乙とも
考えられる。一般のLPE製造プロセスでは、ウェーハ
ーを加工する乙となく、できるだけ早く生成膜の物性を
調べろ必要があるので第9図の方法が実用的である。
結合孔に外側から近接もしくは接触させるという乙とも
考えられる。一般のLPE製造プロセスでは、ウェーハ
ーを加工する乙となく、できるだけ早く生成膜の物性を
調べろ必要があるので第9図の方法が実用的である。
又、他の実施例として、導波管のH面に同じような4種
類の結合孔を開けた実験を行ったが、前述の実施例のH
面の場合に比較して両者に大きな−差を見出すことがで
きなかった。このことはE面でも8面でも本発明の効果
がほとんど変化ないことを意味している。
類の結合孔を開けた実験を行ったが、前述の実施例のH
面の場合に比較して両者に大きな−差を見出すことがで
きなかった。このことはE面でも8面でも本発明の効果
がほとんど変化ないことを意味している。
第8図は、1インチの直径のG G G fGadol
inium Gallium GarneLlウェーハ
ーの上に作製された約10u+*の厚みのY [G (
Yttriu+m Iron GarneLlのしP
E (Liquid Phn5e Epitaxial
)薄膜を結合孔の外側から第9図のように接触させて
9.03 GHzの周波数で測定したデータである。結
合孔の直径は8mmφを用いt二。この図から見掛は上
のΔH′は 0.42 Qeと測定され、真のΔHは
2倍し、0.590eとなる。又、強磁性共鳴磁界が4
977 Qeであることから、KitLelの共鳴条件
式 0式%(9) より、4πMsを求めると 4πM s= 1753
Gが得られる。この値+、tYIGの飽和磁化として他
の文献値1800 Gとほぼ等しい。
inium Gallium GarneLlウェーハ
ーの上に作製された約10u+*の厚みのY [G (
Yttriu+m Iron GarneLlのしP
E (Liquid Phn5e Epitaxial
)薄膜を結合孔の外側から第9図のように接触させて
9.03 GHzの周波数で測定したデータである。結
合孔の直径は8mmφを用いt二。この図から見掛は上
のΔH′は 0.42 Qeと測定され、真のΔHは
2倍し、0.590eとなる。又、強磁性共鳴磁界が4
977 Qeであることから、KitLelの共鳴条件
式 0式%(9) より、4πMsを求めると 4πM s= 1753
Gが得られる。この値+、tYIGの飽和磁化として他
の文献値1800 Gとほぼ等しい。
第10図は、本発明の他の実施例である該伝送線路とし
て同軸線路を用いた場合である。約2 GHz以下の周
波数帯で適した伝送線路である。
て同軸線路を用いた場合である。約2 GHz以下の周
波数帯で適した伝送線路である。
−[発明の効果]
本発明の測定方法によれば、従来、通常のESRの装置
では測定、が困難であった低ΔHの試料やゴ法の大きい
試料の強磁性共鳴吸収を比較的簡単に測定することがで
きろ。
では測定、が困難であった低ΔHの試料やゴ法の大きい
試料の強磁性共鳴吸収を比較的簡単に測定することがで
きろ。
第1図は従来技術による共振法を用いたESRの測定装
置のブロック図、第2図は従来技術による非共振法を用
いた測定装置のブロック図、第3図は本発明による非共
振法の等価回路図、第4図は複素帯磁率の各成分の磁界
依存性を示す図、第5図は本発明の測定方法で理論的に
予想される検出信号の外部磁界依存性を示す図、第6図
は本発明による非共振法を用いた測定装置のブロック図
、第7図は本発明の一実施例を示す整合負荷付置導波管
の組立図、第9図、第1O図は本発明の他の実施例を示
す試料の取付は図。第8図は本発明の実施例で測定され
た検出信号の外部磁界依存性を示菓7面 茅e面 lJH′−ジ4θC 手続補正書 昭和60年12月13日 昭和60年 特許願 第175067号発明の名称 強
磁性共鳴吸収の測定方法補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区丸ノ内二丁目1番2号名称 (5
08)日立金属株式会社 代表者 松 野 浩 二
置のブロック図、第2図は従来技術による非共振法を用
いた測定装置のブロック図、第3図は本発明による非共
振法の等価回路図、第4図は複素帯磁率の各成分の磁界
依存性を示す図、第5図は本発明の測定方法で理論的に
予想される検出信号の外部磁界依存性を示す図、第6図
は本発明による非共振法を用いた測定装置のブロック図
、第7図は本発明の一実施例を示す整合負荷付置導波管
の組立図、第9図、第1O図は本発明の他の実施例を示
す試料の取付は図。第8図は本発明の実施例で測定され
た検出信号の外部磁界依存性を示菓7面 茅e面 lJH′−ジ4θC 手続補正書 昭和60年12月13日 昭和60年 特許願 第175067号発明の名称 強
磁性共鳴吸収の測定方法補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都千代田区丸ノ内二丁目1番2号名称 (5
08)日立金属株式会社 代表者 松 野 浩 二
Claims (6)
- (1)送線路の一方に整合負荷を設け、かつ該伝送線路
のある部分に一個以上の結合部分を設け、測定すべき強
磁性体の試料を該結合部分に電磁気的に結合させ、かつ
強磁性共鳴のため外部から該試料に静磁界を印加し、該
伝送線路の他方からマイクロ波電力を入射し、その反射
電力を測定することを特徴とする強磁性共鳴吸収の測定
方法。 - (2)特許請求の範囲第(1)項において、該伝送線路
として導波管を用いたことを特徴とする強磁性共鳴吸収
の測定方法。 - (3)特許請求の範囲第(2)項において、該導波管の
該結合部分として矩型導波管のH面に平行な導波壁に結
合孔を設けたことを特徴とする強磁性共鳴吸収の測定方
法。 - (4)特許請求の範囲第(2)項において、該導波管の
該結合部分として矩型導波管のE面に平行な導波壁に結
合孔を設けたことを特徴とする強磁性共鳴吸収の測定方
法。 - (5)特許請求の範囲第(1)項において、該伝送線路
として同軸管を用いたことを特徴とする強磁性共鳴吸収
の測定方法。 - (6)特許請求の範囲第(1)項において、該伝送線路
として同軸もしくは導波管用いかつ該結合部分に結合孔
を設け、被測定試料を該伝送線路の結合孔の近傍の外側
に配し、外側から該試料を接近させるかもしくは該結合
孔に接触させることを特徴とする強磁性共鳴吸収の測定
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17506785A JPS6235275A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 強磁性共鳴吸収の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17506785A JPS6235275A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 強磁性共鳴吸収の測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6235275A true JPS6235275A (ja) | 1987-02-16 |
JPH0462357B2 JPH0462357B2 (ja) | 1992-10-06 |
Family
ID=15989652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17506785A Granted JPS6235275A (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | 強磁性共鳴吸収の測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6235275A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6312982A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-20 | Hitachi Metals Ltd | 強磁性共鳴吸収の測定方法 |
WO2002031524A1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Keele University | Ferromagnetic resonance measurement |
CN103472073A (zh) * | 2013-09-24 | 2013-12-25 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 基于微波共振吸收的铁矿分析方法及装置 |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP17506785A patent/JPS6235275A/ja active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6312982A (ja) * | 1986-07-04 | 1988-01-20 | Hitachi Metals Ltd | 強磁性共鳴吸収の測定方法 |
WO2002031524A1 (en) * | 2000-10-10 | 2002-04-18 | Keele University | Ferromagnetic resonance measurement |
US7034550B2 (en) | 2000-10-10 | 2006-04-25 | Keele University | Ferromagnetic resonance measurement |
CN103472073A (zh) * | 2013-09-24 | 2013-12-25 | 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 | 基于微波共振吸收的铁矿分析方法及装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0462357B2 (ja) | 1992-10-06 |
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