JPS6259787B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁性測定装置、特に微小な体積の磁性
体の高周波磁性を測定する磁性測定用装置に関す
る。

近年、薄膜磁気ヘツド等に使用される厚み0.1
〜５μｍの磁性薄膜の１〜40MHzの周波数帯域に
おける初透磁率を測定することが要求されてい
る。

しかし、磁性膜を高周波で動作させるため、磁
性膜を堆積せしめる際に磁界を印加する等の手段
により単軸磁気異方性を持たせることが知られて
いるが、かかる磁性膜では一方向の直流もしくは
交流磁界に対する磁束の応答により透磁率を測定
しなければならない。

それ故、従来磁性薄膜のパルス応答を測定する
目的で使用されている。デイートリツヒ装置（参
考文献 近角編「磁気」共立出版 昭和43年６月
出版）を周波数応答の測定に適用することが提案
されている。

デイートリツヒ装置は高速大電流パルスを発生
する装置を磁性測定治具および信号の可視化装置
から構成されているが、このうち測定治具は、第
１図に示すように、断面コ字形状の励磁導体１が
あり、この励磁導体１の互いに平行配置された平
板部１Ａ，１Ｂの連結部１Ｃには同軸コネクタ２
が設けられている。同軸コネクタ２には前記平板
部１Ａ，１Ｂ間に平行に延在された検出線３が配
置され、この検出線３は前記連結部１Ｃと反対側
に位置づけられる励磁導体１の開口部１Ｄの近傍
にて各平板部１Ａ，１Ｂにそれぞれ設けられた透
孔４，５にそれぞれ垂直に緩挿される導線６と接
続されている。平板部１Ａの透孔４から突出した
前記導線６は抵抗７，８のそれぞれの一端が接続
され、各抵抗７，８の他端は前記平板部１Ａの前
記開口部１Ｄと直交する側の両側面にそれぞれ接
続されている。平板部１Ｂの透孔５から突出した
前記導線６は抵抗９，１０のそれぞれの一端が接
続され、各抵抗９，１０の他端は前記平板部１Ｂ
の前記開口部１Ｄと直交する側の両側面にそれぞ
れ接続されている。

このように構成された治具は、検出線３、導線
６、抵抗７，８、励磁導体１で形成されるループ
と、検出線３、導線６、抵抗９，１０、励磁導体
１で形成されるループとで磁束検知ループを構成
し、第１図の−線における断面図である第２
図に示すように、前記２つのループを同一方向に
貫ぬく磁束Φ_a，Φ_bの差の時間変化に対応した電
圧が同軸コネクタ２における検出線３と励磁導体
１間に得られるようになつている。このため測定
すべき磁性体１１をループ内に挿入しない状態に
て出力電圧が零となるように検出線３と導線６と
の接続点Ｐの位置を調整した後、前記磁性体１１
を挿入することによつて磁束が増加した分に相当
する電圧が検出される。したがつて、励磁導体１
を正弦波で励磁すれば磁性膜のパーミアンス（透
磁率と断面の積）に比例した振幅の余弦波が得ら
れるようになる。

考案者らの実験結果では磁性体１１の透磁率μ
＝500、断面積14mm×２μｍとすることによりた
とえば1M〜10MHzの帯域で数十μＶ以上の出力
電圧が得られ、磁性体１１が無い場合の出力電圧
は１μＶ以下にできることが明らかとなり、充分
大きな分解能が得られた。

ところで、従来のデイートリツヒ装置に係る治
具は、励磁導体１が厚い導体板で一体的に形成さ
れこれにより寸法精度を保つていたため、広い周
波数帯域で測定する場合には表皮効果により測定
精度上次のような欠点を有していた。

たとえば測定周波数が低周波の場合、第３図ａ
に示すように、励磁電流Ｉは励磁導体１の全断面
をほぼ均一に流れてしまい、このとき励磁導体１
の隙間厚みを２ａ、導体厚を２ｂとするとき、隙
間の中央部付近の磁界Ｈ_LEは、 Ｈ_LE∝∫^ｂ _ａＩ／ａ−ｂ １／ｘ^２dx＝Ｉ・１／ａ・ｂ(
1) と表わされる。

また、高周波の場合、第３図ｂに示すように、
励磁導体１の表面のみに電流が流れるため、励磁
導体１の外側表面と内側表面に励磁電流がそれぞ
れ１／2Iずつ流れ励磁導体１の隙間中央部の磁界
Ｈ_HFは、 Ｈ_HF∝１／２（１／ａ^２＋１／ｂ^２） (2) と表わされるようになる。

したがつて、Ｈ_HFとＨ_LFとの比は次式 Ｈ_ＨＦ／Ｈ_ＬＦ＝ａ^２＋ｂ^２／２ａ・ｂ (3) のように表わされ、励磁電流の振幅を一定として
も発生する磁界の強さが測定周波数によつて異な
つてしまう。

たとえば前記2aを３mm、2b＝７mmとすると
き、Ｈ_HF／Ｈ_LFは１、38となり、高周波では同一
振幅の励磁電流に対し38％程度強い磁界が発生す
ることになる。したがつて、逆にＨ_HF／Ｈ_LFの比
をたとえば1.05以下すなわち精度を５％以内とす
るためには2a＝3.0に対し2b＜4.11にする必要が
あり、このことは励磁導体１の厚みを0.55mm以下
にしなければならないことを意味し、このように
薄い板材で高い寸法精度を維持することは困難と
なる。

また、励磁導体１の抵抗は低周波において充分
小さいが、高周波では表面効果のため見かけ上の
抵抗が増加し、たとえば励磁導体１を幅20mm、長
さ30mm、厚み２mmの銅板とした場合、低周波で
は、第４図ａの等価回路に示すようになり、その
抵抗値は約1.3μΩであるのに対し、10MHzの高
周波では表皮浸透深さが約20.8μｍとなるため、
第４図ｂの等価回路に示すようになり、その抵抗
値は約6.3ｍΩとなる。したがつて、整合抵抗Ｒ_C
１とＲ_C2との偏差を５％とし、励磁電流Ｉを10ｍ
Ａとすれば低周波で検出出力を零に調整しても
10MHzでは3.1μＶの不平衡出力が現われ、従来
の装置では測定周波数毎に平衡状態を調整し直す
必要があつた。

本発明の目的は精度よくかつ調整を行なう必要
なく高周波磁性をも測定できる磁性測定装置を提
供するにある。

本発明は、平行配置された２枚の絶縁板と、こ
れらの各絶縁板の互いに対向された面にそれぞれ
保持された導体薄板を電気的に接続して少なくと
も一往復の電流路を形成した励磁ループと、この
励磁ループの近傍に配置させた磁束検知ループ
と、から構成されるものである。もつと具体的に
いうと、従来の一体型の励磁導体に代えて絶縁板
とその表面に電子写真食刻により形成した厚さ18
〜70μｍの導体薄板により励磁導体を形成し、か
つ励磁ループと磁束検知ループを夫々設けたもの
である。しかも、磁束検知ループを一部に抵抗を
含み、検出線を共有した２つの導電ループにより
形成したものである。

以下実施例を用いて本発明を詳細に説明する。

第５図は本発明に係る磁性測定装置の一実施例
を示す分解斜視図である。平行配置されるべき２
枚の絶縁板１５および１６があり、この絶縁板１
５および１６はその両端において配置される導電
部材１７および１８によつて支持されている。導
電部材１７は中央部において間隙を有しかつ前記
絶縁板１５，１６間に配置される突出体１７Ａお
よび１７Ｂを備え、また導電部材１８も同様に中
央部において間隙を有しかつ前記絶縁板１５，１
６間に配置される突出体１８Ａおよび１８Ｂを備
える。また導電部材１７の外面には入出力信号コ
ネクタ１９が取付けられ、導電部材１８の外面に
は入出力信号コネクタ２０が取付けられている。
入出力信号コネクタ１９は外部電極１９Ａと絶縁
された中心電極１９Ｂが導線２０を介して前記絶
縁板１５の絶縁板１６と対向する面に被着された
励磁導板２１と接続されている。この励磁導板２
１は前記導電部材１７および１８に絶縁されて形
成されているとともに、導線２２および２３を介
して前記絶縁板１６の絶縁板１５と対向する面に
被着された励磁導板２４と接続されている。励磁
導板２４は前記導電部材１７の突出体１７Ａおよ
び１７Ｂと当接する領域にまで延在され、これら
突出体１７Ａ，１７Ｂを介して入出力信号コネク
タ１９の外部電極１９Ａと電気的に接続されてい
る。このようにして励磁ループは入出力信号コネ
クタ１９の中心電極１９Ｂ、導線２０、励磁導板
２１、導線２２，２３、励磁導板２４、入出力信
号コネクタ１９の外部電極１９Ａのループで構成
される。

一方、導電部材１８の入出力信号コネクタ２０
における中心電極には絶縁板１５および１６間に
おいて平行に延在される検出線２５が配置され、
この検出線２５は導電部材１７近傍にて各絶縁板
１５および１６にそれぞれ設けられた透孔２６お
よび２７に垂直に緩挿される導線２８と接続され
ている。絶縁板１５の透孔２６から突出した前記
導線２８は抵抗２９の一端に接続され、この抵抗
２９の他端は絶縁板１５の透孔３０に挿通されて
いる。透孔３０に挿通された前記抵抗２９の他端
は絶縁板１５の絶縁板１６と対向する面に被着さ
れた細線状の導電板３１に接続され、この導電板
３１は導電部材１８の突出体１８Ａおよび１８Ｂ
に当接する領域にて広面積となり前記突出体１８
Ａ，１８Ｂを介して入出力信号コネクタ２０の外
部電極と電気的に接続されている。なお、絶縁板
１５に被着される励磁導板２１および導電板３１
はそれぞれ同一平面上に形成され、前記導電板３
１が形成される領域において前記励磁導板２１は
切欠かれた形状をなす。絶縁板１６の透孔２７か
ら突出した前記導体２８は抵抗３２の一端に接続
され、この抵抗３２の他端は絶縁板１６の透孔３
３に挿通されている。透孔３３に挿通された前記
抵抗３２の他端は絶縁板１６の絶縁板１５と対向
する面に被着された細線状の導電板３３に接続さ
れ、この導電板３３は導電部材１８の突出体１８
Ａおよび１８Ｂに当接する領域にて広面積となり
前記突出体１８Ａ，１８Ｂを介して入出力信号コ
ネクタ２０の外部電極と電気的に接続されてい
る。なお絶縁板１６に被着される励磁導体２４お
よび導電板３３はそれぞれ同一平面上に形成さ
れ、前記導電板３３が形成される領域において前
記励磁導体２４は切欠かれた形状をなす。このよ
うにして磁束検知ループは検出線２５、導線２
８、抵抗２９、導電板３１のループと、検出線、
導線２８、抵抗３２、導電板３３のループとで構
成される。

なお、絶縁板１５および１６のそれぞれに被着
される励磁導体２１、導電体３１および励磁導体
２４、導電体３３は、銅板等の材料からなり、た
とえば周知の写真食刻法等の技術により形成し、
その厚さは約18μ〜70μｍの範囲で設定する。

このように構成した実施例は、励磁導体２１お
よび２４の厚さを極めて薄く形成できることか
ら、上述した(3)式から明らかなように励磁磁界の
周波数依存性を極めて小さくすることができる。

また、検出ループを構成する導体は励磁導体と
電気的に絶縁されていることから、検知ループに
励磁電流が流れず、したがつて測定周波数の変化
による平衡状態の乱れはなくなる。

実験結果によれば、0.5M〜100MHzにおける測
定精度を約30％に改善できることが判明し、ま
た、従来装置では100MHzにおける測定下限が0.2
μ×cm²程度であつたのに対し、本実施例では0.04
μ×cm²程度まで低減できた。

本実施例では磁束検出ループを構成する導電体
３１，３３は励磁導体２１，２４と同様に絶縁板
１５，１６に被着させたものであることから、銅
板等の写真食刻法の技術により容易に製造するこ
とができるようになる。

第６図は本発明に係る磁性測定装置の他の実施
例を示す斜視図である。第５図に相当する絶縁板
１５、導電部材１７および１８は省略している。
第５図と異なる構成は励磁導体３５にあり、この
励磁導体３５は導電板３１の両脇にほぼ平行に配
置された励磁導体３５Ａ，３５Ｂ、導電板３３の
両脇にほぼ平行に配置された励磁導体３５Ｃ，３
５Ｄとから構成される。入出力信号コネクタ１９
の中心電極１９Ｂから導線３６を介して励磁導体
３５Ａの一端に接続され、この励磁導体３５Ａの
他端は導線３７を介して励磁導体３５Ｄの一端に
接続されている。励磁導体３５Ｄの他端は導線３
８を介して励磁導体３５Ｂの一端に接続され、励
磁導体３５Ｂの他端は導線３９を介して励磁導体
３５Ｃの一端に接続されている。励磁導体３５Ｃ
の他端は導線４０を介して入出力信号コネクタ１
９の外部電極１９Ａに接続されている。

このように構成した他の実施例は励磁導体３５
からなる励磁回路が２巻線となり、同一励磁電流
でより強力な磁界を発生させる効果を奏すること
ができる。たとえば、第５図に示す実施例では、
10ｍＡの励磁電流に対し約４ｍエルステツドの磁
界が得られるのに対し、第６図に示す実施例では
８ｍエルスエツドの磁界が得られる。

なお、同様の構成により励磁導体を３以上の多
巻線としてもよいことはいうまでもない。

以上説明したことから明らかなように、本発明
による磁性測定装置によれば、精度よくかつ調整
を行なう必要なく高周波磁性をも測定することが
できるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の磁性測定装置の一例を示す斜視
図、第２図は従来の磁性測定装置の作用を示す説
明図、第３図ａ，ｂおよび第４図ａ，ｂは従来の
磁性測定装置の欠点を示す説明図、第５図は本発
明に係る磁性測定装置の一実施例を示す分解斜視
図、第６図は本発明に係る磁性測定装置の他の実
施例を示す斜視図である。 １５，１６……絶縁基板、１７，１８……導電
部材、１９，２０……入出力信号コネクタ、２
１，２４……励磁導板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 平行配置された２枚の絶縁板１５，１６、こ
   れら各絶縁板の互いに対抗する面に電子写真食刻
   によりそれぞれ形成された厚さ18〜70μｍの励磁
   導体薄板２１，２４、前記２つの励磁導体薄板を
   電気的に接続する導線２２，２３を具備し、該励
   磁導体薄板と該導線を電気的に接続して少なくと
   も一往復の電流路を形成した励磁ループと、前記
   ２枚の絶縁板間に平行に配置された検出線２５、
   該検出線を挾んで対抗配置された抵抗２９，３
   ２、該２つの抵抗と該検出線をつなぐ導線２８、
   該２つの抵抗に接続された導電板３１，３３、該
   導電板と前記検出線とを接続する導電部材１８を
   具備し、該検出線２５と導線２８と抵抗２９と導
   電板３１と導電部材とで構成されるループと、検
   出線２５と導線２８と抵抗３２と導電板３３と導
   電部材とで構成されるループの２つのループより
   なる磁束検知ループと、からなることを特徴とす
   る磁性測定装置。