JPS6373175A - 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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- JPS6373175A JPS6373175A JP61218481A JP21848186A JPS6373175A JP S6373175 A JPS6373175 A JP S6373175A JP 61218481 A JP61218481 A JP 61218481A JP 21848186 A JP21848186 A JP 21848186A JP S6373175 A JPS6373175 A JP S6373175A
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
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は、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からの反射波を測定する装置が用いられる
。
吸収を測定する場合には、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からの反射波を測定する装置が用いられる
。
マイクロ波電力はマイクロ波発信器1より導波管8a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Piとして入る。試料4が空胴共振器3の内部に
配される。別の方法としては共振器の側壁に設けられた
結合孔(図には表示されていない)の近傍に、外部から
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は非常に小さく、Pr(Piが成立する。
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Piとして入る。試料4が空胴共振器3の内部に
配される。別の方法としては共振器の側壁に設けられた
結合孔(図には表示されていない)の近傍に、外部から
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は非常に小さく、Pr(Piが成立する。
このときマイクロ波検出器2の出力はほぼ零となる。電
磁石のポールピース5a、5bにより空胴共振器が配さ
れた空間に必要な静磁界を発生させ、強磁性共鳴を生じ
させると、空胴共振器3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。実際には磁界変調コイル6により、静磁界を僅かに
高周波で変調させて、その変化分として微分波形を観測
するようになっている。この構成の前提条件は、摂動論
が成立する範囲、即ち強磁性共鳴状態でPr(Piが成
立することである。従って、この方法はPrxPi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。
磁石のポールピース5a、5bにより空胴共振器が配さ
れた空間に必要な静磁界を発生させ、強磁性共鳴を生じ
させると、空胴共振器3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。実際には磁界変調コイル6により、静磁界を僅かに
高周波で変調させて、その変化分として微分波形を観測
するようになっている。この構成の前提条件は、摂動論
が成立する範囲、即ち強磁性共鳴状態でPr(Piが成
立することである。従って、この方法はPrxPi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。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る。但し、強磁性共鳴が生じな
し1状態での反射電力Prは入射電力Piとほぼ等しい
、測定装置としては、第2図のような構成のものを用い
ればよい、しかし、通常のE S R(Electro
n 5pinResonance)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、この方法をそ
のまま用いることは無理がある。又、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、短絡線路
9の場合、定在波が生ずるため損失の小さい試料ではま
だ結合が大きすぎる。
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。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る。但し、強磁性共鳴が生じな
し1状態での反射電力Prは入射電力Piとほぼ等しい
、測定装置としては、第2図のような構成のものを用い
ればよい、しかし、通常のE S R(Electro
n 5pinResonance)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、この方法をそ
のまま用いることは無理がある。又、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、短絡線路
9の場合、定在波が生ずるため損失の小さい試料ではま
だ結合が大きすぎる。
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を利用するこ
とも考えられるが、通常のESHの装置に回路的に適合
しないという問題があった。
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を利用するこ
とも考えられるが、通常のESHの装置に回路的に適合
しないという問題があった。
本発明者はこの問題を解決する方法として既に特訓60
−175067号で整合負荷打直導波管の方法を報告し
た。この方法は非共振法であり、試料と測定系の結合が
極めて弱いにもかかわらず通常のESRの装置に極めて
良く適合する。
−175067号で整合負荷打直導波管の方法を報告し
た。この方法は非共振法であり、試料と測定系の結合が
極めて弱いにもかかわらず通常のESRの装置に極めて
良く適合する。
(発明が解決しようとする問題点〕
しかし、この方法では前記直感波管に設けられた結合孔
の形状及びその大きさによって吸収微分曲線が大きく影
響を受ける。
の形状及びその大きさによって吸収微分曲線が大きく影
響を受ける。
本発明の目的は、通常のESHの装置に適合する非共振
法として整合負荷仲直導波管法を用いるとともに、結合
孔の形状を円形に限定してその最適大きさの範囲を明ら
かにすることである。
法として整合負荷仲直導波管法を用いるとともに、結合
孔の形状を円形に限定してその最適大きさの範囲を明ら
かにすることである。
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孔を設け、測定すべ
き強磁性体の試料を該結合孔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、その反射波
を測定する方法において、該結合孔の形状が円形であっ
て、その寸法が直径で8鶴φ以下にあることを特徴とし
てい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孔を設け、測定すべ
き強磁性体の試料を該結合孔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、その反射波
を測定する方法において、該結合孔の形状が円形であっ
て、その寸法が直径で8鶴φ以下にあることを特徴とし
ている強磁性共鳴吸収の測定方法である。
本発明の測定装置では、第3図に示すようなホモダイン
検波方法が用いられる。試料から反射してくる微少な検
出信号e。
検波方法が用いられる。試料から反射してくる微少な検
出信号e。
e、 =A −cos (ωt+φr ) (1
)及びマイクロ波発振器の信号の一部を方向性結合器に
より分岐して導かれる標準信号e。
)及びマイクロ波発振器の信号の一部を方向性結合器に
より分岐して導かれる標準信号e。
e、 =B −cos (a+ t +φ、)
(21の両者が合成されetとなり、検出器2で検波
される0通常の動作状態ではe、(e、であるので、す
なわちA(Bが成立する。
(21の両者が合成されetとなり、検出器2で検波
される0通常の動作状態ではe、(e、であるので、す
なわちA(Bが成立する。
et=e、+e。
= cosωt (A cosφr+Bcosφ$)
−sin 6) t (A sinφr+Bs1n
φ、)” A ’ cosωt−B’cos (alt
(3a)ただし、 A’=Acosφ、+Bcosφ露 (3b)B
””As1nφ、+Bs1nφ、 (3c)で
ある。
−sin 6) t (A sinφr+Bs1n
φ、)” A ’ cosωt−B’cos (alt
(3a)ただし、 A’=Acosφ、+Bcosφ露 (3b)B
””As1nφ、+Bs1nφ、 (3c)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4図の等価回路で表される。zoは伝送線路の特
性インピーダンスである。rZoは整合負荷の実数部分
の特性インピーダンスからのづれを示す。点線のLC共
振回路は整合負荷のりアクタンス部分を表す。測定周波
数をこの共振周波数に選べばこのLC共振回路は無視で
きる。直列に接続されたブロック内の回路定数は装荷さ
れた強磁性体の板状試料を示す。βは線路と試料の結合
状態を表す定数である。
態は第4図の等価回路で表される。zoは伝送線路の特
性インピーダンスである。rZoは整合負荷の実数部分
の特性インピーダンスからのづれを示す。点線のLC共
振回路は整合負荷のりアクタンス部分を表す。測定周波
数をこの共振周波数に選べばこのLC共振回路は無視で
きる。直列に接続されたブロック内の回路定数は装荷さ
れた強磁性体の板状試料を示す。βは線路と試料の結合
状態を表す定数である。
ここで、強磁性共鳴近傍での複素帯磁率Xの実数部X′
と虚数部X#はそれぞれ次式で表わされる(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
子通信学会線 昭和40年pp、10)* ただし、ω、−T4πMs、ω、−γHe、αはG11
bert型の緩和定数である。ωはマイクロ波の角周波
数、4πMsは膜の飽和磁化、HoはKittelの共
鳴条件式より得られる有効磁界である。
と虚数部X#はそれぞれ次式で表わされる(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
子通信学会線 昭和40年pp、10)* ただし、ω、−T4πMs、ω、−γHe、αはG11
bert型の緩和定数である。ωはマイクロ波の角周波
数、4πMsは膜の飽和磁化、HoはKittelの共
鳴条件式より得られる有効磁界である。
1)標準波の位相がφ、−0の場合は、磁界微分された
検出信号は次のようになる。
検出信号は次のようになる。
2)又、φ1−π/2の場合は、同様に検出信号は次の
ようになる。
ようになる。
ここでσ=γHext/ωであるa Hextは外部磁
界、Tはgyromagnetic raitoである
。
界、Tはgyromagnetic raitoである
。
このように標準信号の位相を変えることにより帯磁率の
実数部X′と虚数部X″の微分曲線を分けて測定できる
。第5図はω、−1.α=0.001゜β−0,000
01の場合に計算した共鳴吸収曲線である。φm”0の
場合にはX′の微分曲線であるが、φ、=π/2の場合
にはX′の微分曲線となる−それぞれの特異点から真の
ΔHは計算できる。
実数部X′と虚数部X″の微分曲線を分けて測定できる
。第5図はω、−1.α=0.001゜β−0,000
01の場合に計算した共鳴吸収曲線である。φm”0の
場合にはX′の微分曲線であるが、φ、=π/2の場合
にはX′の微分曲線となる−それぞれの特異点から真の
ΔHは計算できる。
すなわちφ1−0の場合には、曲線の山と谷の磁界間隔
ΔH′から真のΔHは ΔH=汀ΔH’ (6) となる。
ΔH′から真のΔHは ΔH=汀ΔH’ (6) となる。
また、φ、−π/2の場合には、曲線が零を切る磁界間
隔ΔH′と真のΔHは ΔH−ΔH# と同じになる。
隔ΔH′と真のΔHは ΔH−ΔH# と同じになる。
第3図は、本発明の第4図は原理等価回路を実現するた
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、
5bの間に入る。整合負荷11が直溝波管10の終端に
接続されている。試料4は、磁界分布のできるだけ均一
な部分に配され、本実施例の図では導波管の外部に置か
れている。
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、
5bの間に入る。整合負荷11が直溝波管10の終端に
接続されている。試料4は、磁界分布のできるだけ均一
な部分に配され、本実施例の図では導波管の外部に置か
れている。
又、標準波e、はマイクロ波発振器の出力の一部を分岐
して、移相器13を介して検出部2で反射波と混合され
る。
して、移相器13を介して検出部2で反射波と混合され
る。
第3図の本発明の原理ブロック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Pi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、Pr(Piが成立する。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、直溝波管のインピーダンスが変化し
て反射波が生じ、検出部の出力に信号が現れる。第6図
は、第3図の実施例で用いられた直溝波管と整合負荷の
実際の組立図である。円形の結合孔が導波管のH面に開
けられている。使用導波管はWRJ−10である。
磁性共鳴が生じない場合、入射電力Pi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、Pr(Piが成立する。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、直溝波管のインピーダンスが変化し
て反射波が生じ、検出部の出力に信号が現れる。第6図
は、第3図の実施例で用いられた直溝波管と整合負荷の
実際の組立図である。円形の結合孔が導波管のH面に開
けられている。使用導波管はWRJ−10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7図に示すように板状の試料4
を結合孔12に外部から近接もしくは接触させるという
ことも考えられる。
を結合孔12に外部から近接もしくは接触させるという
ことも考えられる。
但し、4a、4bはセロハンテープである。一般のプロ
セスでは、LPE膜付きウェーハーを加工することなく
、できるだけ早くその物性を調べる必要があるので第7
図の方法が実用的である。
セスでは、LPE膜付きウェーハーを加工することなく
、できるだけ早くその物性を調べる必要があるので第7
図の方法が実用的である。
又、他の実施例として、導波管のE面に同じような結合
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いだすことができなかっ
た。
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いだすことができなかっ
た。
第8図は、1#φのGGG (Gadolinium
GalliumGarnet)ウェーハーの上に作製さ
れた約20μmの厚みのY I G (Yttrium
Iron Garnet)のLPE(Liquid
Phase Epitaxial)厚膜を結合孔12の
外側から第7図のように接触させて9.03GHzの周
波数で測定した微分曲線である。この場合できるだけ上
下バランスのよい曲線となるように移相器13を調製し
た。結合孔の直径は4〜10mmφの範囲で4種!If
12a、12b、12c、12dについて実験した。こ
の図から分かるようにスピンの2差運動が一番均一であ
ると考えられる最高磁界の共鳴曲線は顕著な変化を示す
、特に、1゜11φの場合のように結合孔の直径が大き
い場合には極めてアンバランスな曲線になる。結合孔の
直径が小さく8flφ以下になるにつれて次第に対称な
Lorentzianの曲線に近付く、又、これから測
定される見かけ上のΔH′も結合孔の穴の大きさにより
変化する。即ち、穴の直径が大きいときはΔHは大きく
、小さくなると小さくなる。表1はこの変化の様子を示
す。
GalliumGarnet)ウェーハーの上に作製さ
れた約20μmの厚みのY I G (Yttrium
Iron Garnet)のLPE(Liquid
Phase Epitaxial)厚膜を結合孔12の
外側から第7図のように接触させて9.03GHzの周
波数で測定した微分曲線である。この場合できるだけ上
下バランスのよい曲線となるように移相器13を調製し
た。結合孔の直径は4〜10mmφの範囲で4種!If
12a、12b、12c、12dについて実験した。こ
の図から分かるようにスピンの2差運動が一番均一であ
ると考えられる最高磁界の共鳴曲線は顕著な変化を示す
、特に、1゜11φの場合のように結合孔の直径が大き
い場合には極めてアンバランスな曲線になる。結合孔の
直径が小さく8flφ以下になるにつれて次第に対称な
Lorentzianの曲線に近付く、又、これから測
定される見かけ上のΔH′も結合孔の穴の大きさにより
変化する。即ち、穴の直径が大きいときはΔHは大きく
、小さくなると小さくなる。表1はこの変化の様子を示
す。
表1
結合孔の直径 ΔHΔH
〔nφ) (Oe) (Oe)これを
図示したのが第9図である。即ち、結合孔の直径が81
1nφ以下の場合は吸収微分曲線は殆どLoren t
z ianに近くなり、ΔHもかなり小さくなる。また
、最小のΔHは4Nφにおいて0.42 (Oe)と測
定され、真のΔHは1丁倍し、0.73 (Oe)とな
る。
図示したのが第9図である。即ち、結合孔の直径が81
1nφ以下の場合は吸収微分曲線は殆どLoren t
z ianに近くなり、ΔHもかなり小さくなる。また
、最小のΔHは4Nφにおいて0.42 (Oe)と測
定され、真のΔHは1丁倍し、0.73 (Oe)とな
る。
このように本発明の実施例によれば結合孔の形状が円形
の場合その直径が81層φ以下であれば十分に低ΔHを
測定できることが分かった。
の場合その直径が81層φ以下であれば十分に低ΔHを
測定できることが分かった。
本発明の測定方法によれば、従来、測定困難であった低
ΔHの試料や寸法の大きい試料の強磁性共鳴吸収を比較
的簡単に測定できる。
ΔHの試料や寸法の大きい試料の強磁性共鳴吸収を比較
的簡単に測定できる。
第1図は従来技術による共振法を用いた測定装置のブロ
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図は本発明の根幹を成す検波方
法と整合負荷打直導波管法の組み合わせブロック図、第
4図は本発明に用いた等価回路図、第5図は検出信号の
外部磁界依存図、第6図は本発明の一実施例を示す整合
負荷打直導波管の組み立て図、第7図は本発明の実施例
による試料の取り付は図、第8図は本発明の根拠となる
検出信号の外部磁界依存図、第9図はΔHの結合孔の寸
法依存図。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 v 第6図 第7図
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図は本発明の根幹を成す検波方
法と整合負荷打直導波管法の組み合わせブロック図、第
4図は本発明に用いた等価回路図、第5図は検出信号の
外部磁界依存図、第6図は本発明の一実施例を示す整合
負荷打直導波管の組み立て図、第7図は本発明の実施例
による試料の取り付は図、第8図は本発明の根拠となる
検出信号の外部磁界依存図、第9図はΔHの結合孔の寸
法依存図。 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 v 第6図 第7図
Claims (1)
- 伝送線路の一方に整合負荷を設け、かつ該伝送線路の一
部分に一個以上の結合孔を設け、測定すべき強磁性体の
試料を該結合孔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、その反射波を測定するマ
イクロ波装置において、該結合孔の形状が円形であって
、その寸法が直径で8mmφ以下にあることを特徴とす
る強磁性共鳴吸収の測定方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61218481A JPS6373175A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 強磁性共鳴吸収の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61218481A JPS6373175A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 強磁性共鳴吸収の測定方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6373175A true JPS6373175A (ja) | 1988-04-02 |
Family
ID=16720601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61218481A Pending JPS6373175A (ja) | 1986-09-17 | 1986-09-17 | 強磁性共鳴吸収の測定方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6373175A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5945160A (en) * | 1991-03-08 | 1999-08-31 | Preferred Machining Corporation | Fluid dispensing system |
US7134617B2 (en) | 2001-03-27 | 2006-11-14 | Musashi Engineering, Inc. | Droplets forming method and device for discharging constant-volume droplets |
-
1986
- 1986-09-17 JP JP61218481A patent/JPS6373175A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5945160A (en) * | 1991-03-08 | 1999-08-31 | Preferred Machining Corporation | Fluid dispensing system |
US7134617B2 (en) | 2001-03-27 | 2006-11-14 | Musashi Engineering, Inc. | Droplets forming method and device for discharging constant-volume droplets |
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