RU2026566C1

RU2026566C1 - Magnetic characteristic measuring device

Info

Publication number: RU2026566C1
Authority: RU
Inventors: Евгений Львович Гаврилов; Валентин Алексеевич Жуков; Владимир Александрович Панов; Марк Михайлович Червинский
Original assignee: Евгений Львович Гаврилов; Валентин Алексеевич Жуков; Владимир Александрович Панов; Марк Михайлович Червинский
Priority date: 1991-05-05
Filing date: 1991-05-05
Publication date: 1995-01-09

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: device affording impact of variable magnetic field on analyzed specimen and recording of hysteresis loop on X-Y display is provided in additional with stroboscope and first low-frequency filter series-connected between field sensor and X-input of X-Y display, correction circuit, and differential amplifier whose inputs are connected to output of signal amplifier, series-connected selective amplifier, synchronous detector, and second low-frequency filter, as well as low-frequency oscillator. One-short multivibrator and divider whose inputs are connected to outputs of low-frequency filters and output, to Y-input of X-Y display may be introduced to record differential magnetic susceptibility. EFFECT: provision for recording hysteresis loops and differential susceptibility. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к магнитным измерениям и может быть использовано в основном для воспроизведения кривых магнитного гистерезиса. The invention relates to magnetic measurements and can be used mainly to reproduce magnetic hysteresis curves.

Известны различные приборы для воспроизведения кривых гистерезиса (1-2) образцов из магнитных (ферромагнитных, ферромагнитных и т.д.) материалов путем воздействия на образец переменным магнитным полем и отображения на двухкоординатном устройстве (осциллографе или графопостроителе) зависимости между напряженностью поля Н и индукцией В. Однако известные приборы либо обладают недостаточно высокой чувствительностью, т. е. непригодные для исследования тонких магнитных пленок, либо имеют сложную конструкцию и, следовательно, высокую стоимость. Various devices are known for reproducing hysteresis curves (1-2) of samples from magnetic (ferromagnetic, ferromagnetic, etc.) materials by exposing the sample to an alternating magnetic field and displaying on a two-coordinate device (oscilloscope or plotter) the relationship between the field strength H and induction B. However, the known devices either do not have a sufficiently high sensitivity, that is, unsuitable for the study of thin magnetic films, or have a complex structure and, therefore, high cost s.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является прибор для определения магнитных характеристик ферромагнитных материалов, содержащий источник переменного магнитного поля, вход которого подключен к выходу усилителя мощности, своим входом подключенного к выходу генератора, датчик поля, связанный с Х-входом двухкоординатного устройства отображения графической информации, измерительно-компенсационные обмотки, соединенные последовательно и встречно и связанные через второй усилитель с Y-входом двухкоординатного устройства, и формирователь импульсов, своим выходом подключенный к управляющему входу элемента коммутации. Closest to the proposed technical essence is a device for determining the magnetic characteristics of ferromagnetic materials, containing a variable magnetic field source, the input of which is connected to the output of the power amplifier, connected to the output of the generator by its input, and a field sensor connected to the X-input of the two-coordinate graphic information display device measuring and compensation windings connected in series and counterclockwise and connected through a second amplifier with a Y-input of a two-coordinate device properties, and a pulse shaper connected via its output to the control input of the switching element.

Поскольку в известном приборе усиление сигнала происходит в широкой полосе частот, в нем не обеспечивается высокое отношение сигнал/шум, т.е. его чувствительность и точность недостаточны для получения надежной информации о магнитных характеристиках тонких магнитных слоев, например магнитных пленок толщиной менее 1 мкм. Кроме того, в известном приборе частота поступления сигналов на входы двухкоординатного устройства отображения информации совпадают с частотой источника переменного магнитного поля (0,1-30 кГц). Поэтому данный прибор способен работать только в режиме осциллографического феррометра и не пригоден для регистрации кривых гистерезиса. Он не пригоден и для регистрации других магнитных характеристик тонких магнитных слоев, в частности, дифференциальной магнитной восприимчивости. Since in the known device signal amplification occurs in a wide frequency band, it does not provide a high signal to noise ratio, i.e. its sensitivity and accuracy are insufficient to obtain reliable information about the magnetic characteristics of thin magnetic layers, for example magnetic films with a thickness of less than 1 μm. In addition, in the known device, the frequency of arrival of signals at the inputs of a two-coordinate information display device coincides with the frequency of a variable magnetic field source (0.1-30 kHz). Therefore, this device is capable of operating only in the mode of an oscillographic ferrometer and is not suitable for recording hysteresis curves. It is not suitable for recording other magnetic characteristics of thin magnetic layers, in particular, differential magnetic susceptibility.

Целью изобретения является обеспечение точной регистрации магнитных характеристик тонких магнитных слоев. The aim of the invention is to ensure accurate registration of the magnetic characteristics of thin magnetic layers.

Дополнительной целью является регистрация дифференциальной магнитной восприимчивости. An additional goal is to register differential magnetic susceptibility.

Основная цель достигается тем, что в прибор для определения магнитных характеристик магнитных материалов, содержащий источник переменного магнитного поля, вход которого подключен к выходу усилителя мощности, своим входом подключенного к выходу генератора, датчик поля, связанный с Х-входом двухкоординатного устройства отображения графической информации, измерительно-компенсационные обмотки, соединенные последовательно и встречно и связанные через второй усилитель с Y-входом двухкоординатного устройства отображения, и формирователь импульсов, своим выходом подключенный к управляющему входу элемента коммутации, введены последовательно включенные между датчиком поля и Х-входом двухкоординатного устройства отображения стробоскоп и первый фильтр низких частот, цепь коррекции, дифференциальный усилитель, входы которого соединены с выходами второго усилителя и цепи коррекции, а выход - с первым входом элемента коммутации, последовательно включенные между элементом коммутации и Y-входом двухкоординатного устройства отображения селективный усилитель, синхронный детектор и второй фильтр низких частот, а также низкочастотный генератор, выход которого подключен к первому входу формирователя импульсов и синхронизирующему входу синхронного детектора; при этом второй вход формирователя импульсов подключен к Y-входу двухкоординатного устройства отображения, третий вход - к выходу генератора, а второй выход - к управляющему входу стробоскопа. The main goal is achieved by the fact that in the device for determining the magnetic characteristics of magnetic materials, containing an alternating magnetic field source, the input of which is connected to the output of the power amplifier, connected to the output of the generator by its input, a field sensor connected to the X-input of the two-coordinate graphic information display device, measuring and compensation windings connected in series and counterclockwise and connected through a second amplifier with the Y-input of a two-coordinate display device, and a shaper pulses, connected to the control input of the switching element by their output, a stroboscope and a first low-pass filter, a correction circuit, a differential amplifier, the inputs of which are connected to the outputs of the second amplifier and a correction circuit, are connected in series between the field sensor and the X-input of the two-coordinate display device - with the first input of the switching element connected in series between the switching element and the Y-input of the two-coordinate display device, a selective amplifier, synchronous Torr and a second low-pass filter and a low-frequency generator, whose output is connected to the first input of the pulse and the clock input of a synchronous detector; the second input of the pulse shaper is connected to the Y-input of the two-coordinate display device, the third input is to the output of the generator, and the second output is to the control input of the strobe.

Дополнительная цель достигается тем, что прибор снабжен одновибратором, включенным между выходом формирователя импульсов и управляющим входом элемента коммутации, и делителем, входы которого подключены к выходам фильтров низких частот, а выход - к Y-входу двухкоординатного устройства отображения. An additional goal is achieved by the fact that the device is equipped with a single vibrator connected between the output of the pulse shaper and the control input of the switching element, and a divider, the inputs of which are connected to the outputs of the low-pass filters, and the output to the Y-input of the two-coordinate display device.

Рекомендуется также выполнить цепь коррекции в виде последовательно включенных корректирующей обмотки, фазосдвигающего элемента и корректирующего усилителя. It is also recommended to perform a correction circuit in the form of a series-connected correction winding, a phase-shifting element and a correction amplifier.

Предлагаемый прибор характеризуется новой совокупностью существенных признаков по сравнению с прототипом и, следовательно, удовлетворяет критерию новизны. The proposed device is characterized by a new set of essential features in comparison with the prototype and, therefore, meets the criterion of novelty.

При этом все отличительные признаки, соответствующие введению новых, по сравнению с прототипом, компонентов, например синхронного детектора, селективного усилителя, дифференциального усилителя или цепи коррекции порознь известны (см. например, 4, 5). Однако эти отличительные признаки в сочетании с остальными существенными признаками придают заявляемому прибору новое свойство - способность воспроизводить кривую гистерезиса (широкополосный сигнал), усиливая электрические сигналы в очень узкой полосе частот, причем расположенной в стороне от частоты перемагничивания. Как будет подробно показано при описании работы прибора, именно это свойство обеспечивает достижение цели изобретения. Таким образом, совокупность общих существенных признаков удовлетворяет, на наш взгляд, критерию существенных отличий. Moreover, all the distinguishing features corresponding to the introduction of new, compared with the prototype, components, for example, a synchronous detector, a selective amplifier, a differential amplifier or a correction circuit are separately known (see, for example, 4, 5). However, these distinctive features, combined with other essential features, give the inventive device a new property - the ability to reproduce a hysteresis curve (broadband signal), amplifying electrical signals in a very narrow frequency band, and located away from the magnetization reversal frequency. As will be shown in detail when describing the operation of the device, it is this property that ensures the achievement of the purpose of the invention. Thus, the set of common essential features satisfies, in our opinion, the criterion of significant differences.

При введении в прибор двух дополнительных известных компонентов - одновибратора и делителя, определенным образом связанных с другими компонентами, он приобретает еще одно новое свойство: способность формировать сигнал, пропорциональный входному сигналу, что позволяет регистрировать на предлагаемом приборе дифференциальную магнитную восприимчивость. Таким образом, заявляемое решение в объеме п.2 формулы изобретения также удовлетворяет критерию существенности отличий. When two additional known components are introduced into the device — a single-vibrator and a divider, which are connected in a certain way with other components, it acquires another new property: the ability to generate a signal proportional to the input signal, which makes it possible to register the differential magnetic susceptibility on the proposed device. Thus, the claimed solution in the scope of claim 2 of the claims also satisfies the criterion of materiality of differences.

Частные отличительные признаки по п.3 также представляются существенными, поскольку обеспечивают дополнительное повышение чувствительности прибора, что является важным условием точной регистрации магнитных характеристик образцов типа тонких магнитных пленок. Particular distinguishing features according to claim 3 also appear to be significant, since they provide an additional increase in the sensitivity of the device, which is an important condition for the accurate recording of magnetic characteristics of samples such as thin magnetic films.

На фиг. 1 представлена схема прибора для определения магнитных характеристик; на фиг.2 - один из возможных вариантов выполнения формирователя импульсов; на фиг.3, 4 - графики, иллюстрирующие работу прибора. In FIG. 1 is a diagram of a device for determining magnetic characteristics; figure 2 is one of the possible embodiments of the pulse shaper; figure 3, 4 are graphs illustrating the operation of the device.

Прибор для определения магнитных характеристик содержит источник 1 переменного магнитного поля, вход которого подключен к выходу усилителя 2 мощности, генератор 3, включенный на входе усилителя 2 мощности, датчик 4 поля, подключенный через стробоскоп 5 и первый фильтр 6 низких частот к Х-входу 7 двухкоординатного устройства 8 отображения графической информации, измерительно-компенсационные обмотки 9, 10, соединенные последовательно и встречно и подключенные через второй усилитель 11 к одному из входов дифференциального усилителя 12, элемент 13 коммутации, включенный на выходе дифференциального усилителя 12, последовательно включенные между элементом 13 коммутации и Y-входом 14 двухкоординатного устройства 8 отображения, селективный усилитель 15, синхронный детектор 16 и второй фильтp 17 низких частот. The device for determining magnetic characteristics contains a source 1 of an alternating magnetic field, the input of which is connected to the output of the power amplifier 2, a generator 3 connected to the input of the power amplifier 2, a field sensor 4 connected through a strobe 5 and the first low-pass filter 6 to the X-input 7 two-coordinate device 8 for displaying graphic information, measuring and compensation windings 9, 10 connected in series and counterclockwise and connected through a second amplifier 11 to one of the inputs of the differential amplifier 12, element 13 ommutatsii included at the output of differential amplifier 12, series-connected between the switching element 13 and Y-14 XY input device 8 display a selective amplifier 15, synchronous detector 16 and second 17 low pass filter time.

В приборе имеются также низкочастотный генератор 18 и формирователь 19 импульсов, один из входов 20 которого подключен к выходу низкочастотного генератора 22, второй вход 21 - к Y-входу двухкоординатного устройства 8, а третий вход 22 - к выходу генератора 3. Своим выходом формирователь 19 импульсов подключен к управляющему входу 23 элемента 13 коммутации и к управляющему входу 24 стробоскопа 5. Выход низкочастотного генератора 18 подключен также к синхронизирующему входу синхронного детектора 16. Цепь коррекции 25, подключенную к второму входу дифференциального усилителя 12, рекомендуется выполнить в виде последовательно включенных корректирующей обмотки 26, фазосдвигающего элемента 27 и корректирущего усилителя 28. The device also has a low-frequency generator 18 and a pulse shaper 19, one of the inputs 20 of which is connected to the output of the low-frequency generator 22, the second input 21 to the Y-input of the two-coordinate device 8, and the third input 22 to the output of the generator 3. Shaper 19 with its own output pulses are connected to the control input 23 of the switching element 13 and to the control input 24 of the strobe 5. The output of the low-frequency generator 18 is also connected to the synchronizing input of the synchronous detector 16. Correction circuit 25 connected to the second input of the differential ialnogo amplifier 12, it is recommended to perform a series-connected a correction coil 26, a phase shifting element 27 and amplifier 28 korrektiruschego.

Для обеспечения возможности регистрации дифференциальной магнитной восприимчивости к выходу формирователя 19 импульсов через ключ 29 может быть подключен одновибратор 30. При этом между выходом элемента 13 коммутации и входом селективного усилителя 15 через ключ 31 может быть подключено устройство 32 выборки и хранения, а к Y-входу 14 двухкоординатного устройства 8 через ключ 33 выход делителя 34, входы 35 которого соединены с выходами первого 6 и второго 17 фильтров низких частот. To enable differential magnetic susceptibility to be recorded, a single vibrator 30 can be connected to the output of the pulse shaper 19 through the key 29. At the same time, a sampling and storage device 32 can be connected between the output of the switching element 13 and the input of the selective amplifier 15, and the Y-input can be connected 14 of the two-coordinate device 8 through the key 33, the output of the divider 34, the inputs 35 of which are connected to the outputs of the first 6 and second 17 low-pass filters.

Как показано на фиг.2, формирователь 19 импульсов может быть выполнен на основе двух аналогичных счетчиков 36, 37, подключенный своими выходами к входам сумматора 38. При этом счетный вход 39 счетчика 36 является третьим входом 22 формирователя 19 импульсов, а вход 40 установки счетчика 37 его первым входом 20. Счетный вход 41 счетчика 37 подключен к выходу перестраиваемого генератора 42 формирователя 19 импульсов. Выходом 43 формирователя импульсов служит выход переноса сумматора 38. As shown in figure 2, the pulse shaper 19 can be made on the basis of two similar counters 36, 37, connected by its outputs to the inputs of the adder 38. In this case, the counting input 39 of the counter 36 is the third input 22 of the pulse shaper 19, and the counter installation input 40 37 by its first input 20. The counting input 41 of the counter 37 is connected to the output of the tunable generator 42 of the pulse shaper 19. The output 43 of the pulse shaper is the transfer output of the adder 38.

Входом 21 формирователя импульсов служит вход дифференциатора 44, выход которого соединен с управляющим входом 45 перестраиваемого генератора 42. При таком выполнении формирователя импульсов вход усилителя 2 мощности должен быть связан с выходом генератора 3 не непосредственно, а как показано на фиг.1 пунктиром, через формирователь 19 импульсов. Более конкретно в этом случае вход усилителя 2 мощности подключен к выходу 46 младшего разряда счетчика 36. The input 21 of the pulse shaper is the input of the differentiator 44, the output of which is connected to the control input 45 of the tunable generator 42. With this embodiment of the pulse shaper, the input of the power amplifier 2 should not be connected directly to the output of the generator 3, but as shown by a dotted line through the shaper in FIG. 19 pulses. More specifically, in this case, the input of the power amplifier 2 is connected to the output 46 of the least significant bit of the counter 36.

Прибор работает следующим образом. Переменное напряжение с частотой ω₁ (20-5000 кГц) от генератора 3 непосредственно или через формирователь 19 импульсов поступает на вход усилителя 2 мощности и далее в источник 1 переменного магнитного поля (график А на фиг.3). Источник 1 создает с частотой ω_п (0,1-30 кГц) переменное магнитное поле, перемагничивающее испытуемый образец О (например, пленку размерами 1х1 см). Сигнал, пропорциональный напряженности Н переменного магнитного поля, формируемый датчиком 4 поля, посредством стробоскопа 5 и первого фильтра 6 низких частот преобразуется в медленно меняющееся напряжение, пропорциональное мгновенной величине напряженности Н в определенной фазе цикла перемагничивания (определяемой спадом импульса на управляющем входе 24 стробоскопа 5) и поступает на Х-вход 7 двухкоординатного устройства 8 отображения.The device operates as follows. An alternating voltage with a frequency of ω ₁ (20-5000 kHz) from the generator 3 directly or through a pulse shaper 19 is supplied to the input of the power amplifier 2 and then to the source 1 of an alternating magnetic field (graph A in Fig. 3). Source 1 creates an alternating magnetic field with a frequency of ω _p (0.1-30 kHz), magnetizing magnetization of the test sample O (for example, a film 1x1 cm in size). The signal proportional to the intensity N of the alternating magnetic field generated by the field sensor 4, by means of a stroboscope 5 and the first low-pass filter 6, is converted into a slowly changing voltage proportional to the instantaneous value of the intensity N in a certain phase of the magnetization reversal cycle (determined by the decay of the pulse at the control input 24 of the strobe 5) and arrives at the X-input 7 of the two-coordinate display device 8.

Индуцированный образцом О переменный магнитный поток Ф наводит ЭДС в измерительно-компенсационных обмотках 9, 10, сигнал с которых поступает во второй усилитель 11. Последовательное и встречное включение двух одинаковых обмоток уменьшает влияние перемагничивающего поля (график Б). Дополнительное снижение уровня помех, особенно актуально при исследовании тонких магнитных пленок, достигается с помощью цепи 25 коррекции. Использование в этой цепи фазосдвигающего элемента 27 позволяет добиться того, что сигнал, снимаемый с корректирующего усилителя 28 (график В), находится в противофазе с остаточным сигналом наводки, поступающим от усилителя 11, и, следовательно, вычитается из этого сигнала в дифференциальном усилителе 12. Разностный сигнал с выхода этого усилителя имеет форму узких импульсов, представленных на графике Г. The alternating magnetic flux Φ induced by sample O induces an EMF in the measuring and compensation windings 9, 10, the signal from which enters the second amplifier 11. Serial and on-line switching of two identical windings reduces the effect of the magnetizing field (graph B). An additional reduction in the level of interference, especially relevant when studying thin magnetic films, is achieved using the correction circuit 25. The use of a phase-shifting element 27 in this circuit allows us to achieve that the signal recorded from the correction amplifier 28 (graph B) is out of phase with the residual pickup signal coming from the amplifier 11 and, therefore, is subtracted from this signal in the differential amplifier 12. The difference signal from the output of this amplifier has the form of narrow pulses shown in graph G.

Порядок прохождения сигнала от дифференциального усилителя 12 на селективный усилитель 15 задается элементом 13 коммутации, который управляется импульсами, поступающими от формирователя 19 импульсов. Как показано на фиг. 1, 2, на вход 22 формирователя 19, совпадающий со счетным входом 39 счетчика 36, поступает синусоидальное напряжение от генератора 3 на частоте ω₁. Одновременно на счетный вход 41 счетчика 37 подаются импульсы от перестраиваемого генератора 42. Частота ω₃ следования этих импульсов выбирается в таких пределах, чтобы выдерживалось отношение 10² ≅ ω₁/ω₃ ≅ 10⁵. В результате суммирования в сумматоре 38 цифровых сигналов, поступающих от счетчиков 36, 37 с выхода 43 переноса сумматора 38, снимаются расширяющиеся прямоугольные импульсы. Длительность этих импульсов увеличивается со скоростью, определяемой частотой (график Д): с появлением очередного импульса на выходе перестраиваемого генератора 42 длительность расширяющихся импульсов увеличивается на фиксированную величину. Когда их длительность станет равной периоду, расширяющиеся импульсы исчезают и цикл может быть повторен.The order of the signal from the differential amplifier 12 to the selective amplifier 15 is set by the switching element 13, which is controlled by the pulses from the pulse shaper 19. As shown in FIG. 1, 2, the input 22 of the shaper 19, which coincides with the counting input 39 of the counter 36, receives a sinusoidal voltage from the generator 3 at a frequency of ω ₁ . At the same time, pulses from the tunable generator 42 are supplied to the counting input 41 of the counter 37. The pulse frequency ω ₃ of these pulses is chosen so that the ratio 10 ² ≅ ω ₁ / ω ₃ ≅ 10 ^{5 is} maintained. As a result of the summation in the adder 38 of the digital signals coming from the counters 36, 37 from the output 43 of the transfer of the adder 38, the expanding rectangular pulses are removed. The duration of these pulses increases at a speed determined by the frequency (graph D): with the appearance of the next pulse at the output of the tunable generator 42, the duration of the expanding pulses increases by a fixed amount. When their duration becomes equal to the period, the expanding impulses disappear and the cycle can be repeated.

При регистрации петли гистерезиса одновибратор 30 отключен от управляющего входа 23 элемента 13 коммутации, связь между усилителями 12, 15 поддерживается в те временные интервалы, когда на выходе формирователя 19 имеются расширяющиеся импульсы. При этом благодаря включению на входе 22 формирователя 19 (т.е. на входе 40 установки счетчика 37) низкочастотного генератора 18, с частотой ω₂ < ω_п (график Е) происходит изменение фазы управляющего сигнала, поступающего на вход 23 элемента 13 коммутации на 180^о (график Д).When registering a hysteresis loop, the one-shot 30 is disconnected from the control input 23 of the switching element 13, communication between the amplifiers 12, 15 is maintained at those time intervals when the output of the former 19 has expanding pulses. Moreover, due to the inclusion at the input 22 of the former 19 (i.e., at the input 40 of the installation of the counter 37) of the low-frequency generator 18, with a frequency of ω ₂ <ω _p (graph E), the phase of the control signal arriving at the input 23 of the switching element 13 changes to 180 ^o (graph D).

Узкополосный селективный усилитель 15 выделяет из поступающего на его вход сигнала первую гармонику на частоте ω₂, которая детектируется синхронным детектором 16, управляемым сигналами низкочастотного генератора 18, и после второго фильтра 17 низких частот медленно меняющееся напряжение, пропорциональное сигналу, с образца в определенной фазе цикла перемагничивания подается на Y-вход 14 графопостроителя.A narrow-band selective amplifier 15 extracts from the signal arriving at its input a first harmonic at a frequency ω ₂ , which is detected by a synchronous detector 16 controlled by the signals of the low-frequency generator 18, and after the second low-pass filter 17, a slowly changing voltage proportional to the signal from the sample in a certain phase of the cycle magnetization reversal is fed to the Y-input 14 plotter.

Фазовый сдвиг импульсов, управляющих работой стробоскопа 5, а также положение спада расширяющихся импульсов, управляющих работой 13 коммутации (т.е. определяющих моменты измерения), относительно регистрируемых напряжений изменяется от 0 до 360^о. За время этого изменения на двухкоординатном устройстве 8 отображения фиксируется полная петля гистерезиса.The phase shift pulses, the strobe control the operation 5 and the position of the expandable decay pulses 13 control the switching operation (i.e., determining the measuring points) concerning the recorded voltage changes from 0 to ^about 360. During this change, a full hysteresis loop is fixed on the two-axis display device 8.

Благодаря введению новых компонентов (формирователя расширяющихся импульсов, синхронного усилителя и др.) обеспечивается эффективное интегрирование сигнала с переходом на более низкую частоту ω₂. При этом использование фазовой коммутации позволяет вдвое увеличить амплитуду полезного сигнала и исключить влияние смещения средней линии. Производная медленно меняющегося напряжения на входе 21 формирователя 19 импульсов, поступающая с выхода дифференциатора 44 на управляющий вход 45 перестраиваемого генератора 42, используется для регулировки частоты этого генератора. Благодаря этому достигается управление скоростью движения или расширения управляющих импульсов, например, их замедление на время слишком быстрого изменения сигнала на выходе фильтра 17. Тем самым обеспечивается удержание полезного сигнала в пределах узкой полосы регистрирующего тракта.Thanks to the introduction of new components (shaper of expanding pulses, synchronous amplifier, etc.), the signal is effectively integrated with the transition to a lower frequency ω ₂ . In this case, the use of phase switching allows you to double the amplitude of the useful signal and eliminate the influence of the midline shift. The derivative of the slowly changing voltage at the input 21 of the pulse shaper 19, coming from the output of the differentiator 44 to the control input 45 of the tunable generator 42, is used to adjust the frequency of this generator. Due to this, control of the speed of movement or expansion of the control pulses is achieved, for example, their deceleration by changing the signal at the output of the filter 17 too quickly. This ensures that the useful signal is kept within a narrow band of the recording path.

Для регистрации дифференциальной восприимчивости к выходу 43 формирователя 19 импульсов посредством ключа 29 подключается одновибратор 30 к селективному усилителю 15 посредством ключа 31 - устройство 32 выборки и хранения. Одновременно посредством ключа 33 Y-вход двухкоординатного устройства 8 отрывается от выхода второго фильтра 17 низких частот и подключается к выходу делителя 34. В этом случае на управляющий вход 23 элемента 13 коммутации поступают короткие импульсы (см. график Ж на фиг.4), соответствующие по времени заднему фронту расширяющихся импульсов, формируемых на выходе формирователя 19. Таким образом, устройство 32 выборки и хранения запоминает сигнал, поступающий на него в момент срабатывания элемента 13 коммутации, и подает его на вход селективного усилителя 15. На Y-вход двухкоординатного устройства 8 поступает сигнал, пропорциональный отношению напряжений, поступающих с выходов второго 17 и первого 6 фильтров низких частот. To register the differential susceptibility to the output 43 of the pulse shaper 19 by means of a key 29, a single vibrator 30 is connected to a selective amplifier 15 by means of a key 31 — a device 32 for sampling and storage. At the same time, using the key 33, the Y-input of the two-coordinate device 8 is detached from the output of the second low-pass filter 17 and connected to the output of the divider 34. In this case, short pulses are sent to the control input 23 of the switching element 13 (see graph G in Fig. 4) corresponding to in time, to the trailing edge of the expanding pulses generated at the output of the former 19. Thus, the device 32 selects and stores the signal that arrives at it at the moment of operation of the switching element 13, and feeds it to the input of the selective amplifier Ithel 15. Y-input XY device 8 receives a signal proportional to the ratio of stresses originating from the outputs 17 of the second and first low pass filter 6.

Рассмотренные варианты работы прибора обеспечивают регистрацию нечетных гармоник петли гистерезиса или дифференциальной магнитной проницаемости. Для регистрации всех гармоник достаточно придать управляющим импульсам форму, показанную на графиках З и И фиг.4 соответственно, т.е. импульсы расширяются (график 3, фиг. 4) или движутся (график И, фиг.4) во время отсутствия сигнала на входе 22 формирователя 19 импульсов (график Г, фиг. 3). The considered options for the operation of the device provide registration of odd harmonics of the hysteresis loop or differential magnetic permeability. To register all harmonics, it is enough to give the control pulses the form shown in graphs 3 and 4 of figure 4, respectively, i.e. the pulses expand (graph 3, Fig. 4) or move (graph And, figure 4) during the absence of a signal at the input 22 of the pulse shaper 19 (graph G, Fig. 3).

Таким образом, предлагаемый прибор позволяет усиливать регистрируемый широкополосный сигнал в узкой полосе, смещенной в направлении низких частот относительно частоты перемагничивания, а также исключить основную часть помех. Тем самым обеспечена возможность применения узкополосного усилителя для точной регистрации очень слабых широкополосных сигналов, соответствующих перемагничиванию тонких магнитных слоев, например, пленок. При этом прибор способен регистрировать как петлю гистерезиса, так и дифференциальную магнитную восприимчивость. Thus, the proposed device allows you to amplify the recorded broadband signal in a narrow band, shifted in the direction of low frequencies relative to the magnetization reversal frequency, and also to eliminate the main part of the interference. This makes it possible to use a narrow-band amplifier for the accurate registration of very weak broadband signals corresponding to the magnetization reversal of thin magnetic layers, for example, films. In this case, the device is capable of detecting both a hysteresis loop and differential magnetic susceptibility.

Claims

1. DEVICE FOR DETERMINING MAGNETIC CHARACTERISTICS, containing a source of alternating magnetic field, the input of which is connected to the output of the power amplifier, with its input connected to the output of the generator, a field sensor, measuring and compensation windings connected in series and opposite and connected to the input of the amplifier, a two-coordinate display unit graphic information, a pulse shaper connected via its output to the control input of the switching element, characterized in that, in order to increase accuracy, it equipped with a stroboscope, two low-pass filters, a correction circuit, a differential amplifier, a low-frequency generator, a selective amplifier, a synchronous detector, while the correction circuit is connected to the first input of the differential amplifier, the second input of which is connected to the output of the amplifier, the output of the generator is connected to the first input of the pulse shaper , the second input of which is connected respectively to the output of the low-frequency generator and the synchronizing input of the synchronous detector, the input of which is connected to the output a selective amplifier, the input of which is connected to the output of the switching element, the additional input of which is connected to the output of the differential amplifier, the output of the field sensor through a stroboscope connected in series, the first low-pass filter is connected to the first input of the two-coordinate graphic information display unit, the second input of which is connected to the third input the pulse shaper and the output of the second low-pass filter, and the output of the pulse shaper is connected to the control input of the strobe.

2. The device according to claim 1, characterized in that, in order to expand the scope by registering differential magnetic susceptibility, the device is equipped with a single vibrator connected between the output of the pulse shaper and the control input of the switching element, a sampling and storage unit connected between the output of the switching element and selective amplifier input, and a divider, the inputs of which are connected to the outputs of low-pass filters, and the output to the second input of a two-coordinate graphic information display unit.

3. The device according to claims 1 and 2, characterized in that the correction circuit contains serially connected correction winding, phase-shifting element and correction amplifier, the output of which is connected to the output of the correction circuit.