SU1024814A1 - Спектрометр магнитного резонанса дл изучени распределени магнитных центров по поверхности плоского образца - Google Patents

Description

1 Изобретение относитс  к технике магнитного резонанса и может быть использовано в приборостроительной промышленности при разработке устройств контрол  параметров материалов , содержащих магнитные, центры , например ферромагнитных пленок желе зоиттриевых гранатов, структур с магнитными доменами, парамагнитных кристаллов.. Известен спектрометр магнитного резонанса, содержащий блок получени магнитного пол , блок регистрации сигнала резонанса и блок сверхвысо кой частоты ( СВЧ ) с измерительной  чейкой в виде объемного резонатора с устройством перемещени  исследуемого образца внутри резонатора вдол его оси. Спектрометр обеспечивает возможность контролировать распреде ление магнитных центров по длине магнитного образца ограниченного сечени  1 Недостатком известного спектрометра  вл етс Низка  чувствительность и разрешающа  способность .к на личию магнитных центров. Наиболее близким техническим решением к изобретению  вл етс  спект метр магнитного резонанса дл  изучени  распределени  магнитных центров по поверхности образца, содержащий блок СВЧ с измерительной  чейкой с отверстием в боковой стенке и расположенным снаружи напротив отверсти  координатнь М столиком с исследуемым образцом 2j . Недостатком известного спектромет ра  вл етс  низка  чувствительность при относительно высокой разрешающей способности. Повышение разрешающей способности регистрации распреде лени  магнитных центров по поверхности плоского образца больших размеро обеспечиваетс  в известном спектрометре с помощью уменьшени  размеров излучающего отверсти  в стенке объем ного резонатора и наружным по отношению к резонатору перемещением измер емого образца, что однако приводит к уменьшению мощности СВЧ, подводимой к ограниченному участку образца, т.е. снижаетс  кожффициент магнитного заполнени  измерительной  чейки, и следовательно, уменьшаетс  чувствительность спектрометра Целью изобретени   вл етс  повышение чувствительности при высокой разрешающей способности. 4 Поставленна  цель достигаетс  тем, что в спектрометре магнитного резонанса дл  изучени  распределени  магнитных цетнров по поверхности плоского образца, содержащем блок СВЧ с измерительной  чейкой с отверстием в боковой стенке и расположенным снаружи напротив отверсти  координатным столиком с исследуемым образцом, измерительна   чейка выполнена в виде замкнутого с одного конца пр моугольного волновода, а у отверсти , расположенного в широкой стенке волновода на половине волны от замкнутого конца, помещена изолированна  от стенок волновода пластинка с высокой электропроводностью. .На фиг., 1 показана функциональна  схема предлагаемого спектрометра , на фиг. 2 - распределение электрических и магнитных полей СВЧ у отверсти ; на фиг. 3 и 4 - варианты конструктивной реализации боковой стенки измерительной  чейки с отверстием . Спектрометр содержит генератор СВЧ 1, циркул тор 2, детектор 3, широкую стенку 4 пр моугольного волновода с волной Н, , настроечный штырь 5i отверстие 6 на широкой стенке волновода, пластинку 7 с высокой электропроводностью, например, из меди , короткозамыкающий поршень 8, полюсные наконечники 9 электромагнита спектрометра, трехкоординатный столик 10 с возможностью перемещени  по трем координатам относительнр отверсти  6с пластинкой 7, исследуемый плоский образец Tl, закрепленный на столике 10, изолирующую диэлектрическую пластину 12, контур 13 модул ции магнитного пол . Измерительна   чейка (фиг. 1) выполнена не в виде объемного резонатора , а в виде замкнутого с одного конца пр моугольного волновода, и отверстие 6 измерительной  чейки расположено на половине длины волны , от замкнутого поршнем 8 конца пр моугольного волновода на его широкой стенке 4 и содержит электропровод щую пластинку 7, изолированную от стенок волновода. На фиг. 2 показано образование . ри возбуждении колебаний типа Не аксимумом компоненты - .Н. на половие длины волны от залкнутогр конца олновода специфиче9кого малогабарит310 ного резонатора СВЧ с сосредоточенной емкостью, возникающей между провод щей пластинкой 7 и широкой стенкой k волновода у краев отверсти  6, благодар  чему имеет место концентраци  электрической компоненты Е пол  СВЧ; Магнитна  компонента Н пол  СВЧ генератора 1 концентрируетс  при возбуждении волны вокруг металлической пластинки 7, т.е. в ограниченной части образца 11, и имеет направление, перпендикул рное направлению посто нного магнитного пол  Н... что принципиально дл  реализации  вг лени  магнитного резонанса. Таким образом , в предлагаемом устройстве излучающим магнитное поле СВЧ элементом по существу  вл етс  не отверстие,6 а малогабаритна  провод ща  пластин-. ка 7 вокруг которой концентрируетс  благодар  резонансу, больша  часть энергии генератора СВЧ 1. . Провод ща  пластинка 7(Фиг. 3) может закрепл тьс  относительно отверсти  6 с помощью диэлектрической пластины 12, фиксируемой внутри волновода . На фиг. представлен вариан планарного креплени  пластинки 7 на внешней поверхности волновода над отверстием .6, причём пластинка 7 и модул ционный контур 13 сформированы методом печатного монтажа на изолирующей диэлектрической пластинке 12. Спектрометр магнитного, резонанса работает следующим образом. Мощность СВЧ от генератора 1 фиг. 1) поступает через модул тор 2 в измерительную  чейку по волноводу и концентрируетс  в отверстии 6 у эпект(эопровод щей пластинки 7, сое-40

редотачива сь в ограниченной части исследуемого плоского образца 11 вследствие образовани  единой малогабаритной резонансной системы: измер емый участок образца 11 - отверстие . 6 с пластинкой 7..

Размеры излучающего отверсти  6 и пластинки 7 определ 1ртс , исход  ) из требуемой ,разрешающе1Й способности, значени  рабочей частоты генератора 1, диэлектрической и магнитной проницаемостей материала измер емого образца 11, а также могут уточн тьс  экспериментально в процессе настройки по максимальному поглощению мощности СВЧ минимуму тока детектора 3). Настройка указанной системы в резонанс с частотой генератора 1 с целью обеспечени  оптимального

метра при высокой разрешающей способности .

Предлагаемое изобретение расшир ет возможность контрол  распределени  магнитных центров в тонкослойных ферромагнитных и подобных им структурах , широко используемых, в современной СВЧ микроэлектронике и вычислительной технике. Кроме того, на основе предлагаемого решени  возможно построение высокоэффективных малогабаритных измерительных  чеек дл  исследовани  конденсированных при низких температурах веществ, на пример атомарного водорода, непосредственно на провод щей пластинке излучателе , а также построени  спектрои етров дл  регистрации фотомагнитных  влений. уровн  поглощени  СВЧ энергии в образце и оптимального тока детектора 3 осуи есТвл етс . коррекцией зазора между поверхностью образца 11 и пластинкой 7 с прмощью столика 10 и регулировкой настроечного штыр  5 и короткозамкнутого поршн  8. Возникающее в ограниченном участке образца И напротив пластинки 7  вление магнитного резонанса, благодар  одновременному воздействию посто нного магнитного пол  HQ в зазоре наконечников 9 и перпендикул рного к нему переменного пол  СВЧ Н, рузывает поглощение мощности СВЧ в образце и фиксируетс  детектором 3. Регистраци  распределени  магнитных центров по плоскости образца 11 осуществл етс  с помощью перемещени  координатного столика 10 в плоскости ух, совпадающей с широкой стенкой k волновода и параллельной полюсным наконечникам 9В отличие от известного устройства , в котором измерительна   чейка образована объемным резонатором с распределенной по его объему магнитной компонентной H;j и интенсивность компоненты Щ в месте расположени  измер емого образца у излучающего отверсти  невысока, в предлагаемом устройстве магнитна  энерги  генератора СВЧ концентрируетс  в ограниченной части образца напротив провод щей пластинки - излучател  Н. Вследствие этого существенно возрастает эффективный коэффициент магнитного заполнени  измерительной  чейки и тем самым обеспечиваетс  повышение чувствительности спектроФцг .2

уууол.ууу/уЯ 1л ц/ Л l xxx/v oy«y w|/

УУУхУУУХ

i 2 | 2 IIIII ZII I 3IZi«Z2ZiZI ZZZii 2j3i

у УХ оХ ууух/х уо /гл /уУ у уСооУ/уууУ х;)О

и

Ф«г.5

Л

S1

мшмш ПнвмнИКмХмшм

Ьы

«л

f

й

Claims (1)

1. СПЕКТРОМЕТР МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ

   МАГНИТНЫХ ЦЕНТРОВ ПО ПОВЕРХНОСТИ ПЛОСКОГО ОБРАЗЦА, содержащий блок сверхвысоких частот с измерительной ячейкой с отверстием в боковой стен-.. кё и расположенным снаружи напротив отверстия координатным столиком с исследуемым образцом, о т л имеющийся тем, что, с целью повышения чувствительности при высокой разрешающей способности,, измерительная ячейка выполнена'в виде замкнутого конца прямоугольного волновода, а у отверстия, расположенного в широкой стенке волновода на половине длины волны от замкнутого конца, помещена изолированная от стенок' гволновода пластинка с высокой электропроводностью.

   1 _л 1 3 • -И-

   Т 1024814 2