SU370561A1 - METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETOTRICTION OF THIN MAGNETIC FILMS - Google Patents

METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETOTRICTION OF THIN MAGNETIC FILMS

Info

Publication number
SU370561A1
SU370561A1 SU1669729A SU1669729A SU370561A1 SU 370561 A1 SU370561 A1 SU 370561A1 SU 1669729 A SU1669729 A SU 1669729A SU 1669729 A SU1669729 A SU 1669729A SU 370561 A1 SU370561 A1 SU 370561A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
field
film
signal
measurement
low
Prior art date
Application number
SU1669729A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Л. Г. Темник витель К. С. Полул П. И. Татарский
Original Assignee
Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени В. И. Ленина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени В. И. Ленина filed Critical Харьковский ордена Ленина политехнический институт имени В. И. Ленина
Priority to SU1669729A priority Critical patent/SU370561A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU370561A1 publication Critical patent/SU370561A1/en

Links

Landscapes

  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)

Description

1one

Изобретение относитс  к технике измерений магнитных свойств ферромагнитных образцов малых сечений, к способам измерени  магнитострикции тонких магнитных пленок и может быть использовано при разработке аппаратуры дл  контрол  параметров тонких магнитных пленок.The invention relates to a technique for measuring the magnetic properties of ferromagnetic samples of small cross sections, to methods for measuring the magnetostriction of thin magnetic films, and can be used in the development of equipment for monitoring the parameters of thin magnetic films.

Известен способ измерени  магнитострикции тонких магнитных пленок, заключающийс  в следующем. Исследуемый образец помещают в высокочастотное пробное поле датчика (измерительной катущки), направленное вдоль оси легкого намагничивани  пленки. Образец подвергают воздействию (перемагничиванию ) низкочастотного синусоидального пол , направленного вдоль оси трудного намагничивани  пленки. Сигнал, снимаемый при этом с датчика, детектируют, усиливают и подают на один из входов осциллографа. На другой вход осциллографа поступает сигнал, пропорциональный величине низкочастотного пол . Магнитострикцию пленки определ ют по величине магнитоупругого параметра (константы ). Дл  этого измер ют рассто ние мелсд|у M.aiKCHiMyMBMiH проницаемости плеики,,полученной на экране осциллографа, в недеформированном и деформированном состо ни х образца . Дальнейшие вычислени  позвол ют определить магнитоупругий параметр и магнигострикцию пленки.A known method for measuring the magnetostriction of thin magnetic films is as follows. The test sample is placed in the high-frequency test field of the sensor (measuring coil), directed along the axis of easy magnetization of the film. The sample is subjected to (magnetization reversal) of a low-frequency sinusoidal field, directed along the axis of the difficult magnetization of the film. The signal taken from the sensor is detected, amplified and fed to one of the oscilloscope inputs. The other input of the oscilloscope receives a signal proportional to the magnitude of the low frequency field. The magnetostriction of the film is determined by the magnitude of the magnetoelastic parameter (constant). To do this, the melsd | m distance from M.aiKCHiMyMBMiH is measured by the permeability of the pulse, obtained on the oscilloscope screen, in the undeformed and deformed states of the sample. Further calculations allow us to determine the magnetoelastic parameter and the film magnetostriction.

Известный способ характеризуетс  невысокой точностью измерени , котора  обусловлена применением осциллографа и необходимостью измерени  линейных размеров на его экране. Погрещность измерени  этим способом равна ±10%. Кроме того, невозможность автоматизации процесса измерени  увеличивает врем  измерени  и не позвол ет применить этот способ дл  множественного или непрерывного контрол .The known method is characterized by low measurement accuracy, which is due to the use of an oscilloscope and the need to measure linear dimensions on its screen. The measurement error in this way is ± 10%. In addition, the impossibility of automating the measurement process increases the measurement time and does not allow this method to be used for multiple or continuous monitoring.

Цель изобретени  - повышение точности измерени  и автоматизации процесса измерени  магнитострикции тонких магнитных пленок .The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy and automate the process of measuring the magnetostriction of thin magnetic films.

Дл  этого по предлагаемому способу низкочастотное поле, направл емое вдоль оси -трудного намагничивани  пленки, создают линейно нарастающим или линейно убывающим по отношению к среднему значению и преобразовывают зависимость проницаемости пленки от низкочастотного пол  во временную зависимость . Сигнал, снимаемый при этом с датчика, дифференцируют и преобразовывают в сигнал пр моугольной формы, который повторно дифференцпруют . Из полученных таким образом сигналов выдел ют управл ющий сигнал, соответствующий переходу сигнала датчика через максимальное значение, который после задержки используют дл  изменени  направлени  низкочастотного пол . О магнитострнкции суд т по приращению среднего значени  низкочастотного пол , возникающего при деформации образца.To do this, according to the proposed method, a low-frequency field directed along the axis of the hard magnetization of the film creates a linearly increasing or linearly decreasing with respect to the average value and transforms the dependence of the film permeability on the low-frequency field into a time dependence. The signal taken from the sensor is then differentiated and converted into a square wave signal, which is re-differentiated. From the signals thus obtained, a control signal is selected that corresponds to the transition of the sensor signal through the maximum value, which, after a delay, is used to change the direction of the low-frequency field. The magnetostriction is judged by the increment of the average value of the low frequency field arising from the deformation of the sample.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства , реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - графики, по сн ющие преобразование зависимости проницаемости пленки вдоль оси легкого намагничивани  от пол  вдоль оси трудного намагничивани : |,л /() во временную зависимость |а,л /(0; на фиг. 3- временные графики, по сн ющие предлагаемый способ измерени .FIG. 1 shows a block diagram of a device implementing the proposed method; in fig. 2 - graphs explaining the transformation of the dependence of film permeability along the axis of easy magnetization on the floor along the axis of difficult magnetization: |, l / () in the time dependence | a, l / (0; in Fig. 3, time diagrams explaining proposed measurement method.

Зависимость магнитной проницаемости пленки вдоль оси легкого намагничивани  от пол  вдоль оси трудного намагничивани  Ят (см. фиг. 2а) имеет максимум при поле вдоль оси трудного намагничивани , равном полю анизотропии пленки Як. Если поле вдоль оси трудного намагничивани  пленки измен ть линейно, дела  его нарастающим или убывающим, как изображено на фиг. 1 б, то проницаемость пленки |1л /(0 измен етс  во времени ио закону, изображенному на фит. 1 0. Эта зависимость |л,л f(0  вл етс  периодической и имеет максимумы в моменты времени (, tz, ts, t), при которых линейно измен ющеес  поле Ят равно полю анизотропии пленки /(Ят). Такое преобразование зависимости (0 во вреМеануоо; зав,и|оимо С:ТЬ М.(0 осуществл югг в предлагаемом способе измерени  магнитострикции тонких магнитных пленок. Оно позвол ет осуществл ть последующие операции над сигналом с датчика, так как этот сигнал  вл етс  функцией времени.The dependence of the magnetic permeability of the film along the easy magnetization axis on the field along the hard magnetization axis Yat (see Fig. 2a) has a maximum when the field along the hard magnetization axis is equal to the anisotropy field of the Yak film. If the field along the axis of the difficult magnetization of the film changes linearly, making it incremental or decreasing, as shown in FIG. 1 b, the permeability of the film | 1l / (0 changes over time and the law shown on fit. 1 0. This dependence | l, l f (0 is periodic and has maxima at time (, tz, ts, t , in which the linearly varying field Yat is equal to the anisotropy field of the film / (Yat). Such a conversion is based on (0 in MeUnooo; head, and | oimo C: Tb M.) (0 carried out yugg in the proposed method of measuring magnetostriction of thin magnetic films. It allows subsequent operations on the signal from the sensor, since this signal is a function of time.

На фиг. 1 изображена блок-схема устройства , реализующего предлагаемый способ измерени .FIG. 1 shows a block diagram of a device implementing the proposed measurement method.

Исследуемый образец или участок образца пленки / помещен в высокочастотное поле датчика 2 и низкочастотное однородное поле, создавае|мое 1кату|щк;ой 3 истоЧНика пол . Катущка 3 питаетс  от управл емого источника 4 линейно измен ющегос  тока. Среднее значение линейно измен ющегос  тока в катущке 3 измер етс  прибором 5 магнитоэлектрической системы. Датчик 2 питаетс  высокочастотным током измерител  приращений индуктивности датчика 6, сигнал Скоторого подаетс  на первое дифференцирующее устройство 7. Сигнал с выхода первого дифференцирующего устройства подаетс  на формирователь 5, а с него - на второе дифференцирующее устройство 9. Выходной сигнал с последнего поступает на схему задержки 10, а после него -на устройство 11 управлени  источником тока. Сигнал с устройства управлени  подаетс  на вход источника 4 тока и измен ет направление изменени  выходного тока источника.The sample under study or a portion of the film sample was placed in the high-frequency field of sensor 2 and a low-frequency homogeneous field created by the first roll of the field; The roller 3 is powered by a controlled source 4 of a linearly varying current. The average value of the linear current in the coil 3 is measured by the device 5 of the magnetoelectric system. Sensor 2 is powered by a high-frequency current measuring the increments of the inductance of sensor 6, the signal of Skotorgo is fed to the first differentiating device 7. The output from the first differentiating device is fed to the driver 5, and from it to the second differentiating device 9. The output signal from the last is fed to the delay circuit 10 and after it is the current source control device 11. The signal from the control unit is fed to the input of current source 4 and changes the direction of change of the output current of the source.

Способ измерени  магнитострикции тонких магнитных пленок заключаетс  в следующем.A method for measuring the magnetostriction of thin magnetic films is as follows.

Образец пленки помещают в высокочастотное поле датчика и в низкочастотное поле. Низкочастотное поле создают линейно измен ющимс  и преобразовывают зависимость проницаемости пленки от этого пол  во временную зависимость. При нарастании низкочастотного пол  Ят от нул  (см. фиг. 3,е) проницаемость пленки |Ял также нарастает (см. фиг. 3,а). В момент времени ti (см. фиг. 3) низкочастотное поле становитс  равным полю анизотропии пленки Я, а проницаемость пленки (Лл достигает своего максимального значени  (см. фиг. 3,а). Дальнейшее возрастание низкочастотного пол  приводит к уменьшению проницаемости пленки. Так как образец пленки / помещен в поле датчика 2, то индуктивность этого датчика, а также выходной сигнал измерител  приращений индуктивности датчика измен ютс  по тому же закону, что и проницаемость пленки, т. е. на вход дифференцирующего устройства 7 подают сигнал (см. фиг. 3,а), который дифференцируют дифференцирующим устройством 7 п получают сигнал (см. фиг. 3,6), который формирователем 5 преобразуетс  в сигнал пр моугольной формы (см. фиг. 3,в).The film sample is placed in the high-frequency field of the sensor and in the low-frequency field. The low frequency field is created to vary linearly and transform the dependence of film permeability on this field into time dependence. As the low-frequency field Yat rises from zero (see Fig. 3, e), the permeability of the film | Yal also increases (see Fig. 3, a). At time ti (see Fig. 3), the low-frequency field becomes equal to the anisotropy field of the film I, and the permeability of the film (Ll reaches its maximum value (see Fig. 3, a). A further increase in the low-frequency field leads to a decrease in the permeability of the film. So As a sample of the film is placed in the sensor 2 field, the inductance of this sensor, as well as the output signal of the sensor increment inductance meter, changes according to the same law as the film permeability, i.e., the input of the differentiator 7 is signaled (see FIG. . 3, a) The signal is differentiated by the differentiating device 7 p (see Fig. 3.6), which is converted by the shaper 5 into a square-shaped signal (see Fig. 3, c).

В момент времени i, сигнал на выходе дифференцирующего устройства 7 равен нулю, а на выходе формировател  8 изменитс  пол рность выходного сигнала на противоположную . Выходной сигнал формировател  8 подвергают повторному дифференцированию устройством 9 и получают сигнал (см. фиг. 3,г), который аадержикают «а щрем  з (см. фиг. 3,д).At time i, the signal at the output of the differentiator 7 is zero, and at the output of the imaging unit 8, the polarity of the output signal changes to the opposite. The output signal of the imaging unit 8 is subjected to re-differentiation by the device 9 and receive a signal (see Fig. 3, d), which is detained "with a pair of g (see Fig. 3, d).

На фиг. 3,д изображены сигналы только отрицательной пол рности, которые используютс  в качестве управл ющих сигналов. Таким образом, в момент времени + ts сигнал с выхода схемы 10 задержки подают на устройство П управлени  источником тока. Выходной сигнал с этого устройства воздействует на управл емый источник 4 линейно измен ющегос  тока. В момент времени 2 (см. фиг. 3,е) измен етс  направление изменени  тока и пол  Ят - ток и поле начинают убывать.FIG. 3, e, only negative polarity signals are shown, which are used as control signals. Thus, at the time point + ts, a signal from the output of the delay circuit 10 is supplied to the device P to control the current source. The output signal from this device affects the controlled source 4 of a linearly varying current. At time 2 (see Fig. 3, e), the direction of change of the current changes, and the field Yat - the current and field begin to decrease.

Начина  с момента времени tz под воздействием убывающего пол  Ят (см. фиг. 3,е) проницаемость пленки цл начинает возрастать (см. 3,а).Starting from the moment of time tz under the influence of the decreasing floor Yat (see Fig. 3, e), the permeability of the film of the CL begins to increase (see 3, a).

Процесс повтор етс . В момент времени 4 вырабатываетс  управл ющий сигнал (см. фиг. 3,г), а в момент времени /4 зН-4 поле Ят снова измен ет направление изменени  - оно возрастает. В дальнейщем процесс повтор етс .The process is repeated. At time 4, a control signal is produced (see Fig. 3, d), and at time 4 / 4H-4, the field Yt again changes the direction of change — it increases. The process is then repeated.

Таким образом, поле Ят будет линейно измен тьс , т. е. нарастать или убывать, по отношению к своему среднему значению. Среднее значение этого пол  Ят.ср равно полю анизотропии пленки Як.Thus, the field Yt will vary linearly, i.e., increase or decrease in relation to its mean value. The average value of this field is equal to the anisotropy field of the Yak film.

Величину среднего значени  измер ют прибором магнитоэлектрической системы, который градуируют непосредственно в значени х пол .The magnitude of the average value is measured with a magnetoelectric system, which is calibrated directly in the field values.

Дл  измерени  магнитострикции в образце создают деформацию различными способами в зависимости от конкретного образца, который подвергают исследованию. Она может быть создана, например, путем приложени  раст гивающего или сжимаюшего усили , или путем изгиба подложки, на которую нанесена пленка. При деформации образца пленки измен етс  ее поле анизотропии. Это приводит к изменению среднего значени  (приращению) низкочастотного пол  Ят. По знаку приращени  среднего значени  пол  Я.ср суд т о знаке магнитострикции пленки, а по величине приращени  - о величине магнитострикции. Знак и величину приращени  пол  отсчитывают непосредственно по прибору 5, включенному в цепь источника пол . Предмет изобретени  Способ измерени  магнитострикции тонких магнитных пленок с одноосной анизотропией по магнитоупругому параметру воздействием на исследуемый образец пленки высокочастотного пробного пол , направленного вдоль оси легкого намагничивани  пленки, и низкочастотного пол , направленного вдоль оси трудного намагничивани  пленки, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности измерени  и автоматизации процесса измерени , низкочастотное поле создают линейно нарастающим или линейно убывающим по отнощению к своему среднему значению и преобразовывают зависимость отр огаицаемости пленки, от низкочастотного пол  во временную зависимость; сигнал, снимаемый при этом с датчика, дифференцируют п преобразовывают в сигнал пр моуголъной формы, который повторно дифференцируют , из полученных сигналов выдел ют управл ющий сигнал, соответствующий переходу сигаала датчика через свое максимальное значение, который после задержки используют дл  изменени  направлени  низкочастотного нол  и по приращению среднего значени  низкочастотного пол , возникающего при деформации образца, суд т о магнитострикции .In order to measure the magnetostriction in the sample, deformation is created in various ways depending on the particular sample being tested. It can be created, for example, by applying a tensile or compressive force, or by bending the substrate on which the film is applied. When a sample of a film is deformed, its anisotropy field changes. This leads to a change in the average value (increment) of the low frequency field Yat. By the sign of the increment of the mean value of the field Ya.sr, the sign of the magnetostriction of the film is judged, and by the value of the increment - of the magnitude of the magnetostriction. The sign and magnitude of the increment of the field is counted directly on the device 5, included in the source circuit of the field. Subject of the Invention A method for measuring magnetostriction of thin magnetic films with uniaxial anisotropy in a magnetoelastic parameter by acting on a test film sample of a high frequency test field directed along the axis of easy magnetization of the film, and a low frequency field directed along the axis of difficult magnetization of the film, so that measurement and automation of the measurement process, the low-frequency field creates a linearly increasing or linearly decreasing with respect to its mean frontier edge value and convert dependence Neg ogaitsaemosti film from the low-frequency field in the time dependence; the signal taken from the sensor is differentiated and converted into a signal of a regular waveform, which is re-differentiated; from the received signals, a control signal is selected that corresponds to the transition of the sensor signal through its maximum value, which after the delay is used to change the direction of the low-frequency zero and an increment in the mean value of the low frequency field arising from the deformation of the sample is judged on magnetostriction.

HrHr

ee

rr

IIIIII

i..,i ..

i-Hi-h

T7IT7i

ТP rTP r

f, tz ij if, tz ij i

SU1669729A 1971-06-11 1971-06-11 METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETOTRICTION OF THIN MAGNETIC FILMS SU370561A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1669729A SU370561A1 (en) 1971-06-11 1971-06-11 METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETOTRICTION OF THIN MAGNETIC FILMS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU1669729A SU370561A1 (en) 1971-06-11 1971-06-11 METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETOTRICTION OF THIN MAGNETIC FILMS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU370561A1 true SU370561A1 (en) 1973-02-15

Family

ID=20479190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU1669729A SU370561A1 (en) 1971-06-11 1971-06-11 METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETOTRICTION OF THIN MAGNETIC FILMS

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU370561A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739161C1 (en) * 2020-04-07 2020-12-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of measuring magnetostriction of thin films

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2739161C1 (en) * 2020-04-07 2020-12-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого" Method of measuring magnetostriction of thin films

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3722782A1 (en) Magnetic induction particle detection device and concentration detection method
CN1015072B (en) Method and apparatus for non-destructive materials testing and magnetostructural materials investigations
US4290313A (en) Electromagnetic flowmeter system
SU370561A1 (en) METHOD OF MEASUREMENT OF MAGNETOTRICTION OF THIN MAGNETIC FILMS
CN108896654A (en) Energy consumption fact measurement method based on piezoelectric sound wave resonant transducer
RU2805248C1 (en) Device for measuring the magnetic characteristics of a ferromagnet
SU849061A1 (en) Method of multi-parameter checking
RU2647180C1 (en) Coating thickness measuring device
SU789950A1 (en) Method of graduating stroboscopic apparatus for measuring magnetic flux increment
SU1420510A1 (en) Method of electromagnetic inspection of ferromagnetic materials
SU1112328A1 (en) Device for determination of ferromagneic material magnetic characteristics
RU2238572C2 (en) Attachable ferromagnetic coercimeter
SU773543A1 (en) Coersivity measuring method
SU855569A1 (en) Method of determining dynamic curves of ferromagnetic material reversal of magnetization
RU1817028C (en) Method for testing polarization-optical transducers of alternating and pulse electric and magnetic values
SU892388A1 (en) Coercive force measuring method
SU1702285A1 (en) Apparatus for nondestructive control of heat treatment quality
SU737897A1 (en) Method of measuring coercive force of thin cylindrical magnetic films
SU987506A1 (en) Device for checking ferromagnetic material article mechanical properties
SU1114938A1 (en) Method of measuring mechanical stresses in ferromagnetic objects
SU920598A1 (en) Method and device for determination of material magnetic characteristics
SU1368765A1 (en) Method and apparatus for checking physico-mechanical properties of ferromagnetic articles
SU444141A1 (en) Device for determining dynamic magnetization reversal curves for samples from ferromagnetic materials
SU210904A1 (en) METHOD OF MEASUREMENT OF THE SIZE OF THE FIELD OF A UNOXIAL ANISOTROPY OF A FERROMAGNETIC FILM
SU907480A1 (en) Device for measuring differential reversible and non-reversible magnetic permeability