SU536449A1 - Устройство дл измерени параметров цилиндрических тонких магнитных пленок - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  качества и -свойств ферромагнитных |материалоВ и предназначено дл  измерени  параметров цилиндрических тонких магнитных пленок (ЦТМП). Известны устройства дл  измерени  магнитных свойств феррО|Магнитных пленок, в кото,рых дл  исследовани  магнитных параметров цилиндрических ферромагнитных лленок используетс  ад&ридиальный и экваториальный и Магнитооптические эффекты Керрм В этих устройствах .используетс  динамический метод измерени , что лозвол ет непосредственно наблюдать петли гистерезиса на экране осциллОГрафа, сн тые при «амапничивании участков пленки вдоль легкого и трудного -направлений. Из этих петель опреде . коэрцитивную силу (Не) и поле анизотронии (Нк). Однако о-пределение пара.метров участков ЦТМП на экране осциллографа по нетл м гистерезиса, а также наблюдение сигнала считывани  € пленки на экране осциллографа в известных устройствах приводит к тому, что процесс измерени  при этом длителен и T04HOiCTb его зависит от фиксации оператором контрольных точек на экране осциллографа. Известен так}ке прибор дл  измерени  пол1Я анизотропии (Пк) участков цилиидрических тонких магнитных пленок, содержащий генератор синусоидального напр жени , усилитель мощности, проходной датчик и избирательный усилитель, соединенные последовательно , а также модул тор, выход которого Подключен к усилителю -мощности, и блок регистрации {2. Однако неоднозначиость моменто-в сраба тывани  спусковой схемы сравнени  блока регистрации от текущего значени  амплитуды напр жени  третьей гармоники при одних и тех же значени х нол  анизотропии участков пленки из-за разброса их магнитных свойств (индукции В), определ ющих амплитуду текущего значени  наир жени  третьей гармоники вторичной э. д. с., не обеспечивает достаточной точности результатов контрол . Цель изобретени  - повышение точностн. Достигаетс  это тем, что устройство дл  измерени  параметров цилиндрических тонких магнитных пленок, содержащее генератор синусоидального напр жени , усилитель мощности , Проходной датчик и избирательный усилитель, соединенные последовательно, -i также модул тор, выход которого подключет к усилителю мощности, и блок регистрации, снабжено последовательно соединенными фор мирователе.м управл ющего напр жени , управл емым ключом, последовательно соединенными вторым формирователем управл ющего напр жени  н Вторы,м источником нама ГН1 Ч1-1 вающего тока, причем «ход первого формировател  подключе/н к выходу избирательного усилител , вторые входы управл емых -ключей подключены к Выходу усилител  мощ.ности, -выход л-ервого ключа, соединенный с входОМ второго фо-рмир.овател  подключен к одному входу блока регистрации, а выход другого ключа нодключен к другому входу бл-ока регИСтрацнн, один выход истоминка  амагнИчивающего тока подключен к входу модул тора, а другой выход источника намарничнвающего тока и выход блс-ка регистрации ;ладключены к 1контролируемо.му образцу.

На фиг. 1 нриведеиа блок-схема устройства; иа фиг. 2, а нзображена крива  нагмагннчи-вани  нленки -но оси легкого амагн 1чивани  и график из1менен:и  магнитных полей по этой крнвой при измерении коэрцитивной силы (Н-с) и на фиг. 2, б-крива  намагнич-ивани  нленки по оси трудного намагничи-ва1ШЯ и график из-менени  :во времени амплитуды синусоидального намагничиваюш его пол : -на фиг. 3 приведена временна  диаграмма напр ж-ений в различных функциональных узлах устройства, по сн юща  работу схемы.

Блок-схема устройства (-см. фиг. 1) содержит генератор -сидусоидального налр жениу, /, усилитель 1МОИДНОСТН 2, проходной датчик 3, избирательный усилитель 4, модул тор 5, п-ервый формирователь упрачл ю.щего напр жени  6, иервый упразл емый ключ 7, второй фо-рмирователь управл ющего напр жени  5, второй управл емый ключ 9, источник намагничи-вающего тока JO, блок регистрации Л и схему включени  образца ЦТМП 12 с контактными зажимами 13 и 14, образцом ЦТМП J6 и резистором 16.

Устройство работает следующим образом.

С помощью источника намагничивающего тока 10 создаетс  импульс кругового магнитнаго нол  вокруг образ-ца ЦТМП в нанравЛ6НИИ легкого намагничиваии  (см. фи-г. 2, а) и намагничивающего плеику до насыщени  3 одно из устойчивых состо ний, а также запускаетс  модул тор 5, осуществл ющий .пилообразную модул цию намаг ичивающего тока.

G помощью генератора Л усилител  мощности 2 и датчика 3 создаетс  переменное СЕнусаидальное иоле (см. фиг. 2, б), перемагничивающее испытуемые участки пленки, при иомещении образца ЦТМхП в отвер-стие датчи1ка , до насыщени  вдоль трудной оси намагличивани .

-При воздействии на участок пленки намагничивающего нол  Нт индукци  (В) в ней будет из.мен тьс  по гармоническо.му закоиу только на линейном участке жривой намагничивани . . На втором участке кривой (в насыщении ) индукци  в пленке не будет измен тьс  по -гар;м-0)НИческОМу закону и в ее составе по в тс  гармонические составл ющие. В составе -иапр жени  вторичной обмотки

датчика 3 также ло в тс  высшие гармоники , из которых наибольшей амплитудой обладает треть  гармоиика.

Момент по влени  в составе индукции участков пл-енки и в напр жении вторичной об.мотки датчика 3 высших гармони/к при нере-магничиваиии пленок синусоидальным нолем вдоль трудной оси нама-гни-чивани  до насыщени  свидетельствует о величине намагничивающего пол , равного полю ал зотропии.

Дл.  измерени  используетс  напр жение, пропорциональное намгничивающему току, создающему е  роходн-ом датчике 3 -намагничивающее ноле, и регистрируетс  амплитуда этого на.нр жен-и  в момент, когда намагн чивающее поле при перемагничивании участков пленки до насыщени  в трудном нааравлепии достигает значени , рав,но-го нолю а;;. зотропии участков плешои и в составе напр жени  вторичной об-мотки датчика ло вл ютс  .гармонические составл ющие, и,з которых выдел етс  треть  га-р1моника и фиксируетс  начало непрерывното роста амплитуды ее текущ .его значен1и .

Так как намапничивающее поле лри перемагничивании участков плеН|КИ до насыщ&ни  вдоль трудной oiCH намагничивани  измен етс  по амллитуде, вследствие модул ции намагничивающего тока (см. фиг. 2,6), то его величина в определенный .момент достигает значени , равного полю анизотропии.

Посто нный ток регулируемой вели п-щы с выхода блока регистрации 1J иоступает в образец ЦТМП и создает круговое магнитное пол-е иротивоположной нол рн-ости импульсному полю, -созданному током источника 10. Происходит разрушение остаточной индукции илеики вдоль оси легкого намагничивани  (см. фиг. 2, и) и уменьшение напр жени  третьей гармоники вто-ричной э. д. с.

При разрушении до иул  остаточной иидукции нленки ло оси легкого намагничивани  посто нным полем регулируемой величины , перемагничивани  пленки по оси трудного намагничивани  переменным синусоидальным полем не происходит н гармонических составл ющих в индукции пленки не по вл етс . Гармонических составл ющих во вторичной э. д. с., обусловленных потоком перемагничивани  нлен-ки, также -не по вл етс .

Таким образом момент отсутстви  гармонических составл ющих в индукции плен-ки и во вторичной э. д. с. при леремагвичивалии пленки -синусоидальным нол-ем по оси трудного на-магничивани  и -разрушении до нул  остаточной индукции пленки оосто нным -полем ло оси легкого  амагн-нчиващи  свидетельствует о величине разрушающего пол , равного ко-эрцитивной силе пленки (см. фиг. 3, в).

Напр жение, пропорциоиальное намагничивающему току с -выхода усилител  мощности 2, иоступает на вход управл емых ключей 7 и 9, к-оторые в зависимости от условий работы формирователей 6 и 8, пропускают или задерживают -прохождение этого напр жени  па соответствующие входы блока регистрации 11.

Дл  азтоматн-вской регистрации амплитуды напр жени , прапорционального иамагн чивающему току, когда пама гничизающес поле достигает значени , равного  олю анизотролни (Нс) плепки, а также регистрации TOiKa, создающего iKpyrosoe поле .по оси легкого иамагничиваки  и разрущающее до остаточную индукцию .пленки вдоль этой оси и соогветствующее коэрцитивной силе (Нс) нленки, треть  гармо ника из «агпр жени  вторичной обМотки датчика 3 выдел етс  и усиливаетс  из5ирательпы:М уси.тителем 4, цреобразуетс  формирователем 6 в напр жение , управл ющее работой ключа 7, причем олорный уровень этого напр жени  определ етс  началом пепрерьгеното роста амплитуды текущего значени  нааТр жени  третьей гармоники.

При отсутствии напр жени  третьей гар1Мопик1И .иа выходе избирательного усилител  4 управл емый ключ 7 открыт и напр жение, пропорциональное на.матничи.вающему току с выхода усилител  мощности 2 через ключ 7 поступает ла формирователь 8 и на один из входов блока регистрации //. |При этом на выходе формировател  8 ио зите  уиравл ющее напр жение (см. фиг. 3, е), которое закроет (КЛЮЧ 9, н напр жение с выхода усилител  мощности 2 через ключ 9 .на другой вход блока регистраци.и 11 проходить не будет.

При воздейст1В(ии .на управл емый ключ 7 упра.вл ющего напр жени  с выхода формировател  6 (см. фиг. 3, г), прохождение через ключ 7 напр жени , пропорционального намагничивающему току с выхода усилител  2, прекращаетс  (см. фиг. 3, д).

Амплитуда сигнала на выходе управл емого клЕОча 7 (см. фит. 3, д в момент начала непрерывного роста ам-плитуды текущего значени  третьей гар.мо.ними вторичной э. д. с. соответствует величине намагничивающего пол , равного полю анизотропии участков пленки.

Этот сигнал  вл етс  синусоидальным и при непрерывной мо.дул :ции намагничивающего тока с мен ющейс  амплитудой, т. е. повтор ет форму напр жени  на входе управл емого 1ключа 7. Сигнал измер етс  в блоке регистрации // схемой измерени  выходного вольтметра (амплитудного), который реатирует иа среднее значение амплитуды каждого .поступившего с выхода управл емого ключа 7 уровн  сигнала и зарегистрирует наибольщее его значение в .момент начал.непрерывного роста амплитуды текущего значени  папр жен.и  третьей гармоники вторичной э. д. с. Прп непрерывной модул ции нама .гничивающего тока измерение сигнала «а овыходе управл емого ключа 7 происходит с частотой модул ции.

образом поле анизотропии (Нк) участков цилиндрических тонких магнитных

ПленО|К числецно paiBHo амплитуде намагпи1:и:вающего пол  в момент по влени  в палр жен .ии вторич.ной обмотки датчика 3 третьей гармоники и начала непрерывного роста

а.м.пл.итуды ее текущего з.начени  после по злепи  ее на -выходе избирательного усилител  4 .и из.мер етс  через измерение амплитуды напр жени  пропо.рционального намагнич .Ивающе.му току.

В то врем  как ключ 7 закрываетс , ключ

9 открываетс , так ка.к после закрывани  ключа 7 управл ющего напр жени  на выходе формировател  8, которое воздействует на ключ 9, не будет (см. ф.иг. 3, е).

5 Напр жение с выхода усилител  мощности 2 через открытый ключ 9 поступает в блок регистрации -Ы (см. фит. 3, ж), где преобразуетс  в посто нный ток и с выхода блок.1 регистрации // подаетс  в образец ЦТМП /5

0 (см. фиг. 3, з). Этот ток создает 1круговое поле .по оси легкого на;ма1гпичивани  и противоположное пол рности импульсного пол , созданного током источника 10. Поле посто 1Н;ного тока разрущает остаточную индукци1с

5 пленки вдоль оси легкого намагничивани  (см. фиг. 2, а), что приводит .к уменьшению нанр жени  третьей гармоники вторичной э. д. с. на выходе избирательного усилител  4 (см. фиг. 3,0). При разрущенаш до нул 

30 остаточной индукции пленки (см. фиг. 2, а), по оси легкого иамагнич.иваии , иерематничивани  пленки но оси трудного на матничиванп  переменным синусоидальным полем не происходит и напр жение третьей гармоники

5 вторичной э. д. с. на выходе избирательного усилител  4 уменьщаетс  до нул  (см. фиг. 3, б). При этом управл ющее напр жение на выходе формировател  6 отсутствует и ключ 7 открываетс . Напр жение с выхода усилител  мощности 2 через ключ 7 поступает на формирователь 8, на выхо.де которого по вл етс  управл ющее напр жение, и закрывает ключ 9. Прохождение нанр жени  с выхода усилител  мощности 2 на блок регистрации

5 и через ключ 9 прекращаетс  и круговое иоле, разрушающее остаточную ипдукцию пленки по оои легкого намагн.ичИ|Ва|Ни  исчезает . Образец ЦТМП 15 готов ,к на.магничиванию его ПО оси легкого намагничивапи 

0 импульсом пол , создаваемого током от источника 10.

Амплитуда тока на выходе блока регистрации // В момент уменьшени  до нул  напр . жени  третьей гармоники .вторичной э. д. с.

55 на выходе избирательного усилител  4 соответствует 1величиЦе пол , .разрушающего о.статочпую намагниченность пи оси легкого намагничивани , равного коэрцитивной силе (Нс) участков пленки.

0 Этот ток измер етс  в блоке регистрации через измерение пропорциональной ему амплитуды неременного синусоидального напр жен .и , которое измер. етс  в блоке регистрации 11 схе;М.ой выходного вольтметра, .кото5 рый реагирует на среднее значение каждого поступившего с выхода упрЭгЕл емого ключа 9 уровн  сигнала и зарегистрирует наибольшее его значение в момент умепьшени  до нул  напр жени  третьей гармоники вторичной э. д. с. на выходе «збирательпого усилител  4. При непрерывной модул ции намагвичаваюшего тока измерение сигнала на выходе ключа 9 происходит с частотой модул ции . Таким образом коэрцитивна  сила (Не) участков цилиндрических топких магниъных пленок численно ра;В;на амллитуде кругового пол  посто нного тока, иЗ|Мен юш,егос  по величине, в момент уменьшени  напр жени  третьей гармоники вторичной э. д. с. на выходе избирательного усилител  4 до нул , и определ етс  посредством измерени  амилитуды напр жени , пропорционального току, создающему круговое поле и разрушающее до нул  остаточную индукцию пленки но оси легкого намагничивани . Таким образом измеренные блоком регистрации // значени  сигналов .на выходах управл емых клюией 7 :и 9 по графикам или таблицам перевод тс  в величины измер емых пол  анизотропии (Нк) и коэрцитивной силы (Не) или отсчитываютс  по отградуировавным щкалам стрелочных Приборов блока регистрации 11. Формула л 3 о б р е т .е н и   Устройство дл  измерени  параметров цилиндрических тонких магнитных пле1;ок, содержащее генератор синусоидального напр жени , усилитель мощности, проходной датчик и избирательный усилитель, соедипенпые последовательно, а также модул тор, выход которого подключен к усилителю мощности , и блок регистрации, отличающеес   тем, что, с целью повышени  точности, оно снабжено последовательно соединенными формирователем управл ющего папр жеки , управл емым ключом, .последовательно соединенными вторым форМИро.вателед управл ющего напр жени  и вторым ключом, источником намагничивающего тока, причем вход первого формировател  подключен к выходу избирательного усилител , вторые входы управл емых ключей подключены к выходу усилител  мощности, выход первого ключа, который соединен с входом второго формировател , под1ключеп к одному входу блока регистрации, а выход другого ключа подключен к другому входу блока регистрации , выход исто ника намагничивающего тока подключен к входу .модул тора. Источ.ники информации, прин тые во в-нимание при экспер.тизе за вки: I. «Приборы и техника эксперимента. № 2, 1970, стр. 225-226. 2. «Пр.иборы И техника эксперимента, № 4, 1972 г., стр. 261 (прототип).

I,/с Hi

LJ

(T

1

%г./

a

I r 1 i

-Yyi«

mmm

„ « ,f i;/ J J У

r il

J

1

I M --fAV . L- ffiWrw rI-T I-J

Wx

U

U6

лг.