SU711507A1 - Магнитооптический датчик дл измерени напр женности магнитного пол - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может использоватьс  дл  измерени , контрол  и стабилизации магнитного пол , например в ускорител х элементарных частиц и плазменных приборах., Известен кегнитооптическнй датчик дл  измерени  напр женности магнитного пол , использующий фазовый метод регистрации угла поворота-плоскости 11ол$ ризации , в котором относительна  потрешность измерени  равна 0,1-0,01%. Однако этот датчик требует довольно сложной конструкции устройства регистра ции угла поворота плоскости пол ризации Йзвестен такжемагнитооптический датчик дл  измерени  напр женности магнитного пол , использующий эффект поворота плоскости пол ризации света в магнитооптически активной среде, состо щий из магнитооптического активного элемента, разметенного между пол5физа тором и анализатором и выполненного в вуще однороднотх) магнитного кристалла 11ши пленки 2. Однако измерение напр женности магнитного пол  этт.1 датчиком сводитс  к регистрации угла поворота плоскости пол ризации, в св зи с чем этот магнитооптический датчик обладает aлoй точностьнэ измерени , пор дка 1%. Цель изобретени  - повышение точ)ости и расширение диапазона измерени . Это достигаетс  тем, что магнитооптш ес- кий датчик дл  измерени  напр женности магнитного пол , содержащий магнитооптический активный элемент, размещенный между опттпгескими пол ризатором и анализатором, снабжен шкалой отсчета и подложкой, на кото{юй размешен магнитооптический активный элемент, при этом магнитооптический активный элемент выполнен в виде двухслойной магнит юй пленки с различными средними температурами магнитной компенсации в сло х и с монотонным изменением результи : ук: - щей намагниченности 0 каждом слое, а

шкала отсчета установлена поверх анализатора .

На фиг. 1 представлена конструкци  данного магнитооптического датчика дл  измерени  напр женности магнитного пол , на фиг. 2 - распределение результирующей намагниченности в каждом слое, на фиг. 3 - зависимость уширенйой границы в магнитооптическом активном элементе между двум  намагничекными в. противоположных направлени х област ми от напр женности измер емого магнитного пол .

Этот датчик содержит магнитооптический активный элемент 1 в виде двухслойной магнитной пленки, выращенной на подложке 2, например, методом жидкофазной эпитаксии. Различие свойств слоев магнитооптического активного элемента 1 достигаетс  соответствующим изменением режимных параметров (например , температуры роста или скорости вращени  подложки 2) в процессе выращивани . Монотонное изменение свойст в развитой плоскости пленки обеспечиваетс  , например, созданием градиента температуры в зоне роста.

Магнитооптический активный элемент 1 в виде двухслойной магнитной пленки, выращенной на подложке 2, образует с 11Ослейней единое монолитное целое.

Со стороны подложки 2 располагаетс оптический пол ризатор 3, а со стороны магнитооптического активного элемента 1 - оптический анализатор 4, выполненный , например, из дихроичной пол роидной пленки. Дл  креплени  оптического пол ризатора 3 и оптического анализато ,рэ 4 примен етс  любой пригодный дл  . склеивани  твердых тел клей. Поверх оптического анализатора 4 с помощью кле  крепитс  прозрачна  щкала 5, отградуированна  либо непосредственно в эрстедах тесла), либо равномерна  децимальна  щкала, отградуированна  с помощью эталона.

Плоскости пропускани  оптического пол ризатора 3 и оптического анализатора 4 перед приклейкой последних ориентируют друг относительно друга таким образом, чтобы в отсутствие магнитного пол  две противоположно намагниченные области двухслойной пленки были одинаково затемненными. Граншха между ними будет выгл деть как тонка  светла  линк  на шкале 5.

Работа данного магнитоонтическохо датчика заключаетс  Б следующем.

В отсутствие измер емого магнитного пол  в магнитооптическом активном элементе 1 суи1ествуют две намагниченные в противоположных направлени х области с четкой границей ме оду HinviH.

При помещении датчика в измер51емое магнитное ноле граница между этими област ми ущир етс , причем, щирина границы однозначно св зана с напр женностью магнитного пол  Н. Отсчет напр . женности магнитного нол  производитс 

с помощью предварительно отграду1фованной прозрачной шкалы 5. Роль указателей прозрачной щкалы 5 выполн ет два кра  , уширенной граншы, котора  видна (на просвет) благодар  использованию опти«« ческогчз пол ризатора 3 и оптического анализатора 4 при освещении искуственным или дневным светом,

В обоих сло х магнитооптического активного элемента 1 непосредственно в процессе выращивани  или с помощью последующего легировани  создаетс  монотонное изменение результтфующей намагниченности в развитой плоскости пленки, причем при рабочей температуре оба сло  обладают различными точками компенсации, в которых результир тоща  намагниченность каждого сло  обращаетс  в ноль.

В отсутствие магнитного пол  в тако двухслойной пленке реализуетс  плоска  доменна  граница (фиг. 2а5 лини  АВ). На этом же рисунке показано распределение результирующей намагниченности в каждо 1 слое.

При увеличении магнитного пол  су™ ществование участков, в которых вектор намагниченности М анткпараллелен полю Н (заштрихованные области на фиг. 2а и 26), становитс  энергетически невыгодным и при достижении некоторого критического значени  пол  происходит излом плоской доменной границы на поверхности раздела между сло ми, в результате чего доменна граница принимает вид ступеньки (фиг. 26, СДЕГ). Ширина этой ступеньки ДХ зависит от разности между измер емым внешним полем Н и критическим полем ,

Напр женность критического пол  равна:

ci,

GИ ,

кр 2d ,.,2

(1). а напр51же1шость измер емого пол  опр дел етс  по формуле: и (2 где J - плотность энергии домен- ной границы между сло ми,,.;/d5 градиент распределени намагниченности в 1-м и 2-м сло х, ll и fl2 - толплша слоеВс d - рассто ние между плоскост ми, дп  которы M,j О в нервом слое и M- О во вто ром слое (фиг. 2), Как следует из формулы (2) зависимость Н (лх) .имеет вид, показанный на фиг. 3. Эта зависимость и использу- етс  дл  измерени  напр женности маг нитного пол . Из формулы (2) следует, что св зь между Н иДК носит нелинейный характер . . зависимость Н(А.Ч линеаризуетс  и приобретает вид 9 (3). в этом случае дл  измерени  Ьапр женности магнитного пол  можно пользо ватьс  линейной шкалой. Диапазон измер емых магнитных по лей определ етс  значени ми 6 Р . , Qa. J il.i d С помощью данного магнитооптического датчика, использу  существующие в насто щее врем  материалы (например, ферритыгранаты ), можно измер ть магнитные пол  в интервале от 1О до Юэрстед. Снизу этот интервал ограничиваетс  поперечными размерами и толщиной пленки , а также градиентом распределени  намагниченности в сло х. Верхн   граница измер емых полей определ етс  из услови  недопустимости перехода ферри- магнетика в неколлинеарное состо ние необходимое дл  этого поле по порадку величин равно среднему геометрическому обменного пол  и пол  анизотропии (1О эрстед). Точность измерени  напр женности магнитного пол  определ етс  точностью измерени  ширины ущиренной области ДХ и может быть сделана весьма вьюоко за счет использовани  методов оптическо микроскопии. Требовани  к термостабнлизлции Rarчика SJвис т от температуриьгх коэффициентов намагнггченностн в сло х, л ТАКже от поперечньгх размеров и па мметров пленки. Так как смещение обеих rjviнип уштфетюй области & гфи Кении тег-шературь на велич1П(у cfT дл  С1 описываетс  формулой: а(4) где t - температурный коэффициент намагниченности, то ширина уширенной границы -х не зависит от температуры, так что датчик сохран ет свою рлботоспособность до тех пор, пока во всем диапазоне измер емых магнитных полей ymapeHHaH гран1ща не выходт-гг за пределы визуально наблюдаемого участк/i пленки. Формула Изобретени  Магнитооптический датчик дл  измерени  напр женности магнитного пол , содержащий магнитооптический активный элемент, размешенный между оптическими пол ризатором и анализатором, о т л и ч а ю щ и ,й с   тем, что, с целью повышени  точности и расштфени  диапазона измерени , он- снабжен шкалой отсчета и подложкой, на которой размешв магнитооптический активный элемент, при этом магнитооптический активный элемент Выполнен в виде двухслойной маг- нитной пленки с различными средними температуре .ми магнитной компенсации в сло х и ,с монотонным изменением результируташей налгагниченности в каж дом слое, а шкала отсчета установлена поверх анализатора Источники информации, прин тые во вн1гмание при экспертизе 1.Старостин Н. В., ФеофнлоБ М. П. Магнитна  циркул рна  анизотропи  в кристаллах , УФН, т..97, вып. 4, 1969, с. 632. 2,Гончаренко А. И,, Ягола 1 К., Измерительна  техника, N° 2, 1974, с. 54-56,

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Магнитооптический датчик для измерения напряженности магнитного поля, содержащий магнитооптический активный элемент, размешенный между оптическими поляризатором и анализатором, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения, он- снабжен шкалой отсчета и подложкой, на которой размете: магнитооптический активный элемент, при этом магнитооптический активный элемент выполнен в виде двухслойной магнитной пленки с различными средними температура.ми магнитной компенсации в слоях и с монотонным изменением результирующей намагниченности в каждом слое, а шкала отсчета установлена поверх анализатора.