Способ определения магнитных свойств материалов
Владельцы патента RU 2418288:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к области исследований с помощью излучения структуры вещества и может быть использовано для изучения доменной структуры ферромагнитных материалов оптическим методом. Технический результат изобретения состоит в определении магнитных свойств материалов, не пропускающих свет в видимом диапазоне. Достигается это тем, что в способе определения магнитных свойств материалов, включающем пропускание через образец исследуемого материала, находящегося под действием магнитного поля определенной величины плоскополяризованного излучения оптического диапазона, и фиксирование его интенсивности датчиком излучения, через образец пропускают инфракрасное излучение с длиной волны от 1 до 3 мкм, фиксируют этот сигнал и преобразуют его в видимое изображение с помощью WEB камеры, затем зону изображения доменной структуры анализируют программой обработки яркости изображения на экране монитора компьютера. 1 ил.
Изобретение относится к области исследований с помощью излучения структуры вещества и может быть использовано для изучения доменной структуры ферромагнитных материалов оптическим методом.
Известны способы определения магнитных свойств материалов путем пропускания через данный образец света видимого диапазона и последующего фиксирования его фоточувствительным датчиком, заключающиеся в том, что, используя эффект Фарадея, пропускают свет через ферромагнитную пленку, измеряют его интенсивность и по ее изменениям определяют тип доменной структуры (А.В.Семиров, Б.В.Гаврилюк, А.А.Руденко, В.О.Кудрявцев, Н.П.Ковалева [Текст], Магнитооптическая установка для исследования динамических свойств доменных границ в тонких ферромагнитных пленках. Журнал технической физики, 2005, том 75, вып.2. Количественная оценка пространственных микрораспределений магнитного поля с помощью магнитооптических индикаторных пленок [Текст], /С.С.Сошин, С.Е.Ильяшенко, М.Ю.Гусев, Н.С.Неустроев, Д.А.Быков, А.Б.Залетов, С.А.Чигиринский //Вестник ТвГУ. Серия Физика. 2004, №4(6). С.94-99).
Однако при использовании известных способов отсутствует возможность для исследования веществ, не пропускающих видимое излучение, а также получения общей картины доменной структуры.
Способ исследования с помощью сканирующих зондовых микроскопов (Миронов В.Л. [Текст], Основы сканирующей зондовой микроскопии/М.: Техносфера. 2004 г.) применяется для определения более мелких, порядка ширины доменных границ, образований, а также требует дорогой и сложной аппаратуры. По этой причине его реализация вне специализированных лабораторий затруднена и стоимость исследований, в данном случае, не оправдывает достигаемой цели.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому способу является способ определения магнитных свойств материалов путем пропускания через данный материал света и последующего фиксирования его интенсивности, заключающийся в том, что в качестве датчика используется телекамера, передающая изображение на экран (Е.Н.Ильичева, В.В.Гришачев [Текст], Доменная структура ферромагнетика. М.: Изд.физ. ф-та МГУ, 2003, препринт).
Однако при использовании прототипа отсутствует возможность исследования не прозрачных в видимом свете материалов, а также определения количественных характеристик их магнитных свойств.
Задачей настоящего изобретения является создание способа, который обеспечивает определение магнитных свойств материалов, не пропускающих свет в видимом диапазоне.
Технический результат изобретения состоит в определении магнитных свойств материалов, не пропускающих свет в видимом диапазоне.
Достигается это тем, что в способе определения магнитных свойств материалов, включающем пропускание через данный материал линейно-поляризованного излучения оптического диапазона и фиксирование его интенсивности датчиком излучения, через образец пропускают инфракрасное излучение с длиной волны от 1 до 3 мкм, фиксируют этот сигнал и преобразуют его в видимое изображение с помощью WEB камеры, затем зону изображения доменной структуры анализируют программой обработки яркости изображения на экране монитора компьютера.
По отношению к прототипу у предлагаемого способа имеются следующие отличительные признаки: пропускаемое через образец излучение имеет длину волны 1-3 мкм, которое преобразуют датчиком в видимое и анализируют программой обработки яркости изображения участка доменной структуры на экране монитора компьютера.
Заявляемый способ определения магнитных свойств материалов может быть реализован с помощью WEB камеры, чувствительной в диапазоне 1-3 мкм, а также применяют оптический фильтр 2, пропускающий излучение в диапазоне 1-2 мкм, с целью отсечения тех участков спектра, на которых образец малопрозрачен (короче 1 мкм) или не реализуется полная поляризация излучения (длиннее 2 мкм). Следует заметить, что в диапазоне 2-3 мкм приходится использовать более сложные схемы поляризации. Но это становится необходимым только для образцов, не прозрачных для излучения с длиной волны короче 2 мкм.
Способ реализуется с помощью схемы, где:
1 - источник линейно-поляризованного света,
2 - оптический фильтр,
3 - образец,
4 - кольца Гельмгольца,
5 - анализатор,
6 - оптический микроскоп,
7 - ПЗУ матрица WEB камеры,
8 - компьютер,
9 - монитор,
10 - источник переменного тока.
Способ осуществляют следующим образом: излучение от источника линейно-поляризованного света 1 пропускают через оптический фильтр 2 и через образец 3, который помещают между кольцами Гельмгольца 4 с подведенным к ним переменным током от источника 10, прошедшее через образец излучение пропускают через анализатор 5, оптический микроскоп 6 и направляют на ПЗУ матрицу WEB камеры 7. Сигналы от источника переменного тока и WEB камеры направляют в компьютер 8, который визуализирует микроструктуру образца на мониторе 9.
В результате доменная структура магнетика предстает в виде изображения на экране монитора компьютера за счет магнитооптического эффекта Фарадея.
Данное изображение состоит из участков различной оптической плотности, которые и характеризуют доменную структуру.
Для получения количественных характеристик, например коэрцитивной силы, поля старта доменных границ, поля зародышеобразования, а также регистрации динамических превращений используют программную обработку изменения яркости визуализированных на мониторе локальных участков доменной структуры, что позволяет произвести анализ изменения яркости интересующей зоны под действием на образец магнитного поля определенной величины.
Способ определения магнитных свойств материалов, включающий пропускание через образец исследуемого материала, находящегося под действием магнитного поля определенной величины плоскополяризованного излучения оптического диапазона, фиксирование его интенсивности и преобразование его в видимое изображение датчиком излучения, отличающийся тем, что в качестве указанного плоскополяризованного излучения оптического диапазона используют инфракрасное излучение с длиной волны от 1 до 3 мкм, а в качестве датчика излучения, преобразующего сигнал в видимое излучение, используют WEB камеру, при этом зону изображения доменной структуры анализируют программой обработки яркости изображения на экране монитора компьютера.
