Способ измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е <и 55бэ55

ИЗОБРЕТЕНИЯ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 25.04.75(21) 21 28464/21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,04,77.Бюллетень № 15 (45) Дата опубликования описания28.05.77 (51) М. Кл.

G 01 К ЗЗ/12

Гасударственный комитет

Соввта Министров СССР по делам изооретений и открытий (53) УДК 621.317.761 (088. 8) (72) Автор изобретения

Л. Т, Лысый (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ КОЭР11ИТИВНОЙ СИЛЫ

ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ТОНКИХ МАГНИТНЫХ

ПЛЕНОК

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества и свойств ферромагнитных материалов, а именно, к определению магнитных характеристик цилиндрических тонких магнитных пленок и может быть использовано в производстве получения однородных, по магнитным свойствам, их образцов.

Известен способ измерения коэрцитивиой силы тонких магнитных пленок путем 1р предварительного намагничивания пленки вдоль оси легкого намагничивания.

При измерении коэрцитивной силы этим способом вдоль оси легкого намагничивания действуют два импульса поля: один намагничивает пленку до насыщения, другой разрушает это состояние.

По оси трудного намагничивания подают импульс поля опроса, сигнал считывания с пленки от которого зависит по амплитуде и gp полярности от величины разрушающего поля и обращается в нуль, если разрушающий импульс поля полностью размагничивает пленку. При этом амплитуда разрушающего поля равна коэрцитивной силе пленки (1) . Не- 25 достатком данного способа измерения является зависимость результатов измерения от магнитной вязкости, за котооой равенство нулю сигнала считывания с пленки обеспечивает при некотором превышении разрушающего поля по сравнению с истинным значением коэрцитивной силы. Это устраняется в способе измерения коэрцитивной ситы тонких магнитных пленок, в котором разрушение намагниченности пленки вдоль оси легкого намагничивания осуществляют полем постоянного тока регулируемой величины, При измерении коэрцитивной силы этим способом по оси легкого намагничивания воздействуют двумя полями, первым импульсным полем предварительно намагничивают пленку до насыщения, другим полем постоянного тока регулируемой величины разрушают это состояние. По оси трудного намагничивания подают импульс поля опроса магнитного состоянияи пленки. По величине разрушающего поля, при которой сигнал считывания переходит с пленки через нуль

555355

11елью изобретения является упрощение процесса измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок и повышение точности.

Это достигается тем, что в известном 45 способе измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок путем намагничивания пленки по оси легкого намагничивания, разрушения остаточной индукции ппенки вдоль этой оси и опроса маг- 5О нитного состояния пленки перемагничиванием ее по оси трудного намагничивания, опрос магнитного состояния пленки осуществляют перемагничиванием ее синусоидальным полем до появления во вторичной э.д,с. гормонических составляющих, выделяют третью гармонику и в момент уменьшения напряжения этой гармоники до нуля регистрируют величину разрушающего поля, соответствующего коэрцитивной силе. и меняет знак, QIIpBllBJIBIo T коэрцитивную силу пленки.

Сигнал считывания, индуцируемый потоком перемагничивания пленки и несущий информацнк о ее магнитном состоянии, наблюдают на экране осциллографа, а величину постоянного тока считывают по шкале стрелочного прибора, Преобразвание информации о магнитном состоянии пленки в сигнал считывания и передачу его для наблюдения на экране осциллографа осуществляют схемами, в которых образец цилиндрической тонкой магнитной пленки (БТМП) является их составным элементом j2)

Наблюдение сигнала считывания на экране осциллографа приводит к тому, что процесс измерения при этом длителен и утомитепен, точность зависит от фиксации оператором момента перехода через нуль сигнала считывания на экране осциллографа и отсчета величины постоянного тока по шкапе стрелочного прибора. Фиксация сигнала считывания по другому индикатору, кроме осциллографа, усложняет всю аппаратуру контроля.

Преобразование информации о магнитном состоянии пленки в сигнал считывания и передача его для наблюдения на экране осциллографа схемами, в которых образец I1TMEI является их составным элементом, приводит к тому, что кроме сигнала считывания, вызванного потоком перемагничивания, в пленке наводится перемагничивающим полем сигнал помехи. Йля компенсации помехи применяют схемы, настройка которых зависит от переходного сопротивления контактов в местах подключения образца ЦТМП к другим элементам схем.

На фиг. 1а изображена кривая намагничивания пленки по оси легкого намагничивания и график изменения магнитных полей по этой кривой; на фиг. 16 изображена кривая намагничивания пленки по оси трудного намагничивания и график изменения сннусоидального поля по этой кривой за один период; на фиг. 2 изображена блоксхема установки, позволяющей осуществить предлагаемый способ измерения коэрцитивнои силы цилиндрических магнитных пленок.

Установочным импульсом. тока 1 (см. фиг. 1а), создающим поле в направлении оси легкого намагничивания, намагничивают пленку до насыщения в одно из устойчивых состояний. Регулируя величину постоянного тока 2, противоположной полярности импульса тока 1 и создающего поля также вдоль оси легкого намагничивания, разрушают ocTGTo ó10 индукцию пленки. Затем подают синусоидальный ток опроса, создающий поле 3 (см. фиг. 16) вдоль оси трудного намагничивания.

При воздействии на пленку синусоидального поля происходит перемагничивание ее по оси трудного намагничивания, При этом индукция (В) в пленке изменяется в соответствии с кривой намагничивания по гармоническому закону только на amнейном участке кривой. На втором участке кривой индукция в пленке не изменяеься по гармоническому закону и в ее составе появляются высшие нечетные гармоники, из которых максимальной амплитудой обладает третья гармоника. В составе вторичной э.д.с. перемагничивающего тока также появляются армонические составляющие. Выражение для амплитуды напряжения третьей гармоники вторичной э.д.с. имеет вид: / „, = 6 io ф („ ) j Ы где E -амплитуда напряжения третьей

®з гармоники;

-число витков вторичной обмотки намагничиваюшего устройства;

-частота перемагничивающего тоКа g

В -индукция насыщения магнитной пленки; и -радиус проволочной подложки;

-толщина слоя магнитной пленки;

Й„ -поле анизотропии пленки, Н -амплитуда перемагничивающего поля.

При достаточно больших значениях перемагничивающего поля Нт чпеном в квадратных скобках выражения (1) можно пре555355

5 небречь и после сложных преобразователей получим:

C =&и ЯФ (г)

5 где Я -магнитный поток насыщения пленки;

Ф =PeldB> => ®

10 где 6 -сечение контролируемого участка пленки.

При разрушении до нуля остаточной индукции пленки постоянным полем по оси легкого намагничивания, перемагничивания пленки по оси трудного намагничивания не происходит и гармонические составляющие в индукции пленки не появляются. Гармонические составляющие во вторичной э.д.с., обусловленные изменением потока перемагничивания пленки, также не появляются.

Таким образом, момент отсутствия гармонических составляющих в индукции пленки и во вторичной э.д.с. при перемагничивании пленки синусоидальным полем по оси трудного намагничивания и разрушении до нуля остаточной индукции постоянным полем по оси легкого намагничивания, свидетельствует о величине этого поля, соответ- З0 ствует коэрцитивной силе пленки.

Величину разрушающего поля можно определить без выражения для напряженности поля вокруг проводника с током, т.е.:

Н„ = -Ъ (4) где H -напряженность поля на поверхпр ности проводника с током;

3 - амплитуда тока, протекающего по проводнику;

-диаметр проводника.

В момент разрушения до нуля остаточной индукции пленки постоянным полем по оси легкого намагничивания величина разрушающего поля соответствует коэрцитив45 ной силе пленки, т.е.: (5) где Й вЂ” коэрцитивная сила пленки; с

Q -диаметр проволочной подложки с цилиндрической тонкой магнитной пленкой. 50

Для регистрации разрушающего поля, соответствующего коэрцитивной силе пленки, в момент отсутствия гармонических составляющих, которые возникают в индук« ции пленки и во вторичной э.д.с. при пере- 55 магничивании пленки по оси трудного намагничивания переменным синусоидальным полем, из состава вторичной э.д.с. выделяют третью гармонику и фиксируют уменьшение напряжения этой гармоники до нуля.

Блок-схема установки, позволяющей осуществить предлагаемый способ измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок (см., фиг, 2), включает источник 1 импульсного намагничивающего тока, источник 2 постоянного тока регулируемой величины, образец с цилиндрической тонкой магнитной пленкой 3, закрепленный в контактных зажимах 4 и 5, резистор б,амперметр 7, генератор 8 синусоидального напряжения, электронный вольтметр 9, резистор 10,первичную обмотку

11 намагничивающего устройства, вторичную обмотку 12 намагничивающего устройства, избирательный усилитепь 13, вольтметр 14.

Импульсное поле Н (см. фиг. 1а), намагничивающее до насыщения образец пленки 3 по оси легкого намагничивания, создают током от источника 1. Поле (см. фиг. 1а), разрушающее остаточную индукцию образца пленки 3 (фиг. 2) по оси легкого намагничивания, создают током от источника 2. Величину тока измеряют амперметром 7.

Поле Н (фиг. 16), перемагничивающее образец пленки 3 (см. фиг. 2) по оси трудного намагничивания, создают в первичной обмотке 11 намагничивающего устройства током от генератора 8. Внутренняя вторичная обмотка 12 намагничивающего устройства охватывает образец пленки 3 на участке 1 -2 мм.

Необходимое значение намагничивающего тока в обмотке 11 устанавливают изме» нением выходного напряжения генератора

8 и контролируют вольтметром 9 на резисторе 10, Третью гармонику из состава вторичной э.д.с. выделяют и усиливают избирательным усилителем 13. Уменьшение напряжения третьей гармоники вторичной э.д.с. при увеличении тока в образце

1ЛТМП 3 от источника 2 фиксируют вольтметром 14.

При достижении стрелкой вольтметра

14 нулевого значения шкалы регистрируют величину тока в образце пленки 3 амперметром 7. Величину поля, разрушающего остаточную индукцию образца пленки 3 до нуля и соответстующего коэрцитивной силе, определяют из выражения (2).

Использование данного способа измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок по сравнению с существующими способами обеспечивает упрощение процесса измерений, упрощение аппаратуры контроля и повышение точности измерения.

555355

Формула изобретения

Способ измерения коэрцитивной силы цилиндрических тонких магнитных пленок путем намагничивания пленки по оси легкого намагничивания, разрушения остаточной индукции пленки вдоль этой оси и опроса магнитного состояния пленки перемагничиванием ее по оси трудного намагничивания, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса измерения и повышения точности, опрос магнитного состояния пленки осуществляют перемагничиванием ее синусоидальным полем до появпения во вторичной э.д.с. гармонических составляющих, выделяют третью гармонику и в момент уменьшения напряжения этой гармоники до нуля регистрируют величину разрушающего поля, соответствующего коэрцитивной силе.

Источники информации, принятые во вни:мание при экспертизе .

1. Авторское свидетельство N 168520

N. Кл. 06 Д 14/01, 18.11.65. (аналог).

2. Сб. Методы измерения основных па раметров цилиндрических тонких магнитных пленок для запоминающих устройств.

3. Сб. "Запоминающее устройство. Тонкие магнитные пленки", Изд-во «Наука, 15 Я.*1968. 76-78 {прототип), 555355

Составитель П. Лягин

Редактор Л, Сторчеввя Техред А. Демьянова Корректор В. Куприянов

Заказ 453/21 Тираж 1052 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4