Способ неразрушающего контроля качества магнитных материалов

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii>705322

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное w авт. саид-ву (22) Заявлено 291277 (21) 2562051/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 251279. Бюллетень N9 47

Дата опуоликованив описания 25.1279 (51)М. Кл.

G 01 N 27/78

Государственный комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (53) УДК 620.183 (088. 8) (72) Авторы изобретения

И.П. Бабийчук, Н.В. Гриценко, В.С. Коневский и А.М. Пшисуха (71) Заявитель (54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЦЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области исследования структурного несовершенства магнитных материалов с использованием электронного магнитного резонанса и может быть использовано преимущественно при отборе кристаллов для устройств квантовой электроники.

Известен способ неразрушающего контроля качества электропроводных материалов, например ферромагнитных металлов, основанный на наблю-, дении спектров ферромагнитного ре" зонанса (1) ° Образец исследуемого материала помещают во внешнее пос- 35 тоянное или медленно меняющееся по величине магнитное поле (в дальней" шем-.внешнее магнитное поле) и прикладывают к образцу переменное низкочастотное магнитное поле, направленМ ное параллельно внешнему. для, йаблюдения магнитного резонанса в . образце возбуждают СВЧ-полем спиновые волны при экранировании большей . части образца электропроводным диа- 25 магнетиком. Перемещая образец, регистрируют спектр магнитного ре эонанса в незаэкранированной части поверхности образца и bio его искаже" ниям судят о качестве (неоднороднос- 30 ти) структуры исследуемого образца.

Способ эффективен при определении качества магнитных проводников, та-. ких как, например, пермоллой, никель и др.

Недостатком укаэанного способа является то, что он при определении качества магнитного диэлектрикат особеннО с малыми величинами тан" генса угла потерь (6д д) на СВЧ, не обеспечивает высокой разрешающей способности.

Наиболее близким по техническому решению способом определения качества магнитных диэлектриков является способ, основанный на измерении искажений спектров электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) (2).

Способ основан на измерении вносимого в СВЧ-тракт дополнительного импеданса вследствие диссипации энергии СВЧ-поля в условиях резонанса.

Исследуемый образец помещают во внешнее магнитное поле и прикладывают к нему переменное низкочастотное магнитное поле, направленное параллельно постоянному. СВЧ-полем возбуждают спин"сиотему.всего образца.

При этом вектор магнитной компоненты СВЧ-поля компланарен векторам

° »+

3 " 705322. 4 в ййего и переменного низкочастот- на этот же объем образца воздейстного магйитйых полей. Последователь- " вуют переменным магнитным полем.. =" йо экрайируя от внешнего магнитного Суть способа состоит в том, что. поля некоторый объем образца по иска- в нем используется явление дифрак, жеййям линйй спектра ЭПР в этом объе- ции электромагнитного поля в сво-.

5 ме судят о качестве кристалла. При бодное пространство малым отверзтом длина исследуемого участка образ- стием в пРоводящей плоскости, огра" ца -должна быть не меньшей его диа- ничивающей некоторый замкнутый метра . . . объем, в котором имеется определенНакладываемое на образец низко- ное Расйределение СВЧ"поля. Помещая

" "Фастотйое переменное "магнитное поле исследуемый материал в СВЧ поле дисоэдают системой проводников, по Фрагируюцей на отверстии волны

l0, icîòîðéé йротекает йеременнып тбк. (в поле излучения) и накладывая на

Сигнал магнитного резонанса регистри- не« о внешнее магнитное поле, возбуж.руется йа частоте низкочастотного дают спйновую систему в сравнительно ЙЕременного"мй нйтного поля. большом объеме. При этом иядуцируютСйособ эффективен при определении 15 ся переходй межау энергетическими качества образцов магнитных диэлек-, уРовнямй спинозой системы .исследуе трйков"сйбциальной формы, таких*как,. мого магнитного материала р которые рубиновые стержни. ". " . .:, обУслбвливают диссипацию энергии

Недостатком укаэанного сйособа СВЧ-riots B Условиях магНитного реэоявляется низкая пространственная раз-2О нагиса

Рещаюцая способность на образцах . Одйако, внбсимый исследуемым магбольшого объема, обусловленная срав- нитным материалом -дополнительный кительно большой величиной объема, импеданс Ь СВЧ-тракт обусловлен, последовательно экрайируемого от" -вйеш"-",только лйШь СВЧ-полем в малой обласнего магйитного поля. при сравни- 25 ти полупространства, близкой к зотельно больших величинах 4gd в боль" не возбуждения и практически не ших объемах образца нельзя возбу" зависит от потерь в волновой зоне дить волны СВЧ. Поэтому этот спо- излучения, то есть наблюдают воэбуж-

Соб: йрй«" оХ(ен «(ля огранйчеййого Влас" денйую спйновую систему в малом малые величины тангенса угла потерь . дйвается переменное нйзкочастот" (Ь ) д 10 ). - " " " "-- -. : " ное магнйтное поле, также быстро

- Цель настояцего изобретениЯ сос- затухаюцее с Раестояйием, которое

iîèò в тоМ чтобы повысить простран-. воздействуЕт на спиновую систему

- ственйумГ разрешающую способность Йри у5 также в небольшом объеме. такое определении качества магнитных мате- "Ноле получено путем создайия Риалов"и "Расширить класс исследуе- локальной"неоднородности плотнос ."мйх"веществ, в частности определять ти поверхностного переменного низ;- ка«ество кристаллов"диэлектрйков, кочастотного тока. Сигйал магнитс больш@ми величинайи тангенса уг- 4О .ного pesoHaHca Регистрйруется на ла потерь (.Ь Д 10«). этой же частоте.

Суперпозиция двух быстро затухаю"

Поставленная цель достигается тем, цих в пространстве полей с увеличто s Известном способе неразруИаю- чением расстояния от эоны возбуж" щего контроля качества магйитнйх - : .45 -у енйя"определяет резко ограниченный

Матерйалов, включающем наложение внеш- объем"исследуемого материала, в конего магнитного поля с -одновремен"" тором формируется наблюдаемый спектр ныл ВОЗдЕйетВИЕМ НИЗКОЧаСтОтйОГО - МаГНйтНОГО рЕЗОНаНСа. ТаКаЯ КОНфкпеременного магнитного Боля, па- гурация магйитных полей обеспечивараллельного внешнему магнитному йо-. 5 ет"высокую йространственную разрелй "и,возбуждение спиновой систе- шающую .способность предлагаемого спо мы СВЧ-полем". вектор магнитнбй кбм"- соба контроля.

: поненты которого йомпланарен век- Нерезонансные потери в исследуемом торам иостоянного "внешнего и пере- " материале могут Ьыть большими .поскольМеййогр низкочастотного магнитных ку не требуется возбуждать СВЧ-волны ."полей, а также перемецение области 55 во всем объеме образца, т . е. отсутствозбухщения и регистрацию спектра вует ограничение объема исследуемого

МаГНитиогО Резонанса, по искажени" образца в зависимости от д поэтоям которого судят о структурных му способ обеспечивает контроль образЙесовершействах материала, — согласно цов больших размеров магнитных матеизобретению, исследуемый материал 60 риалов как с малымй так и с больпоме@ают в дифрагирующее на-отвер" : шими нерезонансными потерями (4g g ) . стии в полупространство СВЧ-iic9ie . ОН эффективен при контроле качества ."линейно поляризованной волны, при широкого класса материалов магэтом спиновую систему образца воз- нитных проводников и магнитных дибуждают эпохально и одновременно 65 электриков.

Составитель В. Покатилов р 1 щ Л. Веселовская 1ех 5. Я ик, Ko екто . Ви лаПодпйснсж

Заказ 8018/45 .Тираж 1073

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

Филиал OIIII Патент, r. Ужгород ул. Проектная, 4

5 ...70532

;." ": -. (.;.

Согласно описываемому способу образец магнитного материала боль" ших размеров помещают во внешнее магнитное поле. В малоМ объеме об" раэца локально возбуждают спиновую систему магнитной компонентой линей-. 5 но поляризованной СВЧ-волны дифрагировавшей на отверстии, и на этот же объем локально воздействуют переменным низкочастотным магнитным по" лем. Медленно меняя внешнее магнит. ное поле, наблюдают спектр магнит-. ного резонанса. При этом векторы внешнего и низкочастотного nepe" менного магнитных полей парай eiii - ни, а вектор магнитной компоненты СВЧ-поля. направлен либо перйеидикулярно, либо параллельнб этим векторам в зависимости от природы энергетических уровней, между которыми индуцируются переходы в усло" виях магйитйого резонанса. перемещая 20 по образцу область локального воэдействия переменными полями каждый раз регистрируют спектр магнитного .резонанса и по его искаженйям судят о степени несовершенства кристалла, 25 ....наличии отдельных структурных де- фектов и их пространственном расположении по кристаллу.

Формула иэобретенйя . Способ неразрушающего контроля 30 качества магнитных материалов включающийналожение внешнего постоянного магнитного поля .с одновременным воздействием низкочастотного пере менного магнитного поля, параллельно". го внешнему магнитному полю и возбуждение спиновой системы образца СВЧполем, вектор магнитной компоненты которбго компланареи векторам постоянного внешнего и переменного магнитных полей,,а также перемещение облаСти возбуждения и регистрацию спектра магнитного резонанса, по искаженйям которого судят о структурных несовершенствах материала, о т " л- и" ч а ю щ и" и с я тем, что с целью повиаеййя прьстраиственной разрешающей способности и расширения класса контролируемых материалов, исСледуемый материал-помещают в дифрагирующее на отверстии в полупространство СВЧ-поле линейно поляризованной волны, при этом спиновую систему образца возбуждают локаль" но и одновременно воздействуют на этот ае o6ieM oáðàçöà низкочастот" ным переменнвак магнити м полем .

I

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Л.F ÂîoÜî.Q. ррЕ. Фпв 33, 10l q1021, .1962.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 546814 кл. G 01 N 27/78