Устройство для измерения радиуса кривизны магнитного поля

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее магнитооптический активный элемент, расположенный между ndляризатором и анализатором и снабженный шкалой отсчета, отличающееся тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, магнитооптический элемент выполнен в виде двух скреплен ных между собой слоев магнитоодноосной пленки с лабиринтной доменной структурой с наклоном оси легкого намагничения относительно нормали к поверхности активного элемента, первый слой которого является зеркальным отображением оси легкого намагничения второго слоя. (Л 00 м G5 СО

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ !078369 A (ц) 0 01 Н 33/05

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21). 3530453/18-21 (22.) 29.12.82 (46) 07.03.84. Вюл. Р 9 (72) С.В.Дубинка, В.A.Èâàíîâ и И.К.Пухов (71) Симферопольский государственный университет им. М.В.Фрунзе (53) 621.317.44 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 313182, кл. 0 01 Н 33/10, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 711507, кл. 0 01 Н 33/12, 1980 (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАДИУСА КРИВИЗНЫ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, содержащее магнитооптический активный элемент, расположенный между по. ляризатором и анализатором и снабженный шкалой отсчета, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности устройства, магнитооптический элемент выполнен в виде двух скреплен-„ ных между собой слоев магнитоодноосной пленки с лабиринтной доменной структурой с наклоном оси легкого намагничения относительно нормали к поверхности активного элемента, первый слой которого является зеркальным отображением оси легкого намагничения второго слоя.

1078369

1 2

Изобретение относится к измери- достаточным разрешением, в силу истельной технике, а именно к магнит- пользования двухслойной магнитной ,ным измерительным приборам, и позво- пленки, имеющей в обоих слоях одиналяет измерять радиус кривизны посто- ковое направление оси легкого намагянных и импульсных магнитных полей, ничения. превышающих заданный предел. Цель изобретения — повышение разИзвестно устройство для определе- решающей способности устройства. ния силовых линий магнитного поля, Поставленная цель достигается предназначенное для определения то- тем, что в устройстве для измерения пографии поля осесиМметричных или радиуса кривизны магнитного поля, плоских электромагнитных двумерных 10 содержащем магнитооптический активсистем. Оно выполнено в виде двух ный элемент, расположенный между по" соосно расположенных концентричес- ляризатором и анализатором и снабких наборов катушек с одинаковым женный шкалой отсчета, магнитоопчислом витков, один из которых тический элемент выполнен в виде установлен неподвижно относительно )5 двУх скрепленных между собой слоев исследуемой системы соосно с ней, магнитоодноосной пленки с лабиринта другой соединен с механизмом пе- ной доменной структурой с наклоном ремещения вдоль оси системы и ре- оси легкого намагничения относительгистратором положения катушек, при- но нормали к поверхности активного чем одноименные концы обоих наборов 0 элемента, первый слой которого явсоединены между собой коммутатором, ляется зеркальным отображением оси а другие концы включены в цепь ин- легкого намагничения второго слоя ° дикатора. Устройство позволяет с На чертеже представлена структурдостаточной точностью измерять ради- ная схема устройства для измерения альные и осевые координаты точек ли- 5 Радиуса кривизны постоянных и имний одной и той же напряженности $1). пульсных магнитных полей.

Однако по своему исполнению та- устройство содержитполяризатор 1, кое устройство имеет большие разме- магнитооптический элемент 2 в виде ры и не обладает способностью запо- двухслойной магнитной пленки, вырезанминать информацию, поэтому разрешаю- ной из монокристалла или выращенной, щая способность датчика мала и оно например, методом жидкофазной эпитакне может быть использовано для сии на монокристаллической подложке, измерений в малых объемах и трудно- анализатор 3, шкалу 4. Активный доступных местах. элемент расположен между анализатоИзвестен магнитооптический датчик ром и поляризатором, скреплены любым для измерения напряженности магнит- 35 клеем, не нарушающим магнитооптиного поля, содержащий магнитоопти- ческие свойства устройства, а шкала ческий активный элемент, размещенный приклеивается на анализатор. между оптическими поляризатором и Оба слоя магнитооптического аканализатором, снабженный шкалой от- тивного элемента характеризуются счета и подложкой, на которой ра3ме- 40 Углом наклона оси легкого намагнищен магнитооптический активный эле- чения относительна нормали к поверхмент,а шкала отсчета установлена поверх ности элемента, который выбирается анализатора. Для измерения указан- в зависимости от диапазона измерения ных характеристик магнитного поля

I радиуса кривизны. Предельный угол намагнитооптический активный элемент 45 клона определяется областью существыполнен в виде двухслойной магнит- вования лабиринтной доменной струкной пленки с различными средними туры в отсутствии внешних полей для температурами магнитной компенсации используемого магнитооптического мав слоях и с монотонным изменением териала. результирующей намагниченности в Устройство основано на исцользокаждом слое. ванин эффекта однородного зарождения работа устройства основана на яв- доменной структуры в одноосной маглении возникновения излома плоской нитной пленке. доменной границы на поверхности Раэ- Зарождение доменной структуфьт, содела между слоями, в результате че- соответствующее однородному зарождего доменная граница принимает вид нию, происходит при перемагничиваступеньки, и изменении ширины этой нии образца магнитным полем перпенступеньки при изменении напряженнос- дикулярно его легкой оси. В этом ти магнитного поля действующего нор- случае доменная структура состоит мально к поверхности датчика. Точ- из равнополярных доменов одинаковой новть измерения напряженности поля 60 площади, но резко отличается от лаопределяется точностью измерения биринтной доменной структуры. шидины "уширенной" области 2 g. Устройство работает следующим обИзвестное устройство не поэволя- разом. ет измерять характеристики постоян- При действии на датчик магнитного ных и импульсных магнитных полей с 65 поля, превышающего заданный предел

1078369 (определяемый магнитными свойствами датчика), происходит однородное зарождение доменной структуры в том объеме датчика, где направление касательной к силовой линии и оси легкого намагничения взаимно-перпендикулярно. Нижний предел исследуемого магнитного поля определяется минимальным значением поля одноосной анизотропии, при которой существует лабиритная доменная структура. В виду разной ориентации оси легкого намагничения в каждом слое датчика, зоны однородного зарождения возникают на расстоянии 2 друг от друга.

Это расстояние зависит от радиуса кривизны поля в плоскости, проходящей через ось легкого намагничения обоих слоев, и угла наклона оси легкого намагничения относительно нормали к пленке. На чертеже видно, что .расстояние 1 есть хорда, стягивающая дугу .окружности с центральным углом 2 9 и радиусом R. Следовательно, радиус кривизны измеряемого поля в заданной плоскости определяется по . формуле ляются размерами активного элемента

2 и углом наклона оси легкого намагничения к нормали элемента.

Точность измерения определяется точностью измерения расстояния между зонами однородного зарождения в слоях активного элемента и может быть весьма высокой за счет использования методов оптической микроскопии, 10

Для исследования структуры неоднородных магнитных полей широко используются фигуры Биттера, индукционные, магниторезисторные датчи15 ки, датчик Холла. Однако, если необходимо построить векторное распределение поля, создаваемое объектом малых размеров (например, постоянным микромагнитом, токовой аппли70,кацией, зазором магнитной гол<фки ), то разрешающая способность перечисленных датчиков оказывается недостаточной.

Предлагаемое устройство может быть использовано при измерении радиуса кривизны магнитных полей в магнитных системах, в которых доступ к точкам измерения затруднен обычными методами, при этом полученная информация о радиусе кривизны измеряемого поля может сохраниться в устройстве неограниченное время .

Магнитооптическая визуализация с помощью предлагаемого устройства позволяет эффективно исследовать распределения произвольных пространственно неоднородных магнитных полей, контролировать магнитные характеристики роторов иэ постоянных

40 магнитов в микроминиатюрных двигателях с достаточной разрешающей способностью устройства.

Н

2tg

Формула получена в приближении, что R o) h, где h — толщина одного слоя датчика.

При измерении в малых объемах можно считать, что поле имеет цент— ральную симметрию.

При измерении радиуса кривизны магнитных полей по шкале фиксируется местоположением зон однородного зарожде- i ния в каждом из слоев датчика, соответствующее определенному значению радиуса кривизны магнитного поля.

Пределы измерения величины радиуса кривизны магнитных полей опредеСоставитель Л. Устинова

Техред Л.Коцюбняк Корректор В.Бутяга

Редактор A.Шандор

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

Заказ 957/40 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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