Способ исследования распределений магнитных микрополей

 

ОП ИСАНИЕ()674!21

Союз Советских

Социалистических

Республик

УЖр (б!) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06.02.78 (2!) 2577819/18-25 с присоединением заявки Хе (23) Приоритет

Н 01 Х 37/06

Государственный квинтет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 621.383. . 811 (088. 8) Опубликовано 15. 07.79.Бюллетень № 26

Дата опубликования описания 20.07.79 (72) Авторы изобретения

Э. И. Рау, Г. В. Спивак, В. В. Голубков и В. H. Капличный

Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова (71) Заявитель (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ

МАГНИТНЫХ МИКРОПОЛЕЙ

Иэобретенце относится к области электронной техники, в частности к электронной микроскопии. Способ предназначен для измерения распределений и нахождения пространственной конфигурации двумерных магнитных полей рассеяния.

Известны электронно-оптические способы измерения магнитных полей, реализуемые на основе просвечивающего электронного микроскопа 1). По этому способу измерение полей рассеяния производится путем выделения информации об исследуемом поле по отклонению тонкого электронного зонда в этом поле и последуюшей регистрацией этого отклонения.

Измерения нолей рассеяния сводятся к расчету смешений электронного зонда по фиксируемым. поэлементным искажениям изображения сетки-датчика на экране микроскопа.

Однако регистрация отклонения зонда по сеткам-датчикам, имеюшим сравнительно грубую структуру (период сетокобычно 3 10 мкм),. приводит к большим

2 ошибкам при измерении локальных полей рассеяния. Кроме того, отмечается большая трудоемкость при расчете компонент магнитных микропЬлей.

Наиболее близким к предлагаемому является способ исследования распределений магнитных:микрополей, содержаший операции формирования и развертки электронного зонда, взаимодействия зонда с исследуемым полем и последуюшей регистрацией отклонения зонда в этом поле (21. По этому способу производится оп« тоэлектронное преобразование светового сигнала, пропорционального отклонению зонда, в электрический, что позволяет автоматически получать на экране осциллографа искомую р»7 распределения одной иэ компонент микрополя.

Сушественным недостатком, присушим устройству для реализации способа - прототипа, является сложная технология изготовления и расчета оптического фильтра с заданной пропускной характеристикой.

Кроме того, известный способ не универ674121 сален в смысле применения к различным классам образцов, так как для каждого класса исследуемых магнитных объектов нужен свой оптический клин-фильтр, характеристика которого обуславливается спецификой прос транственной конфигура» ции данного магнитного поля рассеяния.

Перечисленные недостатки препятствуют широкой реализации способа в обычных лабораториях и заводских условиях. 10

Целью изобретения является повышение чувствительности и точности измерения магнитных микрополей различной пространственной конфигурации.

Цель достигается тем, что регистрациЮ отклонении зонда и одновременную . автоматическую компенсацию этого отклбнения осушествляют по фиксированному уровню сигнала.

Исследование распределений магнит30 ных микрополей по данному способу производят следуюшим образом.

Электронный зонд, сформированный оптической системой микроскопа, развертывают в линию вдоль одной иэ кооординат (например, параллельно поверхности магнитного объекта), причем на зонд действует локальное магнитное поле и отклоняет.его. Регистрация отклонения, произ30 водимая в любой координате и любой момент времени, осушествляется таким образом, что фиксируется сигнал, пропорциональный отклонению, При изменении этого сигнала автоматически вырабатывается

35 сигнал обратной связи, компенсируюший указанное изменение. Сигнал рассогласования и есть информативный сигнал, отображаюй ий распределение компонент поля рассеяния.

На чертеже изображено устройство, поэволяюшее реализовать предлагаемый способ, Электронный зонд 1, сформированный осветительной системой растрового алек»

45 тронного микроскопа (РЗМ), отклоняется катушками 2 по координате х мимо поверхности образца 3, т. е. проходит область исследуемого магнитного поля. Далее зонд проходит между дополнительными отклоняюшими пластинами 4 и попада$0 ет на край ножевой, непрозрачной для электронного пучка, диафрагмы 5. facTb электронного пучка (на чертеже заштрихо.- вана) срезается этой диафрагмой, а

55 другая часть попадает на люминесцентный световод 6., оптический сигнал с которого цоступает на ФЭУ, а электрический сигнал с последнего, предварительно !

4 усиленный, подается на отклоняюшие пластины 4 и на осциллограф 7. Луч осциллографа развертывается по горизонтали синхронно с разверткой электронного зонда по оси, . Если под влиянием измеряемого магнитного поля зонд отклоняется по осн Х, то все большая часть электронов пучка попадает на ножевую экранируюшую диафрагму 5, в результате чего на люминесцентную поверхность 6 по падает соответственно меньшая часть электронов пучка (эонда) и меньшей величины генерируется световой поток. Пропорционально уменьшается электрический сигнал с ФЭУ, что в пепи отрицательной обратной связи вызывает соответствуюшее увеличение прикладываемого к пластинам 4 напряжения, достаточного для воэврашения зонда на край диафрагмы.

В плоскости диафрагмы сечение алектронного пучка представляет собой круг с радиусом 1, причем наличие обрат, ной отрицательной связи поддерживает по-!

:ложение зонда по координате Х таким, :что край ножевой диафрагмы делит этот круг на две равные части. Чем большее

I отклонение испытывает зонд в магнит ном поле образца, тем большее напряжение вырабатывает усилитель 8 и наоборот. Таким образом, в любой момент времени и в любой координате. У развертки осушествляется фиксирование отклонения зонда по оси Х посредством оптического сигнала, генерирования прошедшими мимо ножевой диафрагмы электронами зонда.

Dance происходит преобразование опти ческого сигнала в электрический, который через цепь обратной связи компенсирует отклонение зонда и тем самым поддерживает оптический сигнал постоянным. На- пряжение, снимаемое параллельно с компейсируй9ших пластин, поступает на Yвход осциллографа и автоматически выписывает при однократной развертке кривую распределения одной из компонент магнитного поля рассеяния.

Калибровка получаемых распределений (в абсолютных единицах измерений) про-„ водится по формуле Щ -Я к1/Т07((8 j + l„4) 9 где Bt величина тангенциальной составляюшей индукции поля, Як - отклонение зонда под влиянием Ь по оси Х в плоскости ножевой диафрагмы, U - уско-! ряюшее напряжение микроскопа, g =8/т„ -; протяженность магнитного поля по оси я, . - расстояние от образца по диафраг :мы по оси 2, (длина отклоняюшихпластин). Величина 8 „определяется иэ пи674121

UHHHHH Заказ 4098/Ы. Тираж 922 Подписное

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 кового значения напряженности Е электрического поля между пластинами:

EL, х=—

НГ

Предлагаемый способ позволяет непосредственно получать картину конфигурации магнитного поля рассеяния в пространстве над образцом. Лля этого необходимо в РЭМ осуществлять и кадровую развертку, разомкнуть цепь обратной связи, а сигнал с ФЭУ подавать на видео контрольное устройство РЭМ. Ножевая диафрагма цри этом отодвигается по оси

Х на расстояние 8„определяемое по приведенной выше формуле.

Точность и чувствительность предлагаемого способа определяются возмож ностью регистрации минимальных смешений 3 . Как показывает расчет и экспериментальная проверка, по указанному способу можно фиксировать вызываемые

"Л. микрополями смешении порядка 10 в. то время как аналогичные известные способы регистрируют смешения порядка Г.

Формула изобретения

Способ исследования расспределеннй магнитных микрополей, содержащий операции формировании и,развертки; электронного зонда, взаимодействия зонда с исследуемым полем и последующей регистрации отклонения зонда в этом поле, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и точ-

Ф

10 ности измерений магнитных микрополей различной пространственной конфигурации, регистрапию отклонения зонда и одновременную автоматическую компенсацию этого отклонения оСушествляют по фиксированному уровню сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1., k. ТЬог еу, 3.Hutckt,sott,hhagtae 6i,с .ЯаИ measut-6.щеалД.@ ie tfie 8ЕМоп о hhagmeties 5 И 3RVf f963.

2. Рау Э. И. и др. Электронно-микроскопическое устройство для измерения магнитных полей рассеяния. ПТЭ М 4, 209, 1975.