Устройство для возбуждения спиновогоэха b тонких ферромагнитных пленках

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТИЛЬСМЗУ

Союз Советских

Социалистичеасих

Республик (ii)851 217 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 031079 (21) 2824447/18-25 с присоединением заявки H© (23) Приоритет

Опубликовано 300781. Бюллетень М 28

Дата опубликования описания 300781 (51)М. Кл.

G 01 N 24/02

Государственный комитет

С С С P ио делам изобретеиий и открытий (53) УД1 539.143.43 (088.8)

I (72) Авторы изобретения

Г

В. Н. Каразеев, О.A. Нестеров и A.Â. КаР ак „

1 z

I (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СПИНОВОГО

ЭХА В ТОНКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ

Изобретение относится к радиотехнике, служит для возбужцения ядерного магнитного резонанса в тонких фер" ромагнитных пленках и предназначено для использования в системах радиосвязи, радиолокации и радионавигации для корреляционной обработки радиосигналов, например, в системах задержки радиосигналов, сжатия, шифрации и дешифрации.

Известно устройство для возбуждения спинового эха в тонких ферромагнитных пленках, содержащее тонкую ферромагнитную пленку и узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха. Последний выполнен в виде тонкопленочного проводника s форме меандра, размещенного над тонкой ферромагнитной пленкой, нанесенной на диэлектрическую подложку, с обратной стороны. которой расположен сплошной тонкометаллический слой.

Устройство работает следующим образом. На вход устройства подаются два радиочастотных импульса, сдвинутых один относительно другого на время . Отклик .ядерной спинозой системы ферромагнитного материала возникает в момент времени 2 С в виде радиочастотного импульса — спинового зха. Получаемый сигнал снимается с выхода устройства. Известное устройство обеспечивает повышение сигнала "спинового эха, конструкция его проста (1 1.

Однако наличие в известном устройстве только одного слоя тонкой ферромагнитной пленки ограничивает ве10 личину сигнала спинового эха. Ограничение сигнала, в свою очередь, снижает функциональные возможности устройства.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является устройство для возбуждения спинового эха в тонких ферромагнитных пленках, содержащее одну или ряд ферромагнитных пленок, размещенных на подложке, 20 и узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, выполненный в виде тонкопленочного проводника, изолированного от ферромагнитной пленки диэлек25 трическим слоем. Узел съема сигнала спинового эха выполнен в виде тонкопленочного проводника в форме меандра, размещенного между ферромагнитными пленками. Тонкопленочный провод

30 ник изолируется от ферромагнитной

851217 пленки и от подложки диэлектрическим слоем, Подложка выполнена из металлического немагнитного материала.

Устройство работает по двухимпульсной или трехимпульсной методике возбуждения ядерного магнитного резонанса. На вход устройства подается два радиочастотных импульса, сдвинутых один относительно другого на время

Х, с частотой заполнения, равной частоте ядерного магнитного резонанса используемого ферромагнитного материала пленки. В момент времени 2т возникает резко выраженный отклик ядерной системы, который наводит в: узле для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха ЭДС магнитной индукции— спиновое эхо.. Указанное устройство также обеспечивает повышение сигнала спинового эха $2j.

Однако конструктивное выполнение узла для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха в форме меандра не допускает использование в устройстве нескольких узлов для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, поскольку система возбуждения ядерного магнитного резонанса такой конструкции является резонансной, что ограничивает возможности увеличения сигнала спинового эха. Коэффициент использования площади ферромагнитных пленок невелик, так как сигнал спинового эха снимается в лучности, которая находится в центре меандра.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей устройства путем увеличения сигнала спинового эха.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для возбуждения спинового эха в тонких ферромагнитных пленках, содержащем одно или ряд тонких Ферромагнитных пленок, размещенных на подложке, и узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, выполненный в виде тонкопленочного проводника, изолированного от ферромагнитной пленки диэлектрическим слоем, узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха выполнен из двух слоев тонкопленочных проводников, образующих последовательный ряд решеток, причем каждая из решеток верхнего слоя смещена относительно соответствующей решетки нижнего слоя на величину не менее ширины проводника, при этом вход каждой решетки соединен с выходом предыдущей решетки, слои проводников отделены друг от друга диэлектрическим слоем, Такое конструктивное решение узла для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового

5 !

О

65 эха позволяет использовать в одном устройстве ряд решеток, что дает возможность сложения сигнала спинового эха от каждой решетки. Эффект увеличения амплитуды эха-отклика достигается за счет того, что возбуждается не вся;площадь ферромагнитной пленки, а отдельные ее участки, эхосигнал с которых впоследствии сум-мируется на последовательно соединенных индуктивных сопротивлениях решеток съема сигнала спинового эха.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг, 2 — то же, в план е.

Устройство включает подложку 1 из диэлектрического или немагнитногб материала, на которой размещены тонкие ферромагнитные пленки 2-б,изолированные друг от друга (а в случае металлической подложки и от подложкит диэлектрическими слоями 7-9 . Над ферромагнитными пленками размещен узел

10 для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, изолированный оТ Ферромагнитной пленки б диэлектрическим слоем 11. Узел 10 выполнен в виде двух слоев тонкопленочных проводников, образующих последовательный ряд решеток, причем каждая из решеток верхнего слоя смещена относительно соответствующей решетки нижнего слоя на величину не менее ширины проводника с целью предотвращения экранировки решетки съема решеткой возбуждения сигнала спинового эха, при этом вход каждой последующей решетки соединен с выходом предыдущей решетки. Слои проводников узла 10 изолированы друг от друга диэлектрическим слоем 12 с высокой диэлектрической проницаемостью. Расположение узла для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха обеспечивает ортогональность между вектором намагниченности высокочастотного магнитного поля и осью легкого намагничивания ферромагнитных пленок, наттравление тонкопленочных проводников решеток совпадает с направлением легкой оси в пленках.

Устройство работает следующим аб; о разом.

На вход устройства подается два радиочастотных импульса, сдвинутых один относительно другого на время с частотой заполнения, равной частоте ядерного. магнитного резонанса используемого Ферромагнитного.материала пленки. В момент времени 2 возникает резко выраженный отклик ядерной спиновой системы, который наводит в проводниках съема сигнала спинового эха ЭЦС магнитной индукции— апиновое эхо. При подаче возбуждающего радиочастотного импульса на решетку возбуждения сигнала спинового эха,по проводникам решетки протекает

851217 ток, пропорциональный амплитуде возбуждающего радиочастотного импульса.

Этим током в пространстве вокруг решетки наводится переменное магнитное поле, возбуждающее участок ферромагнитной пленки. Затем на решетку возбуждения спинового эха подается радиочастотный импульс считывания, под воздействием которого возбужденные участки ферромагнитной пленки излучают электромагнитные импульсы, начальные фазы которых совпадают, так как все участки пленки возбуждаются когерентными радиочастотными импульсами.

Излученные ферромагнитной пленкой электромагнитные импульсы наводят высокочастотный ток в проводниках решеток съема, расположенных над соответствующими возбуждаемыми участками ферромагнитной пленки, причем фазы возбужденных токов пропорциональны фазам электромагнитных импульсов, излученных участками пленки.

Возбужденными токами на индуктивном сопротивлении проводников решеток наводятся импульсы ЭДС, причем начальные фазы этих импульсов совпадают.

Таким образом, при условии, что все решетки соединены последовательно, сложение сигнала, спинового эха достигается за счет когерентного суммирования напряжения на индуктивном сопротивлении решеток, .предназначенных для съема сигнала спинового эха.

Затем сигнал спинового эха усиливается и подается на регистрирующую систему, Предлагаемое конструктивное ре" шение обеспечивает увеличение сигнала спинового эха в 2,5 раза, что позволяет расширить Функциональные возможности устройства путем сложения сигналов спинового эха с отдельных узлов с различными математическими комбинациями; увеличения динамического диапазона обрабатываемых сигналов на 7-9 дБ; уменьшения мощности отрабатываемых сигналов в 3,2 раза без проигрыша в амплитуде эха-отклика; снизить весо-габаритные показатели системы корреляционной обработки информации; расширить функциональные возможности этих систем; они. зить расход .дефицитного материала ферромагнитных пленок (Со59); повы" сить качество обработки информации.

Формула изобретения

1, Устройство для возбуждения спинового эха в тонких ферромагнитных пленках, содержащее Ферромагнитные пленки, размещенные на подложке, и

15 узел для создания высокочастотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха, выполненный в виде тонкопленочного проводника, изолированного от ферромагнитных пленок диэлек20 трическим слоем, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем увеличения сигнала спинового эха, узел для создания высоко)5 частотного магнитного поля и съема сигнала спинового эха выполнен из двух слоев тонкопленочных проводников, образующих последовательный ряд решеток, причем каждая из решеток верхнего слоя смещена относительно соответствующей решетки нижнего слоя на величину не менее ширины проводника, при этом слои проводников отделены друг от друга диэлектрическим слоем.

2. Устройство по п,l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что вход каждой решетки соединен с выходом предыдущей решетк и .

40 .Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2507942/18-25, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2622125/18-25, 1978.

851 217

К геиералору

9

Э

7 .1

ВНИИПИ Заказ 6341/60 Тираж 907 Подписное филиал ППП "Патент", r.Óæroðoä, ул. Проектная, 4