Магнитооптический гистериограф

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (ii)976410 (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву(51)М. Кл.

6 01 R 33/14 (22)Заявлено 29.0б.81 (2l) 3307509/18-21 с присоелинением заявки И

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 23. 11, 82, Бюллетень М 43 (53) УДЫ 621. 317..44(088.8) Дата опубликован11я описания 23.11.82 а.g.äðõàíãåëüñêèé, С.Ф.глаголев, M.Н ° Йюаелефа, 8, А.Жуков, Н.А. Симонянц и М, М, Червински и (?2) Авторы изобретения (?1) Заявитель (54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ГИСТЕРИОГРАФ

20

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике, в частности к магнитооптическим гистериографам для регистрации динамической петли гистерезиса, основанным на магнитооптических эффектах Керра и Фарадея, и может быть использовано для изучения магнитных свойств макро- и мик. роучастков образцов различных классов ферромагнетиков: тонких магнитных пленок, пластин и поверхностных слоев массивных образцов, Известен магнитооптический гистериограф, основанный на эффекте Керра, содержащий источник излучения, поляризатор, намагничивающую систему.для перемагничивания образца с преобразователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал, генератор переменного тока, анализатор, приемник излучения, предварительный широкополосный усилитель, двухкоординатный регистратор 1 1g.

Недостатком такого гистериографа является низкая точность.

Известен также магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательно. генератор переменного тока, намагничивающую систему с образцом и преобразователь напряженности .магнитного поля в электрический сигнал, приемник излучения,оптически связанный через ана- . лизатор, азимутальный модулятор-компенсатор, образец и поляризатор с импульсным источником излучения, генератор модуляционного тока, выход которого соединен с модуляционной обмоткой аэимутального модуляторакомпенсатора, а через включенные последовательно синхронный детектор, усилитель постоянного тока, компенсационную обмотку аэимутального модулятора-компенсатора подключен к шунту и к У-входу двухкоординатного регистратора, X-входом соединенно3 9764 го с выходом стробоскопического преобразователя, первый вход которого подключен к преобразователю напряженности магнитного поля в электрический сигнал, а второй вход — к вхо ду импульсного источника излучения и к выходу синхронизатора $2), Недостатком известного магнитооптического гистериографа также является низкая точность.

Цель изобретения — повышение точности °

Поставленная цель достигается тем, что в магнитооптическом гистериографе, содержащем соединенные последовательно генератор переменного тока, . намагничивающую систему с образцом и преобразователь напряженности магнитного поля в электрический сигнал,,приемник излучения> оптически связанный через анализатор, азимутальный модулятор-компенсатор, образец и поляризатор с импульсным источником излучения, генератор модуляционного тока, выход которого соединен с модуляционной обмоткой азимутального моду. лятора-компенсатора, а через включенные последовательно синхронный детектор, усилитель постоянного тока, компенсационную обмотку азимутального

- модулятора-компенсатора подключен к шунту и к У-входу двухкоординатного регистратора, Х-входом соединенного c выходом стробоскопического преобразователя, первый вход которого. подключен к преобразователю напряженности магнитного поля в электрический сигнал, а второй вход - к входу импульсного источника излучения и к выходу синхронизатора, синхронизатор выполнен в виде дифференциатора, блока взятия модуля, управляемого аттенюатора, интегратора, генератора пилообразного напряжения, компаратора, формирователя, источника опорного напряжения, при этом шунт через соединенные последовательно дифференциатор, блок взятия модуля, управляемый аттенюатор, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения, интегратор, компаратор, формирователь, подключен к выходу синхронизатора, к другому входу компаратора подключен выход генератора пилообразного напряжения, вхо- 55 . дом соединенного с преобразователем ! напряженности магнитного поля в электрический сигнал, 10 4

На фиг. 1 представлена схема магнитооптического гистериографа, на фиг, 2 - временные диаграммы.

Гистериограф содержит генератор

1 переменного тока„ намагничивающую систему 2 с образцом 3 и преобразователем 4 напряженности магнитного поля в электрический сигнал, стробоскопический преобразователь 5, двухкоординатный регистратор 6, импульсный источник 7 излучения, поляризатор

8, генератор 9 модуляционного тока, азимутальный модулятор-компенсатор

10, синхронный детектор 11, предварительный узкополосный усилитель 12, приемник 13 излучения, усилитель 14 постоянного тока, синхронизатор 15, Включающий в себя дифференциатор

16, блок 17 взятия модуля, управляемый аттенюатор 18, источник 19 опор ного напряжения, интегратор 20, формирователь 21, генератор 22 пилообразного напряжения, компаратор 23, а также анализатор 24 и шунт 25.

На фиг, 2 приведены диаграммы,, где: 26 - характер изменения напряженности магнитного поля намагничивающей системы 2, 27 - напряжение на выходе генератора 22 пилообразного напряжения, 28 — напряжение на выходе интегратора 20, 29 — импульсы на выходе импульсного источника 7 излучения, 30 — намагниченность освещенного участка образца 3, 31 - напряжение на выходе генератора 9 модуляционного тока, 32 — импульсы излучения на выходе анализатора 24, 33 напряжение на выходе предварительного узкополосного усилителя 12, 34 напряжение на шунте 25.

Магнитооптический гистериограф работает следующим образом.

Генератор 1 переменного тока вырабатывает периодический ток задан" ной частоты, который с помощью намагничивающей системы 2 преобразуется в напряженность магнитного поля

Н (фиг. 2-26), перемагничивающего ис— пытуег.ый образец 3. В качестве намагничивающей системы 2 может исполь зоваться, например система катушек

Гельмгольца или электромагнит, а в качестве генератора 1 переменного тока " например усилитель мощности, подключенный к выходу генератора переменного синусоидального напряжения, C выхода преобразователя 4 напряженности магнитного поля в электричес76410 6

2S

3S

4S

5 9 кий сигнал, например образцового резистора, переменное напряжение поступает на вход стробоскопического преобразователя 5 и генератор 22 пилообразного напряжения, который вырабатывает пилообразное напряжение

U (фиг. 2-27) с частотой, равной или в целое число раз меньшей частоты входного напряжения оно поступает на первый вход компаратора 8. На второй вход компаратора 8 поступает медленно-нарастающее напряжение Ид (фиг. 2-28) с выхода интегратора 20.

В момент равенства напряжений íà входах компаратора 8.на его выходе происходит перепад напряжения по которому формирователь 21 вырабатывает импульс синхронизации. Этот импульс поступает на опорный вход стробоскопического преобразователя 5, а на его выходе вырабатывается постоянное напряжение, величина которого равна мгновенному значению входного напряжения в момент действия импульса синхронизации, это напряжение поступает на Х-вход двухкоординатного регистратора 6, Кроме того, импульсы синхронизации управляют импульсным источником 7 излучения, в качестве которого используется, например оптический квантовый генератор непрерывного действия с электрооптической ячейкой Поккельса, его импульсы излучения Ф1 (фиг. 2-29) проходят через поляризатор 8 и падают на образец 3. Азимут поляризации импульсов излучения, отраженных от образца 3, изменяется по отношению к азимуту падающих импульсов на угол, прямо пропорциональный величине мгновенной намагниченности J (фиг, 2-30) ос.вещенного участка образца 3. Далее они проходят через азимутальный модулятор-компенсатор 10, в качестве которого может использоваться, например магнитооптическая ячейка

Фарадея, с модуляционной обмоткой, питающейся переменным напряжением

П (фиг, 2-31) от генератора 9 модуляционного тока, в качестве которого используется, например усилитель мощности, подключенный к выходу генератора переменного напряжейия, После прохождения анализатора 24 импульсы излучения Ф имеют форму, показанную на фиг, 2-3?, Приемник 13 излучейия преобразует импульсы излучения в электрический сигнал, первая гармоника И.> (фиг. 2-331 часто" т3, азимутальной модуляции которого пропорциональна мгновенной намагниченности. Эта гармоника усиливается

\ предварительным узкополосным усилителем 12, детектируется синхронным детектором 11> на опорный вход которого поступает напряжение с выхода генератора 9 модуляционного тока, усиливается усилителем 14 nocToRHного тока и поступает на компенсационную обмотку азимутального модулятора-компенсатора 10. Эта обмотка включается таким образом, чтобы поворот плоскости поляризации в рабочем теле магнитооптической ячейки

Фарадея был равен по величине с точностью до статической ошибки и противоположен по знаку повороту плоскости поляризации импульсов излучения за счет мгновенной намагниченности образца. Таким образом, ток в компенсационной обмотке прямо пропорционален мгновенной намагниченности образца в момент действил импульса излучения. Напряжение U (фиг.234), пропорциональное току компенсации, снимается с шунта 75 и подается на (-вход двухкоординатного регистратора 6 и вход дифференциатора 16, Выходное напряжение ди м;ерен- циатора l6 прямо пропорциональйо скорости входного, а после блока 17 взятия модуля не зависит от направления скорости, под действием этого напряжения управляемым аттенюатором

18 изменяется входное напряжение интегратора 20, которое задается источником 19 опорного напряжения. Та" ким образом, скорость изменения выходного напряжения интегратора 20 при увеличении скорости изменения напряжения на шунте ?5 уменьшается, а следовательно, уменьшается и ско1 рость изменения фазового сдвига импульсов излучения по отношению к налряженности магнитного поля, а это в свою очередь приводит к уменьшению скорости изменения напряжения на шунте 25 и наоборот, Таким образом, осуществляется автоматическое изменение скорости изменения фазового сдвига импульсов излучения (на крутых участках петли гистерезиса скорость уменычается, а на пологих увеличивается > при этом значительно уменьшается динамическая погрешность регистрации и тем самым повышается точность измерения

9764 параметров динамической петли гистереэиса. формула изобретения . Магнитооптический гистериограф, содержащий соединенные последовательНо генератор переменного тока, намагничивающую систему с образцом.и преобразователь напряженности магнит ного поля в электрический сигнал, приемник излучения, оптически свя .занный через анализатор, аэимутальный модулятор-компенсатор, образец и поляризатор с импульсным источником излучения, генератор модуляционного тока, выход которого соединен с модуляционной обмоткой азимутально" го модулятора-компенсатора, а через включенные последовательно синхронные детектор, усилитель постоянного тока, компенсационную обмотку азимутального модулятора-компенсатора подключен к шунту и к У-входу двухкоординатного регистратора, Хвходом соединенного с выходом стробоскопического преобразователя, первый вход которого подключен к преобразователю напряженности магнитно- зв го поля в электрический сигнал, а второй вход - к входу импульсного ис10 8 точника излучения и к вйходу синхронизатора, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точ ности, синхроиназтор выполнен в виде дифференциатора, блока взятия модуля, управляемого аттенюатора, интегратора, генератора пилообразного напряжения, компаратора, формирователя, источника опорного напряжения, при этом шунт через соединенные последовательно дифференциатор, блок взятия модуля, управляемый аттенюатор, к другому входу которого подключен источник опорного напряжения, интегра тор, компаратор, формирователь, подключен к выходу синхронизатора, к другому входу компаратора подключен выход генератора пилообразного напряжения, входом соединенного с пре.образователем напряженности магнитного поля в электрический сигнал.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Глаголев С.Ф.. Червинский М.М.

Магнитополяриметр Керра для определения локальных динамических магнитных характеристик. Труды метрологических институтов СССР. 1979, вып. 233(293), с. 31-35.

2. Авторское свидетельство СССР

:по заявке Р 3217652/18-21, кл. G О! К 33/14, 17.02.8D,