Устройство для измерения коэрцитивной силы

 

Союз Советснин

Социапистичеснии

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<„> 9S1907 (61) Дополнительное к авт. свнд-ву (22) Заявлено 26. 05.81 (2I ) 3295006/18-21 с присоелинением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15. 12. 82. Бюллетень № 46

Дата опубликования описания 1 8 . 1 2 . 82 (5 I ) M. Кл.

G 01 R 33/12

3Ъоударотаенный комнтет

СССР по делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК 621. 317 °.44(088.8) (72) Автор изобретения

Н.Н. Силантьев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЗРЦИТИВНОЙ

СИЛЫ

Изобретение относится к магнитоизмерительной технике и может быть использовано в вычислительной технике для исследования магнитных свойств тонких пленок.

Известен магнитооптический гистериограф, содержащий источник неполяризованного света, обмотку перемагничивания, подключенную к выходу генератора переменного тока, анализатор в виде двухлучевой призмы, два приемника излучения, два двухкоординатных регистратора, разностный и суммирующий блоки 1 1 1.

Однако этот гистериограф характеризуется малым соотношением сигнал/шум при измерении тонких магнитных пленок, что вносит значительную погрешность при измерении материа- 2о лов, эффект Фарадея в которых слаб, Кроме этого, гистериограф имеет низкую производительность и точность за счет косвенного измерения оператором параметров материалов из гистерезисного цикла, что делает его неприменимым при большом количестве измерений.

Цель изобретения — повышение точности и производительности измерений.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения коэрцитивной силы, содержащее оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор в виде двухлучевой призмы, два фотоприемника, соединенные с дифференциальным усилителем, магнитную систему, подключенную к источнику питания, преобразователь и связанный с ним двухкоординатный регистратор, блок регистрации, введе ны элемент задержки, последовательно соединенные ключ, аналого-цифровой преобразователь, сумматор, выход которого подключен к первому входу блока регистрации, последовательно

3 98 соединенные синхронный детектор, компаратор, первый триггер Шмитта, элемент И, первый триггер, первый формирователь, счетчик, второй формирователь и второй триггер, выход ко-торого соединен с входом источника питания, а также второй триггер Шмитта, вход которого подключен к первому входу ключа и двухкоординатного регистратора, а выход соединен с вторым входом элемента И, второй вход ключа подключен к входам счетчика и элемента задержки, выход последнего соединен с вторым входом первого триггера, первый вход синхронного детектора подключен к выходу преобразователя, второй вход — к выходу дифференциального усилителя, выход синхронного детектора подключен к второму входу двухкоординатного регистратора, а выход второго формирователя соединен с вторым входом блока регистрации.

На черте>не приведена структурная схема устройства.

Устройство содержит источник 1 света, поляризатор 2, магнитную систему 3, в которую помещается образец 4, анализатор 5 в виде призмы

Волластона, приемники 6 и 7 излучения, дифференциальный усилитель 8, источник 9 питания, преобразователь 10, синхронный детектор 11, триггер 12 с раздельной установкой, двухкоординатный регистратор 13 блок 14 регистрации в виде цифропечати, накапливающий сумматор 15, ждущий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, ключ 17, триггер 18

Шмитта, формирователь 19, декадный счетчик 20, формирователь 21, триггер 22 с раздельными входами, элемент И 23, триггер 24 Шмитта, компаратор 25 и элемент 26 задержки, Работает устройство следующим образом.

Измерения проводятся с помощью магнитооптического эффекта Фарадея.

Свет от источника 1 проходит через поляризатор 2, образец 4, анализатор 5, выполненный в виде двухлучевой призмы Волластона, и попадает на два приемника 6 и 7 излучения, электрические сигналы с которых поступают на входы дифференциального усилителя 8. Сигнал с выхода усилителя 8 поступает на измерительный вход синхронного детектора 11, на

1907 ф опорный вход которого подается сиг5

15 ю

5О нал, пропорциональный напряженности поля в магнитной системе 3. Сигнал с выхода детектора 11, пропорциональный намагниченности образца, подается на вход у регистратора 13.

Включение приемников по дифференциальной схеме дает вдвое больший сигнал по сравнению с однотактной схемой и значительно улучшает отношение сигнал/шум. Перемагничивание образца осуществляется в магнитной системе 3 при подаче переменного тока от источника 9 питания. C помощью преобразователя 10 в виде эталонного резистора осуществляется преобразование тока, пропорционального напряженности поля К в системе 3, и напряжение, которое подается на вход х регистратора 13. В результате регистратор 13 производит запись гистерезисных циклов в координатах М = f(fl).

Измерение коэрцитивной силы ff основано на измерении мгновенного значения тока в магнитной системе при значении намагниченности М = О.

Это осуществляется следующим образом.

По команде "Пуск" триггер 12 опрокидывается в состояние "1" и запускается источник питания 9, переменным током которого перемагничивается образец в магнитной системе. Сигнал, пропорциональный намагниченности образца, поступает на вход компаратора 25, другой вход которого подключен к общему нулю. При сигнале If -= 0 компаратор 25 срабатывает и запускает триггер 18 Шмитта, который опрокидывает через элемент И 23 триггер 22 в единичное состояние. С помощью формирователя 21 вырабатывается импульс фиксированной длительности, который открывает ключ 17, в результате чего мгновенное значение тока в системе 3 после преобразования ждущим АЦП 16 в виде кода заносится в сумматор 15. Одновременно с открыванием ключа импульс с формирователя 21 поступает на вход вычитающего декадного счетчика, уменьшает его содержимое на единицу и через элемент задержки 26 возвращает триггер 22 в исходное состояние.

Схема определения 11 работает только при отрицательных напряжен ностях поля в системе 3. Для искг>ючения срабатывания схемы при положительных напряженностях триггер 24

981907

Шмитта выдает запрещающий уровень на элемент И 23. Для предотвращения многократных срабатываний компаратора и триггера 18 Шмитта в области

М = 0 установлен триггер 22, который % срабатывает только на первый запуск с триггера Шмитта.

В связи с тем, что перемагничивание тонких пленок связано со спонтанными скачками намагниченности, один гистерезисный цикл не дает объективной картины. Поэтому необходимо проводить серию измерений НС, и результат усреднить. В данном устройстве осуществляется десять измерений Н, которые заносятся в накапливающий сумматор 15. При полном вычитании декад-. ного счетчика формирователь 19 вырабатывает импульс,по которому информация с сумматора заносится в блок 14 регистрации. Блок регистрации, например, в виде цифропечати, производит фиксацию результата измерения НС с переносом запятой на один разряд печати влево. Одновременно импульс с фор- мирователя 19 возвращает триггер 12 в исходное состояние.

Устройство для измерения коэрцитивной силы обеспечивает повышение отношения сигнал/шум за счет применения синхронного детектора, получение объективных данных о процессах перемагничивания на локальных участках тонких пленок за счет непосредст. венного измерения 11с, повышение производительности измерений за счет автоматизации, что позволяет эффективно контролировать однородность магнитных свойств новых магнитных материалов и повысить их качество. 4в

Формула изобретения

Устройство для измерения коэрцитивной силы, содержащее оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор в виде двухлучевой призмы, два фотоприемника, соединенные с дифференциальным усилителем, магнитную систему, подключенную к источнику питания, преобразователь и связанный с ним двухкоординатный регистратор, блок регистрации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, в него введены элемент задержки, последовательно соединенные ключ, аналого-цифровой преобразователь, сумматор, выход которого подключен к первому входу блока регистрации, последовательно соединенные синхронный детектор, ком,паратор, первый триггер Шмитта, элемент И, первый триггер, первый формирователь, счетчик, второй формирователь и второй триггер, выход которого соединен с входом источника питания, а также второй триггер Шмитта, вход которого подключен к первому входу ключа и двухкоординатного регистратора, а выход соединен с вторым входом элемента И, второй вход ключа подключен к входам счетчика и элемента задержки, выход последнего соединен с вторым входом первого триггера, первый вход синхронного детектора подключен к выходу преобразователя, второй вход — к выходу дифференциального усилителя, выход синхронного детектора подключен к второму входу двухкоординатного регистратора, а выход второго формирователя соединен с вторым входом блока регистрации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР 580533, кл. G 01 R 33/14, 1976.

981907

Составитель E. Данилина

Редактор Н. Киштулинец Texpeg М.Надь Корректор И. Ватрушкина

Заказ 9703/64 Тираж 717 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 03, »„ Москва Ж-3 Раушская наб. д. 4/)

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