Устройство для измерения радиуса кривизны магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ц 5 И 0 01 Н 33/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ вен о ССС72.СССР80.НИЯЛЯ,ктивГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРРАДИУСА КРИВИЗНЫ МАГНИТНОГО Псодержащее магнитооптический ИЯО 078369 А ный элемент, расположенный между поляризатором и анализатором и снабженный шкалой отсчета, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения разрешающей способностиустройства, магнитооптический элемент выполнен в виде двух скреплен-ных между собой слоев магнитоодноосной пленки с лабиринтной доменнойструктурой с наклоном оси легкогонамагничения относительно нормалик поверхности активного элемента,первый слой которого является зеркальным отображением оси легкого намагничения второго слоя.10783692Изобретение 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. 5 Цель изобретения - повышение разИзвестно устройство для определе- решающей способности устройства,ния силовых линий магнитного поля, Поставленная цель достигаетсяпредназначенное для определения то- тем, что в устройстве для измеренияпографии 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 видеустановлен неподвижно относительно 15 двух скрепленных междУ собой слоевисследуемой системы соосно с ней, магнитоодноосной пленки с лабиринта другой соединен с механизмом пе- ной доменной структурой с наклономремещения вдоль оси системы и ре- оси легкого намагничения относительгистратором положения катушек, при- но нормали к поверхности активного чем одноименные концы обоих наборов 2 О элемента, первый слой которого явсоединены между собой коммутатором, ляется зеркальным отображением оси а другие концы включены в цепь ин- легкого намагничения второго слоядикатора. Устройство позволяет с На чертеже представлена структур- достаточной точностью измерять ради- ная схема устройства для измерения альные и осевые координаты точек ли радиуса кривизны постоянных и имний одной и той же напряженности 11, пульсных магнитных полей.Однако по своему исполнению та- Устройство содержитполяризатор 1, кое устройство имеет большие разме- магнитооптический элемент 2 ввиде ры и не обладает способностью запо- двухслойной магнитнойпленки, 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 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 раЪме Углом наклона оси легкого намагнищен магнитооптический активный эле- чения относительна нормали к поверх- мент,а шкалаотсчета установленаповерх ности элемента, который выбирается анализатора. Для измерения указан- в зависимости от диапазона измерения ных характеристик магнитного поля1радиуса 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 использокаждом слое. ванин эффекта однородного зарожденияРабота устройства основана на яв- доменной стрУктУРы в одноосной маглении возникновения излома плоской нитной пленке. доменной границы на поверхности раэ- Зарождение доменной структур, 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 0 площади, но резко отличается от лаопределяется точностью измерения биринтной доменной структуры. шидины "уширенной" области Г 2 1. Устройство работает следующим обИзвестное устройство не поэволя- разом.ет измерять характеристики постоян- Прй действии на датчик магнитного ных и импульсных магнитных полей с 65 поля, превышающего заданный предел(определяемый магнитными свойствамидатчика), происходит однородное зарождение доменной структуры в томобъеме датчика, где направление касательной к силовой линии и оси легкого намагничения вэаимно-перпендикулярно. Нижний предел исследуемогомагнитного поля определяется минимальным значением поля однооснойанизотропии, при которой существуетлабиритная доменная структура. В виду разной ориентации оси легкогонамагничения в каждом слое датчика,зоны однородного зарождения возникают на расстоянии 2 друг от друга.Это расстояние зависит от радиусакривизны поля в плоскости, проходящей через ось легкого намагниченияобоих слоев, и угла наклона 9 осилегкого намагничения относительнонормали к пленке. На чертеже видно,что,расстояние 1 есть хорда, стягивающая дугу .окружности с центральнымуглом 2 9 и радиусом Н. Следовательно, радиус кривизны измеряемого поля в заданной плоскости определяетсяпо . 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 микроскопии10 Для исследования структуры неоднородных магнитных полей широкоиспользуются фигуры Биттера, индукционные, магниторезисторные датчи ки, датчик Холла. Однако, если необходимо построить векторное распределение поля, создаваемое объектоммалых размеров 1,например, постоянным микромагнитом, токовой аппли,кацией, зазором магнитной голфки ),то разрешающая способность перечисленных датчиков оказывается недостаточной. Предлагаемое устройство можетбыть использовано при измерениирадиуса кривизны магнитных полей вмагнитных системах, в которых доступк точкам измерения затруднен обычными методами, при этом полученнаяинформация о радиусе кривизны измеряемого поля может сохраниться вустройстве неограниченное время.Магнитооптическая визуализацияс помощью предлагаемого устройствапозволяет эффективно исследоватьраспределения произвольных пространственно неоднородных магнитныхполей, контролировать магнитные характеристики роторов иэ постоянных 40 магнитов в микроминиатюрных двигателях с достаточной разрешающей способностью устройства. Формула получена в приближении, что Н я Ь, где Ь - 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-ния в каждом из слоев датчика, соответствующее определенному значению радиуса кривизны магнитного поля.Пределы измерения величины радиуса кривизны магнитных полей опредеСоставитель Л.УстиноваТехред Л.Коцюбняк Корректор В.Бутяга Редактор А.Шандор Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул, Проектная, 4 Заказ 957/40 Тираж 711 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5