Способ неразрушающего контроля качества магнитных материалов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1,705322 Союз Советских Социалистических Республикосударствеииый комите СССР по делам изобретеиий и открытийубликовано 251279. Бюллетень йо 47 Дата икованив описания 2512 72) Авторы изобретения Коневский И.П, Бабийчук, Н.В. Грицен и А.М. Пшисуха(54) СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЦЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВМАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ) структуры исследуемого образца. особ эффективен при определении чества магнитных проводников, та-. х как, например, пермоллой, никель дрфНедостатком укаэанного способа ляется то, что он при определении чества магнитного диэлектрикат обеннО с малыми величинами тан" нса угла потерь (Ьгд) на СВЧ, не еспечивает высокой разрешающей особности.Наиболее близким по техническому шению способом определения качестмагнитных диэлектриков является особ, основанный на измерении исжений спектров электронного парагнитного резонанса (ЭПР) (2. Способ основан на измерении вноого в СВЧ-тракт дополнительного еданса вследствие диссипации энери СВЧ-поля в условиях резонанса. следуемый образец помещают во внеше магнитное поле и прикладывают к му переменное низкочастотное магтное поле, направленное параллель- постоянному. СВЧ-полем воздают спин"сиетему.всего образца. и этом вектор магнитной компонен- СВЧ-поля компланарен векторам Изобретение относится к области ти исследования структурного несовер-Сп шенства магнитных материалов с ис- ка пользованием электронного магнитного ки резонанса и может быть использова- . и но преимущественно при отборе кристаллов для устройств квантовой элек- яв троянки. каИзвестен способ неразрушающего . ос контроля качества электропроводных ге материалов, напримеР ферромагнит- , . об ных металлов, основанный на наблю-, сп денни спектров ферромагнитного ре"зонанса 1), Образец исследуемого ре материала помещают во внешнее пос ва тоянное или медленно меняющееся по сп величине магнитное поле (в дальней" ка шем-.внешнее магнитное поле) и прик- ма ладывают к образцу переменное низкочастотное магнитное поле, направленсО сим ное параллельно внешнему. для, йа- имп блюдения магнитного резонанса в . ги образце возбуждают СВЧ-полем спино- Ис вые волны при экранировании большей . не части образца электропроводным диа не магнетиком. Перемещая образец, ни регистрируют спектр магнитного ре но эонанса в незаэкранированной части буж поверхности образца и по его искаже" Пр ниям судят о качестве (неоднороднос- ЗО ты"въийего-и переменного низкочастот- на этот же объем образца воздейст ного магйитйых полей. Последователь-" вуют переменным магнитным полем, "-" йо экрайируя от внешнего магнитного Суть способа состоит в том, чтополя некоторый объем образца по иска- в нем используется явление дифрак;жеййям линйй спектра ЭПР в этом объе- ции электромагнитного поля в сво 5ме судято качестве кристалла. При бодное пространство малым отверэтом длина исследуемого участка образ- стием в пРоводящей плоскости, огра"ца -должна быть не меньшей его диа- ничивающей некоторый замкнутыйметра. . объем, в котором имеется определенНаКладываемое на образец низко- ное Расйределение СВЧ"поля. Помещая " "Частотйое переменное "магнитное полеисследуемыйматериал в СВЧ поле дисоэдают системой проводников, по Фрагирующей на отверстии волныО, которым "йротекает йеременный тбк. " (в поле излучения) и накладывая наСигналмагнитного резонанса регистри- нето внешнее магнитное поле, возбужруется йа частоте низкочастотного дают спйновую систему в сравнительноЙЕРемейного"мйнйтного поля. большом объеме. При этом иядуцируютСйособ эффективен при определении 15 ся переходы между энергетическимикачества образцов магнитных диэлек- ,уРовнямн спинозой системы .исследуе"трйков"специальной формы, такихкак " могомагнитного материала которыерубиновые стержнй.".:" ".:; обусловливают диссипацию энергииНедостатком укаэанного сйособа СВЧ-поля в Условиях магНитного реэоявляется низкаяпространственная разнансае"рещающая способность на образцах . Одйако, внбсимый исследуемым магбольшого объема, обусловленная срав- нитным материалом -дополнительныйкительно большой величиной объема, . импеданс Ь СВЧ-тракт обусловлен, Йослбдовательно экрайируемого от вйеш" ,только лйШь" СВЧ-полем в малой обласнегомагйитного поля. при сравни ти полупространства, близкой к зотельно больших величинах в боль" Йе"возбуждения и практически неших объемах образца нельзя возбу"зависит от потерь в волновой зонедить волны СВЧ. Поэтому этот спо- излучения, то есть наблюдают воэбуж-Соб: йрй 2 оден 1(ля"огранйчеййого клас" денйую спйновую систему в малом",са"магйитнйх" диэлектриков,"Имеющих 30 объеме. наэтот жеобъем накламалые величины тангенса угла потерь . дйвается переменное нйзкочастот"- Цель настоящего изобретениЯ сос- затухающеес Расстояйием, котороетоит в тоМ, чтобы повысить простран-. воздействуЕт на спиновую системуственйунГразрешающую способнбсть Ори З 5 также в небольшом объеметакоеопределении качествамагнитных мате- "Воле получено путем создайияРиалови "Расширить класс исследуе-локальной" неоднородности плотнос-"мйх"веществ, в частности определять ти поверхностного переменного низ; качество Кристаллов"диэлектрйков , кочастотного тока. Сигйал магнитс большимивеличинайи тангенса уг його резонанса регистрйруется нала потерь ( 6 Д 10 ). этой же частоте.СуперпозиЦияДвух быстро затухаю"Поставленная цель достигается тем, щихв пространстве полей с увеличто в известном способе неразруы(аю-чением расстояния от эоны возбуж"щего контрол 8 качества магнитнйх ": ".45"денйя определяет резко ограниченныйматерйалов, включающем наложение внеш. Объем"исследуемого материала, в конего магнитногополя с -одноврементором формируется наблюдаемый спектрийьгвоздействием низкочастотйогомагнйтного резонанса. такая конфи переменного магнитного Воля; па- гураКия магнитных полей обеспечивараллельного внешнему магнитному"йо-. 5 ет"высокую йространственную разрелй, "и,34 збуждение спиновой систе- шающую .способность предлагаемого спо"мы СВЧ-полем вектор магнитнбй кбм"-боба- контроля.поненты которого Момпланарен век- Нерезонансные потери в исследуемомторам иостоянного "внешнего и пере- " материале могут Ьыть большими .поскольМеййогр низкочастотного магнитных ку не требуется возбуждать СВЧ-волны"полей, а также перемещение области 55 во всем объеме образца, т. е. отсутствозбухщьния и-регистрацию спектра вует ограничение объема исследуемоговагнитного резонанса;по искажени" образцав зависимости от 1 д Поэтоям которого судят о структурных му способ обеспечивает контроль образйесовеРшействах материала, - согласйо цов больших размеров магнитных матеизобретению, исследуемыйматериал 60 риалов как с малымй так и с больпомещаютв дифрагирующее наотвер": шими нерезонансными поТерями (6 у).стии в полупространство СВЧ-пЗЖГ. ОЙ эффективен приконтроле качества."йийейно поляризованной волны, при широкого класса материалов магэтомспиновуюсистему образца"воз- нитных проводников и магнитных дибуждают (локально и одновременно65 электриков.;." ф:-,уСогласно описываемому способуобразец магнитного материала боль "ших размеров помещают во внешнеемагнитное поле . В малоМ объеме об"ра эца локально воз буждают спи новуюсистему магнитной компонентой линейно поляризованной СВЧ-волны ,дифрагировавшей на отверстии , и на этотже объем локально воздействуют переменным низкочастотным магнитным по"лем . Медленно меняя внешнее магнитное поле , наблюдают спек тр магнит".ного резонанса . При этом векторывнешнего и низкочастотного пере"ме нного магнитных полей парайиль-ни , а вектор магнитной компоненты СВЧ-поля направлен либо перйеидикулярнолибо параллельнб этимвекторам в зависимости от природыэнергетических уровней , между которыми индуцируются переходы в усло"виях Магйитйого резонанса . Перемещая 20по образцу областьлокального воэ "действия переменивши полями , каждыйраз регистрируют спектр магнитного .резонанса и по его искаженйям судято степени несовершенства кристалла, 25 , наличии отдельных структурных де-фек тов и их пространственном распо-ложении по кристаллу .формула иэобретенйя. Способ неразрушающего контроля 30качес тва магнитных материаловвклю чающий наложение. внешнего постоянного магнитного поля .с одновременным воздействием низкочастотного переменного магнитного поля, параллельно".го внешнему магнитному полю и возбуждение спиновой системы образца СВЧполем, вектормагнитной компонентыкоторбго компланарен векторам постоянного внешнего и переменного магнитных полейа также перемещениеобласти возбуждения и регистрациюспектра магнитного резонанса, поискаженйям которого судят о структурных несовершенствах материала, о т "л- и" ч а ю щ и" й с я тем, что, сцелью повьааеййя йрбстраиственнойразрешающей способности и расширения класса контролируемых материалов, исСледуемый материал помещают вдифрагирующее на отверстии в полупространство СВЧ-полелинейно поляризованной волны, при этом спиновуюсистему образца возбуждают локаль"но и одновременно воздействуют наэтот же объемобразца низкочастот"ным переменнвйк магнитиюв полем.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1 Л.Р.ВооЬо,Э,КррЕ;КЪув 33, 101 910211962,2. Авторокое свйдетельство СССР9 546814, кл. 0 01 0 27/78,Заказ 8018/45 . Тираж 1073ЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийи.з : . а В Филиал ППП фПатентф, г. ужгород ул. Проектная, 4 Составитель В. Покатиловр 1;,Л. Веселовская Тех Э. Ч ик,Ко екто . Ви лаПодпйсное