Устройство для измерения напряженности магнитного поля

) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ, сое источник оптического излумагниточувствительный элемент риемник, лежащие на одной т л и ч а ю щ е е с я тем, целью повышения точности ий при одновременном уменьго габаритов, магниточувстый элемент выполнен в виде световода прямоугольной на широкую стенку которого а изотропная ферромагнитная обладающая экваториальным м Керра, имеющая оптический со световодом и выполнен" орме круга, диаметр которого о равен величине пространй разрешающей способности..Суйк кий инетиСаратовскомЗнамените ьство СССР 1977. тво СССР 197345451 ротот сОюз сОВетскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК твенный Комитет сссР ОБРетений и ОтнРытий . ВТОРСИОМЮ(71) Научно-исследовательтут механики и физики приордена Трудового Красногогосударственном университим.Н.Г.ЧерньппевскогоИзобретение относится к магнитным измерениям, в частности для измерения и контроля магнитного поля в миниатюрных и сверхминиатюрных магнитных системах, а также измере ния пространственных характеристик поля в магнитных системах для запоминающих устройств на цилиндрических магнитных доменах, твердотельных СВЧ приборов и т.п.1 ОИзвестно устройство для измерения напряженности магнитного поля, содержащее магнитооптический активный элемент, оптические поляризатор и анализатор, шкалу отсчета. Устройст во использует эффект поворота плоскости поляризации света в магнитооптически активной среде (эффект Фарадея), рдзмещенной между оптическими поляризаторами и анализато ром 1 .Известное устройство не может . быть использовано для измерения полей в миниатюрных магнитных систе-, мах и не может обеспечить высокий пространственной разрешающей способности. Это связано с тем, что в устройстве используется явление враще ния плоскости поляризации света, прошедшего через чувствительный эле" 30 мент (эффект Фарадея), что требует обязательного присутствия поляризующей и анализирующей оптики располо.женной вблизи магниточувствительного элемента. При уменьшении габаритов магниточувствительного элемента до сотых долей миллиметра конструктивно и технологически очень трудно изготовить таких же размеров оптические элементы и обеспечить их необходимую 40 ориентацию.Использование жесткой системы с разнесенными источником света, маг.нитооптическим чувствительным элементом, фокусирующей поляризующей и анализирующей оптикой, фотоприем-, ником не позволяет снимать пространственное распределение магнитного поля, поскольку перемещение измерительного устройства приводит к разъюстировке системы из-за значительной длины базы датчик-прибор и малых размеров чувствительного элемента, что приводит к появлению систематических ошибок. 55Наиболее близким к изобретению является устройство, содержащее датчик из магнитооптически активного материала, поляризатор, анализатор и оптическую систему, в состав которой входит световод; регистрирующий прибор 2 .Известное устройство также не обеспечивает достаточной точности измерений, поскольку его минимально достижимые размеры ограничены возможностями технологической операции полировки с высокой степенью чистоты торцов датчика и.выдерживания их строгой плоскопараллельности, а также техническими возможностями изготовления поляризующей и анализирующей оптики.Цель изобретения - повышение точности измерений при одновременном уменьшении габаритов.Цель достигается тем, что в устройстве для измерения напряженности магнитного поля, содержащем источник оптического излучения, магниточувствительный элемент и фотоприемник, лежащие на одной оси, магниточувствительный элемент выполнен в виде отрезка световода прямоугольной формы, на широкую стенку которого нанесена изотропная ферромагнитная пленка, обладающая экваториальным эффектом Керра имеющая оптический контакт со световодом и выполнен- . ная в форме круга, диаметр которого численно равен величине пространственной разрешающей способности.На фиг. 1 изображена блок-схема устройства для измерения напряженности магнитного поля; на фиг. 2 - график зависимости ь 1 =1(Н)Устройство содержит источник 1 оп". тического излучения, отрезок прямоугольного световода 2, изотропную ферромагнитную пленку 3, обладающую экваториальным эффектом Керра, имеющую форму круга, фотоприемник 4, лежащие на одной оси, устройство располагается таким образом, чтобы ферромагнитная, обладающая экваториальным эффектом Керра, пленка 3 находилась в той же точке пространства, где необходимо измерить напряженность магнитного поля. Устройство работает следующим образом,Пучок света от источника 1 излучения направляется в отрезок прямоугольного световода 2. Проходя но прямоугольныму световоду свет испытывает полное внутреннее отражение3 .11282 от его стенок, а также отражение от участка стенки световода с нанесенной ферромагнитной пленкой 3 и с выхода прямоугольного световода 2попадает в фотоприемник 4, При 5 помещении устройства в магнитное поле, направленное по оси, перпендикулярной оси световода и лежащейв плоскости нанесенной на светодиод пленки, коэффициент отражения участ О ка стенки световода с нанесенной пленкой для света, имеющего поляризацию , перпендикулярную плоскости пленки, за счет экваториального эффекта Керра будет меняться. Изме нение коэффициента отражения пропорционально величине индукции магнитного .поля в ферромагнитной пленке зависит от направлЕния в ектора индукции магнитного поля и приводит к 20 изменению интенсивности света, реги" стрируемого фотоприемником. После калибровки устройства в известном . магнитном поле (например, с помощью катушек Гельмгольца) по полученной 25 характеристике изменения интенсивности света, регистрируемого Фото,приемником 6 1 в, зависимости от напряженности внешнего магнитного поля Н= 1 (н) (фиг. 2), путем ЗО обратных отсчетов можно производить4 измерение напряженности неизвестного поля Н= Ч(аТ).Необходимый диапазон измерения напряженности магнитного. поля 3 Н может35 достигаться путем. изменения толщины нанесенной ферромагнитной пленки, а также выбросом типа материала. Так рабочий диапазон устройства с пленкой из пермаллоя 79 НМ толщиной 2000 я, 4 О составляет О - 1 Э, при толщине пленки 25000 А - 0 - 5 Э. При замене пленки на никелевую рабочий диапазон составляет соответственно 0 -,30 Э и 0 - 100 Э и выше.45 06Поскольку устройство измеряет только одну компоненту магнитного поля, а именно составляющую Н, перпендикулярную оси световода, то для обеспечения одинаковой пространственной разрешающей способности и обеспечения постоянства возмущения поля для случая произвольной его ориентации в плоскости .Х, У (в частности, для вращающегося поля в магнитной системе для запоминающих .устройств на цилиндрических магнитных доменах) ферромагнитная пленка выполнена в форме круга и не должна иметь явно выраженной оси легкого намагничивания, т.е, быть неориентированной.Пространственная разрешающая способность устройства определяется геометрическими размерами нанесенной на широкую стенку световода ферромагнитной пленки и для случая круговой формы пленки разрешающая способность численно равна диаметру круга и может достигать сотых миллиметров и меньше при применении фотолитографических методов нанесения пленки.Таким образом, устройство позволяет измерять напряженность магнитно" го поля с высокой пространственной разрешающей способностью, достигающей соть 1 х долей миллиметра, обеспечивает постоянство разрешающей способности и возмущения поля. при произвольной ориентации в плоскости пленки исследуемого магнитного поля, позволяет производить измерения в различных диапазонах напряженности магнитного поля без ухудшения пространственной разрешающей способности, позволяет существенно уменьшить габариты устройства и упростить его Конструкцию за счет исключения поляризующей и анализирующей оптики.н Корректор О. Билак дписное ССР итетакрытий 1130 5 кая наб., д. Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная аз 9024/34ВНИИПИ Тираж 710 .Государственногелам изобретенийосква, Ж, Рауш