Устройство для измерения коэрцитивной силы

Союз СоветснинСоциапистичесникРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУно делам нзооретеннй н открытнй(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КОЗРЦИТИВНОЙ СИЛЫ1Изобретение 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 двух- координатных регистратора, разностный и суммирующий блоки 1 1 1. 15Однако этот гистериограф характеризуется малым соотношением сигнал/шум при измерении тонких магнитных пленок, что вносит значительную погрешность при измерении материа лов, эффект Фарадея в которых слаб, Кроме этого, гистериогрвф 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, цто 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 клюц, аналого-цифровой преобразователь, сумматор, выход которого подключен к первому входу блока регистрации, последовательно1907 ф 5 10 15ю 25 30 35 40 45 50 3 98соединенные синхронный детектор, компаратор, первый триггер Шмитта, элемент И, первый триггер, первый формирователь, счетчик, второй формирователь и второй триггер, выход которого соединен с входом источникапитания, а также второй триггер Шмитта, вход которого подключен к первому входу ключа и двухкоординатногорегистратора, а выход соединен с вторым входом элемента И, второй входключа подключен к входам счетчикаи элемента задержки, выход последнего соединен с вторым входом первого триггера, первый вход синхронногодетектора подключен к выходу преобразователя, второй вход - к выходудифференциального усилителя, выходсинхронного детектора подключен квторому входу двухкоординатного регистратора, а выход второго формирователя соединен с вторым входом блока регистрации,На чертеже приведена структурнаясхема устройства.Устройство содержит источник 1света, поляризатор 2, магнитную систему 3, в которую помещается образец 4, анализатор 5 в виде призмыВолластона, 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 1 ч регистрации в виде цифропечати, накапливающий сумматор 15, ждущий аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 16, ключ 17, триггер 18Шмитта, Формирователь 19, декадныйсчетчик 20, формирователь 21, триггер 22 с раздельными входами, элемент И 23, триггер 211 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 1, анализатор 5, выполненный в виде двух- лучевой 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 опорный вход которого подается сигнал, пропорциональный напряженностиполя в магнитной системе 3, Сигналс выхода детектора 11, пропорциональный намагниченности образца,подается на вход у регистратора 13,Включение приемников по дифференциальной схеме дает вдвое большийсигнал по сравнению с однотактнойсхемой и значительно улучшает отношение сигнал/шум. Перемагничиваниеобразца осуществляется в магнитнойсистеме 3 при подаче переменного тока от источника 9 питания, С 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 = Г(11).Измерение коэрцитивной силы 11 с основано на измерении мгновенного значения тока в магнитной системепри 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 входкомпаратора 25, другой вход которого подключен к общему нулю. При сигнале М = 0 компаратор 25 срабатываети запускает триггер 18 Шмитта, который опрокидывает через элемент И 23триггер 22 в единичное состояние, Спомощью формирователя 21 вырабатывается импульс фиксированной длительности, который открывает ключ 17, врезультате чего мгновенное значениетока в системе 3 после преобразования ждущим АЦП 16 в виде кода заносится в сумматор 15. Одновременнос открыванием ключа импульс с формирователя 21 поступает на вход вычитающего декадного счетчика, уменьшает его содержимое на единицу ичерез элемент задержки 26 возвращаеттриггер 22 в исходное состояние,Схема определения 11 работает только при отрицательных напряженностях поля в системе 3. Для искгючения срабатывания схемы при положительных напряженностях триггер 24Шмитта выдает запрещающий уровеньна элемент И 23. Для предотвращениямногократных срабатываний компаратора и триггера 18 Шмитта в областиМ = 0 установлен триггер 22, который 5срабатывает только на первый запускс триггера Шмитта.В связи с тем, что перемагничивание тонких пленок связано со спонтанными скачками намагниценности,один гистерезисный цикл не дает объек"тивной картины. Поэтому необходимопроводить 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 информацияс сумматора заносится в блок 14 ре- фгистрации, Блок регистрации, например,в виде цифропецати, производит фиксацию результата измерения НС с переносом запятой на один разряд пецати влево. Одновременно импульс с Фор- ффмирователя 19 возвращает триггер 12в исходное состояние,Устройство для измерения коэрцитивной силы обеспечивает повышениеотношения сигнал/шум за счет приме- фнения синхронного детектора, получение объективных данных о процессахперемагничивания на локальных участках тонких пленок за счет непосредст. венного измерения 11 с, повышение про- иизводительности измерений за счетавтоматизации, цто позволяет эффективно контролировать однородностьмагнитных свойств новых магнитныхматериалов и повысить их качество, 4 вФормула изобретенияУстройство для измерения коэрцитивной силы, содержащее оптически связанные источник света, поляризатор, анализатор в виде двухлучевойпризмы, два фотоприемника, соединенные с дифференциальным усилителем,магнитную систему, подключенную кисточнику питания, преобразовательи связанный с ним двухкоординатныйрегистратор, блок регистрации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения точности и производительности измерений, в него введены элемент задержки, последовательно соединенные ключ, аналого-цифровой преобразователь, сумматор, выходкоторого подключен к первому входублока регистрации, последовательносоединенные синхронный детектор ком,паратор, первый триггер Шмитта, элемент И, первый триггер, первый формирователь, счетчик, второй формирователь и второй триггер, выход которого соединен с входом истоцника питания, а также второй триггер Шмитта, вход которого подключен к первому входу ключа и двухкоординатногорегистратора, а выход соединен свторым входом элемента И, второй входключа подключен к входам счетчикаи элемента задержки, выход последнего соединен с вторым входом первого триггера, первый вход синхронного детектора подключен к выходу преобразователя, второй вход - к выходудифференциального усилителя, выходсинхронного детектора подключен квторому входу двухкоординатного регистратора, а выход второго формирователя соединен с вторым входом блока регистрации.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР8 580533, кл. С 01 й 33/14, 1976.Со актор Н. Киштулинец Те Фа ент", г. каз 9703/64 ВНИИПИ Госуд по делам 1 103,Моск илиал ППП " Тир ственного обретенийавитель Е. Данилеа М.Надьж 717комитета СССРи открытий писное аская набв. 4/жгород, ул, Проектная, 4