Способ определения напряженности статического периодического магнитного поля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИРЕСПУБЛИК 1 К 277 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ г 1.;1: АИнЛки и электроЦ.М.Д. стики 1983,НАПРЯЖЕННОСЕСКОГО МАГА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕПЬСТ 1(71) Институт радиотехниники ЛН СССР(56) Мазо Я,А. Магнитная лентаМ,:Энергия, 1975, с. 122.Губарев А.П., Кубраков Н,Ф Червонеикис А.Я. Адекватность магнитооптического воспроизведения пространственно-периодических магнитных полей,/В сб, Средства памяти наФизические свойства, характерин техническое применецие, М.,с. 33,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯТИ СТЛТИЧЕСКОГО ПЕРИОДИЧНИТНОГО ПОЛЯ(57) Изобретение может быть использовано для измерения и контроля остточной индукции магнитных носителей(МН) записи в виде лент, проволок,дисков, барабанов. Способ определения напряженности статического перидического магнитного поля (МП) реализован в устрокстве. На магнитнуюпленку 14 воздействуют ненасыщеннымоднородным МП, создаваемым электромагнитом 4, направленным по нормалик поверхности магнитной пленки 14,фокусируют с помощью линзы 6 на поверхность контакта магнитной пленки14 и МН 13 пучок плоскополяризованного света до апертуры, на порядокменьшей периода исследуемого МП, перемещают МН 13 с постоянной скоростьюотносительно источника исследуемого МП, выделяют с помощью анализатора 9из отраженного пучка света компонентус поляризацией, не совпадающей с поляризацией падающего пучка света, ипреобразуют выделенную компоненту вэлектрический сигнал фотоприемником10, измеряют разность временных интервалов, соответствующих максимальной иминимальной величинам электрическогосигнала и определяют напряженностьисследуемого МП по расчетной формуле.Способ имеет высокую точность измерения и позволяет контролировать МН 13записи непосредственно в процессе егоизготовления, например, с помощью записывающей головки 1. 3 ил.Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может бытьиспользовано для измерения и контроляостаточной индукции (В ) магнитныхносителей записи в виде лент, проволок, дисков ц барабанов,Целью изобретения является повыше,ние точности и производительностиспособа. 10На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа; на фиг,2 распределение индукции вмагнитномносителе и намагниченности в магнитной пленке; на фиг. 3 - зависимость 15величины электрического сигналана выходе фотоприемника от времени Й.Устройство, реализующее способ,содержит записывающую головку 1, сое,диненную с генератором записи 2, лентопротяжный механизм 3, электромаг,нит 4, источник поляризованного света 5, линзу 6, полупрозрачное зеркало7, линзу 8, оптический анализатор 9,фотоприемцик 10, связанный своим выходом с компаратором 11, прижимноеустройство 12,На магнитном носителе 13 (например магнитной ленте) с помощью головки 1 и генератора записи 2 записывают сигналограмму периодическим магнитным полем. в форме меацдра с цапряженцостью, превышающей коэрцитивную силу магнитного носителя.С помощью прижимного устройства12 приводят в контакт с рабочей поверхностью носителя 13 прозрачнуюмагнитную пленку 14, нанесенную напрозрачную подложку 15 и имеющую перпендикулярную анизотропию и периодЙ собственной доменной структуры,блйзкий к длине волны Л записи, соответствующей периоду исследуемогомагнитного поля, Воздействуют на магнитную пленку 14 однородным магнитным 15полем Н, создаваемым электромагнитом4 и направленным по нормали к поверхности магнитной пленки 14, Напряженность магнитного поля Н устанавливают на уровне, не превышающем полянасыщения Н 11 ямагнитцой пленки 14, которое, в свою очередь, це должно превышать коэрцитивную силу Н,материаламагнитного носителя 13,С помощью источника поляризованного света 5 и полупрозрачного зеркала 7 освещают магнитную пленку 14 состороны, противоположной поверхностиконтакта с магнитным носителем 13,пучком плоскополяризовацного света ифокусируют его на поверхности контакта магнитной пленки 14 и магнитногоносителя 3 с помощью линзы 6 доапертуры, по крайней мере, на порядокменьше длины волны Л записи.В результате на поверхности контакта формируется световое пятно диаметромЛ/10.Отраженный от поверхности контактасветовой поток проходит через полупрозрачное зеркало 7 и с помощью линзы 8 фокусируется на приемную площадку фотоприемника 10,С помощью анализатора 9 выделяютиз отраженного пучка света компоненту с поляризацией, отличающейся отполяризации падающего пучка, и преобразуют выделенную компоненту в электрический сигнал фотоприемником 1 О,С помощью лентопротяжного механизма3 перемещают магнитный носитель 13относительно магниткой пленки 14 спостоянной скоростью Ч и одиовременно фотоприемником 10 регистрируют величину электрического сигнала.В процессе записи на магнитном носителе 13 формируется периодическаясигналограмма в виде меацдра с длиной волны Л и амплитудойВ(см.фиг, 2 а, б). Под действием полей рассеяния сигцалограммы в магнитнойпленке 14, находящейся в контакте смагнитным носителем 13, период Й доменной структуры становится равнымдлине волны Л записи (см. фиг. 2 а,в).Для совпадения периода Й доменнойструктуры с длиной волны Л записи необходимо, чтобы период собственнойдоменной структуры магнитной пленкибыл соизмерим с длиной волны записитолщина магнитной пленки Ь былаплменьше длины волны записи, а намагниченность насыщения магнитной пленкиК была по крайней мере на порядокменьше индукции насыщения В магнитного носителя записи, которая составляет 100-1000 Гс. Эти условия легковыполняются, например, при использовании эпитаксиальных пленок ферритов-гранатов, намагниченность насыщения которых может быть сделана скольугодно малой путем разбавления октаэдрической подрешетки с ионами Редиамагнитными ионами Са" или А 1.3 3 ФЖелательно, чтобы снизу толщина магнитной пленки была ограничена значением 5-10 мкм, соответственно.дли 5 13967на волны записи должна удовлетворятьусловию 5-10 мкм, Собственный период доменной структуры пленок эпитаксиальных ферритов-гранатов толшиной5х 10 мкм лежит в пределах 1-100 мкм,что ограничивает максимальные значения длины волны записи величиной"- 1000 мкм. В отсутствие внешнегомагнитного поля (Н=О) домены с М = 10= +М и М .= -М . имеют одинаковую ши 5 2 с1 1рину, т е. а=а -= 2 1= 2 3 (сплошуыелинии на фиг, 2 в), При воздействиивнешнего однородного магнитного поля 15Н с напряженнбстью, не превышающейкоэрцитивной силы Н материала носителя записи, распределение индукции вносителе остается неизменным (см.фиг. 2 б), а распределение намагничен 20ности в магнитной пленке приобретаетвид, показанный пунктиром на фиг. 2 в,так как ширина доменов с М И Н, возрастает, а с М 11 Н убывает. Разностьширины доменов М=д+-1 при заданной 25напряженности магнитного поля Н иданной длине волны записи М зависиттолько от остаточной индукции В но 2сителя записи.При перемещении носителя записи ЗОотносительно магнитной пленки с постоянной скоростью Ч вынужденная доменная структура в магнитной пленкетакже будет перемещаться синхронно ссигналограммой; В результате этогов области светового пятна будут последовательно находиться домены с М == +М и М = - М , что будет приводитьк периодическому изменению угла по -ворота плоскости поляризации света 40от значения +21 фЬа к значению -2 фЬ,где ,- удельное фарадеевское вращение, а Ь , - толщина пленки. При вы-.делении из отраженного пучка светакомпоненты с поляризацией, отличающейся от поляризации исходного пучка,на выходе анализатора будут наблюдаться периодические изменения светового потока Ф между значениями фи Ф. Абсолютные значения Фи 50ф нн а также отношение ф,ак 1 фм,определяются углом поворота плоскостиполяризации света в пленке =2 1 фЬ ,а также взаимной ориентацией плоскостей пропускания поляризатора и анализатора,Оптимальными являются следующиеусловия: угол между плоскостями пропускания поляризатора и анализатора1 )и цц йгде Ы-)=1 (Н) - минимальная ширина узких доменов устойчивой вынужденной доменнойструктуры, достигаемая примаксимально допустимом значении напряженности однородного магнитного поля Нмакс "Результаты экспериментов показывают, что неустойчивость (коллапс) узких доменов в пленках наблюдается при Й -0,11=0,1 Л, поэтому условие (1) может быть переписано в виде(2) Р(О, 1 Л . Если условие (1) не выполняется, топри значениях Н, близких к Нсветовое пятно в определенные моментывремечи будет перекрывать целиком узкий домен и часть соседних широкихдоменов, в результате чего временнаязависимость фототокаф не будетадекватна воспроизводить распределение намагниченности в магнитной пленке. 61 6должен быть близким к 45 , а значениедолжно. лежать в пределах от 20 до30 . При этом значения Ф и ф,ммаксбудут составлять соответственно 8293% и 18-% от исходного световогопотока, а отношение Ф ,/Ф,=4,6-13,8.При использовании в качестве источника плоскополяризованного света стандартных лазеров с выходной мощностью- 10 мВт это обеспечивает увереннуюрегистрацию значений Ф с помощьюстандартных фотодиодов и фотоумножителей. Значения =2Ь=20-30 легко реализуются (на длине волны0638 А) в пленках висмутсодержащихферритов-гранатов толщиной 11 чф 5 мкм,Регистрация периодических измерений светового потока осуществляетсястандартным фотоприемником О (например, фотоэлектронным умножителемили фотодиодом),Злектрический сигнал на выходе фотоприемника 1 ф, пропорциональный входному световому потоку, имеет вид, показанный на фиг, 3 (сплошные линиипри Н=О; пунктир при НО). Конечнаядлительность фронта 0 ф и среза ссимпульсов фототока д обусловленаконечным размером Ю сфокусированногосветового пучка, причем 1,ф= ь =дЧМаксимально допустимый диаметр светового пятна определяется из условияРазность длительностей периодов соотнетстнующих Ф , и Ф ,составляет(3) Измеренное значение л 8 при фиксированной напряженности магнитного поля Н определяется только средним (по толщине магнитной пленки) значением максимальной напряженности Е - компоненты периодического магнитного поля Н 4, так как Н ДЙ= = агсзп --Г ИдяВ снободном пространстве периодически изменяющееся вдоль одной коорди наты (например, вдоль оси у) магнитное поле 11,1, созданаемое любым материальным объектом с плоской поверхностью (параллельной плоскости Е=О),25 удовлетворяет уравнением магнитостатики, откуда следует, чтоЙ=Нее Л е з 1.п( - у)-е сов( - у) .с 3 2 откуда следуетчто для определения максимальной напряженности периодического магнитного поля на расстоянии Е от создающего его материального объекта можно пользоваться форму- лой 40 НН,1(Е) -- = -----ьт гг рул (1-е 7 пл) зпЛ Изменяя зазор между магнитной пленкой и поверхностью материального объекта (Е=О), можно определять зависимость Ндг(Е), т,е. производит топографирование периодического магнитного поля.Наряду с высокой точностью измере-ний, преимуществом данного способа по сравнению с прототипом является измерение параметров магнитного но 30 В формуле (Й) предполагается, что свободным является полупространство Е )О.Если магнитная пленка имеет толщину Ь, и отдалена от поверхности материального объекта зазором Е, тоНа=НИ (Е) е Л 1(1-е ),сителя записи в реальном масштабе времени, что позволяет контролировать магнитный носитель записи непосредственно в процессе его изготовления.Формула изобретенияСпособ определения напряженности статического периодического магнитного поля, включающий помещение в исследуемое магнитное поле прозрачной магнитной пленки, имеющей перпендикулярную анизотропию и периодическую доменную структуру, освещение магнитной пленки пучком плоскополяризованного света со стороны, противолежащей источнику исследуемого периодического магнитного поля, и воздействие на магнитную пленку однородным магнитным полем, направленным по нормали к поверхности пленки, о т л и- чающий с я тем, что, с целью повышения точности и произзодитель-, ности способа, на магнитную пленку воздействуют ненасыщенным однородным магнитным полем, направленным по нормали к поверхности пленки, пучок плоскополяризованного снета фокусируют на понерхность магнитной пленки до апертуры по крайней мере на порядок меньшей периода исследуемого магнитного поля, перемещают магнитную пленку с постоянной скоростью относительно источника исследуемого магнитного поля, регистрируют отраженный от поверхности магнитной пленки пучок света, выделяют из отраженного пучка света компоненту с поляризацией, не совпадающей с поляризацией падающего пучкасвета преобразуют выделенную компоненту отраженного пучка света в электрический сигнал, измеряют разность временных интервалов, соответствующих максимальной и минимальной величинам электрического сигнала, а напряженность исследуемого магнитного поля определяют по формулеННс 1(Е)=,т н - лел 1 е л 1 яхппричем 0,1 Л(й (10 Л,где Н - напряженность однородногомагнитного поля;- период исследуемого магнитного поля;Й - период собственной доменнойструктуры магнитной, пленки;Ь - толщина магнитной пленки;9 1396761 7 - скорость перемещения магнитной пленки;2 - расстояние от магнитной пленки до источника исследуемогомагнитного поля; 1 Од - разность временных интерваловсоответствующих максимальнойи минимальной величинам злектрического сигнала.1396761 Составитель Ф.ТарнопольскаРедактор М.Самерханова Техред М,Моргентал рректор С.Черн ираж 788 по изобретениям и отк 1-35, Раушская наб д изводственно-издательский комбинат Патент", г, .ж р д, уУ го о л. Гагарина, 10 Заказ 6882,ВНИИПИ Государстве11 го комите 5, Москва Подписноерытиям при Г 4/5