Способ определения напряженности статического периодического магнитного поля

 

Изобретение может быть использовано для измерения н контроля остаточной индукции магнитных носителей (МН) записи в виде лент, проволок, дисков, барабанов. Способ определения напряженности статического периодического магнитного поля (МП) реа , . лизован в устройстве. На магнитную пленку 14 воздействуют ненасыщенным однородным МП, создаваемым электромагнитом 4, направленным по нормали к поверхности магнитной гшенки 14, фокусируют с помощью линзы 6 на поверхность контакта магнитной пленки 14 и МН 13 пучок плоскополяризованного света до апертуры, на порядок меньшей периода исследуемого МП, перемещают МН 13 с постоянной скоростью относительно источника исследуемого МП,-выделяют с помощью анализатора 9 из отраженного пучка света компоненту с поляризадией, не совпадающей с поляризацией падакядего пучка света, и преобразуют выделенную компоненту в электрический сигнал фотоприемннком 10, измеряют разность временных интервалов , соответствующих максимальной и минимальной величинам электрического сигнала и определяют напряженность исследуемого МП по расчетной формуле. Способ имеет высокую точность измерения и позволяет контролировать МН 13 записи непосредственно в процессе его изготовления, например, с помощью записывающей головки 1, 3 ил. с «Л СО О) ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

А1 (19l + (llI 3 7 1 (51)4 С О1 N 27 72

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4024694/24-21 (22) 19„02.86 (46) 23„10.89. Бюл. 1(- 39 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) С.В.Герус, Ф.В.Лисовский, E,Ã.ÈGHñâåòîâà и Е.С.Чижик (53) 537.511.3:537.613(088.8) (56) Мазо Я,A. Магнитная лента,,М.:

Энергия, 1975, с. 122.

Губарев А.П., Кубраков Н.Ф., Червоненкис А.Я. Адекватность магнитооптического воспроизведения пространственно-периодических магнитных полей, /В сб, Средства памяти на Ц.М,Д., физические свойства, характеристики и техническое прнменеиие, 1.(., 1983, с. 33. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ СТАТИЧЕСКОГО ПЕРИОДИЧЕСКОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (57) Изобретение может быть использовано для измерения и контроля остаточной индукции магнитных носителей (МН) записи в виде лент, проволок, дискон, барабанов. Способ определения напряженности статического периодического магнитного поля (МП) реа2 лизован в устрокстве. На магнитную пленку 14 воздействуют ненасыщенным однородным PJI создаваемым электромагнитом 4, направленным по нормали к поверхности магнитной пленки )4, фокусируют с помощью линзы 5 на поверхность контакта магнитной пленки

14 и MH 13 пучок плоскополяризованного света до апертуры, на порядок меньшей периода исследуемого МП, перемещают МН 13 с постоянной скоростью относительно источника исследуемого

МП, -выделяют с помощью анализатора 9 из отраженного пучка света компоненту с поляризацией, не совпадающей с поляризацией падающего пучка света, H преобразуют выделенную компоненту в электрический сигнал фотоприемником

10, измеряют разность временных интервалов, соответствующих максимальной и минимальной величинам электрического сигнала и определяют напряженность исследуемого МП по расчетной формуле.

Способ имеет высокую точность измерения и позволяет контролировать MH 13 записи непосредственно в процессе его изготовления, например, с помощью за- писывающей головки 1. 3 ил.

1396761

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля остаточной индукции (В ) магнитных носителей записи в виде лент, проволок, дисков н барабанов.

Целью изобретения является повыше-, I ние .точности и производительности способа. 10

На фиг. 1 приведена схема устройства для реализации способа; на фиг.2распределение индукции в магнитном носителе и намагниченности в магнитной пленке; на фиг. 3 — зависимость величины электрического сигнала i на выходе фотоприемника от времени Й.

Устройство, реализующее способ, содержит записывающую головку 1, сое,диненную с генератором записи 2, лен- 20 топротяжный механизм 3, электромаг,нит 4, источник поляризованного све-! та 5, линзу 6, полупрозрачное зеркало

7, линзу 8, оптический анализатор 9, фотоприемник 10, связанный своим вы- 25 ходом с компаратором 11, прижимное устройство 12.

На магнитном носителе 13 (например магнитной ленте) с помощью головки 1 и генератора записи 2 записыва- 30 ют сигналограмму периодическим магнитным полем- в форме меандра с напряженностью, превышающей коэрцитивную силу магнитного носителя.

С помощью прижимноro устройства

12 приводят в контакт с рабочей поверхностью носителя 13 прозрачную магнитную пленку 14, нанесенную на прозрачную подложку 15 и имеющую перпендикулярную анизотропию и период

d собственной доменной структуры, блйзкий к длине волны записи, соответствующей периоду исследуемого магнитного поля. Воздействуют на магнитную пленку 14 однородным магнитным 15 полем Н, создаваемым электромагнитом

4 и направленным по нормали к поверхности магнитной пленки 14, Напряженность магнитного поля Н устанавливают на уровне, не превышающем поля насыщения Н11я магнитной пленки 14, которое, в свою очередь, не должно превышать коэрцитивную силу H,„материала магнитного носителя 13.

С помощью источника поляризованного света 5 и полупрозрачного зеркала 7 освещают магнитную пленку 14 со стороны, противоположной поверхности контакта с магнитным носителем 13, пучком плоскополяризованного света и фокусируют его на поверхности контакта магнитной пленки 14 и магнитного носителя !3 с помощью линзы 6 до апертуры, по крайней мере, на порядок меньше длины волны Л записи.

В результате на поверхности контакта формируется световое пятно диаметром. Л/10.

Отраженный от поверхности контакта световой поток проходит через полупрозрачное зеркало 7 и с помощью линзы 8 фокусируется на приемную площадку фотоприемника 10.

С помощью анализатора 9 выделяют из отраженного пучка света компоненту с поляризацией, отличающейся от поляризации падающего пучка, и преобразуют выделенную компоненту в электрический сигнал фотоприемником 10, С помощью лентопротяжного механизма

3 перемещают магнитный носитель 13 относительно магнитной пленки 14 с постоянной скоростью Ч и одновременно фотоприемником 10 регистрируют величину электрического сигнала.

В процессе записи на магнитном носителе 13 формируется периодическая сигналограмма в виде меандра с длиной волны и амплитудой В „ (см. фиг, 2а, б). Под действием полей рассеяния сигналограммы в магнитной пленке 14, находящейся в контакте d магнитным носителем 13, период с1 доменной структуры становится равным длине волны A записи (см. фиг. 2а,в).

Для совпадения периода d доменной структуры с длиной волны записи необходимо, чтобы период собственной доменной структуры магнитной пленки был соизмерим с длиной волны записи толщина магнитной пленки h была пл меньше длины волны записи, а намагничепность насыщения магнитной пленки

К была по крайней мере на порядок меньше индукции насыщения В„ магнитного носителя записи, которая составляет 100-1000 Гс. Эти условия легко выполняются, например, при использовании эпитаксиальных пленок ферритов-гранатов, намагниченность насыщения которых может быть сделана сколь угодно малой путем разбавления октаэдрической подрешетки с ионами Fe диамагнитными ионами Ga" или Al .

Зф 3 t.

>11елательно, чтобы снизу толщина магнитной пленки была ограничена значением 5-10 мкм, соответственно.дли5 13967 на волны записи должна удовлетворять условию 5- 1 О мкм. Собственный п ериод доменной структуры пленок эпитак. сиальных ферритав-гранатов толшиной

5 х 10 мкм лежит в пределах 1-100 мкм, что ограничивает максимальные значения длины волны записи величиной

"- 1000 мкм. В отсутствие внешнего магнитного поля (H=O) домены с 11 = 1р

= +М и М =- -М - имеют одинаковую ши5 2 с

1 1 рину, т е. d =d -- =— 2 d=- — 2 3 (сплаш1уые линии на фиг. 2в). При воздействии внешнего однородного магнитного поля

Н с напряженнбстью, не превышающей коэрцитивной силы Н „материала носителя записи, распределение индукции в носителе остается неизменным (см. фиг. 2б), а распределение намагничен 2р ности в магнитной пленке приобретает вид, показанный пунктиром на фиг. 2в, так как ширина доменов с Yi И Н, возрастает, а с II tk Н убывает. Разность ширины доменов dd=d -d при заданной 25 напряженности магнитного поля Н и данной длине волны записи 3 зависит только ат остаточной индукции В ноZ сителя з аписи.

При перемещении носителя записи Зр относительно магнитной пленки с постоянной скоростью V вынужденная доменная структура в магнитной пленке татке будет перемещаться синхронно с сигналограммой; В результате этага в области светового пятна будут последовательно находиться домены с М =

= +Мы и К; — -Мзр чта будет р водить .к периодическому изменению угла пав ворота плоскости поляризации света 4р от значения +21фЬа к значению -2g

4мнн а также отношение Ф,, /ф,„„„определяются углом поворота плоскости поляризации света в пленке =21фЬ а„, а также взаимной ориентацией плоскостей прапускания поляризатора и анализатора, Оптимальными являются следующие условия: угол между плоскостями прапускания поляризатора и анализатора

d<(d-)„,. где (d-)„„„=d (Н,„,) — минимальная ширина узких доменов устойчивой вынукденнай доменной структуры, достигаемая при максимально допустимом значении напряженности однородного магнитного поля Н

ИТКС

Результаты экспериментов показывают, чта неустойчивость (каллапс) узких даменов в пленках наблюдается при d 0,1d=0,1Л, поэтому условие (1) может быть переписано в виде (2) d <0,1Л.

Если условие (1) не выполняется, то при значениях Н, близких к Н„„„световое пятно в определенные моменты времечи будет перекрывать целиком узкий домен и часть соседних широких доменов, в результате чего временная зависимость фотатака i < не будет адекватна воспроизводить распределение намагниченности в магнитной пленке.

61 6 должен быть близким к 45а, а значение должна.лежать в пределах от 20 до

ЗО . При этом значения Ф и Ф макс будут составлять соответственно 8293 и 18-7/ от исходного светового потока, а отношение Ф„,/Ф„„„=4,6-13,8.

При использовании в качестве источника пласкаполяризованнога света стандартных лазеров с выходной мощностью

- 10 мВт это обеспечивает уверенную регистрацию значений Ф„„„ с помощью стандартных фотадиадав и фотоумножителей. Значения ъ=2.i h „„ =20 30 легка реализуются (на длине волны

0„63?8 А) в пленках висмутсадержащих ферритов-гранатов толщиной 11„„" 5 мкм.

Регистрация периодических измерений светового патока осуществляется стандартным фотоприемником 1О (например, фотоэлектронным умнажителем или фотадиодам), Злектрический сигнал на выходе фотоприемника 1у пропорциональный входному световому потоку, имеет вид, показанный на фиг. 3 (сплашные линии при II=0; пунктир при Н О). Конечная длительность фронта 0ф и среза с с импульсов фототока i обусловлена конечным размером а сфокусированного световога пучка, причем Сф= ь =оЧ

Иаксимально допустимый диаметр светового пятна определяется из условия

1396761

Разно сть длительностей периодов д7, соответствующих 9 акс H !(!мк составляет (3) 5 (. ((. =(й+-d )V =ddV °

Измеренное эначепие 8 (. при фиксированной напряженности магнитного поля H определяется только средним (rto толщине магнитной пленки) значени-! емем максимальной напряженности Z— компоненты периодического магнитного поля Н(2, так как

dd= = arcsin —— (("dz

Л . Н т.е. D(, = — arcsin =—

Т(V Ad

В формуле (Й) предполагается, что свободным является полупространство

Z ) О.

Если магнитная пленка имеет толщину Ь, и отдалена от поверхности материального объекта зазором Z, то

Н(=НИ (Z) е Л 1(1-е ), откуда следует, что для определения максимальной напряженности периодического магнитного поля на расстоянии Е от создающего его материального объекта можно пользоваться формулой

Н

Н,1 (Z) — — = — - — —— !! 1(! 1 ((ЧД7 л (1-e !»!) s1п л

Изменяя зазор между магнитной пленкой и поверхностью материального объекта (Z=O) можно определять зависимость Н d2(Z), т. е. производит топографирование п ериодического магнитного поля.

Наряду с высокой точностью измере- ний, преимуществом данного способа по сравнению с прототипом является измерение параметров магнитного ноВ свободном пространстве периодически изменя(ощееся вдоль одной коорди- 20 наты (например, вдоль оси у) магнитное поле !1,(, создаваемое любым материальным объектом с плоской поверхностью (параллельной плоскости Z=Î), 25 удовлетворяет уравнением магнитостатики, откуда следует, что

Й,(=Нее" Л (Р sin(— у)-е cos(— у)) . !

:(2 сителя записи в реальном масштабе времени, что позволяет контролировать магнитный носитель записи непосредственно в процессе его изготовления.

Формула изобретения

Способ 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 ич а þ ù H é 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 света фокусируют на поверхность 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 пучка света„ 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 формуле

Н

НJz(Z)= В t» ч 1-e >

Л причем О, 1Л id (10Л, где Н вЂ” напряженность однородного магнитного поля; — период исследуемого магнитного поля;

d — период собственной доменной структуры магнитной. пленки;

h — толщина магнитной пленки;

9 1396761

V — - скорость перемещения магнитной пленки;

2 — расстояние от магнитной пленки до источника исследуемого магнитного поля;

1О д — разность временных интервалов соответствующих максимальной и минимальной величинам электрического сигнала.

13а6761

Редактор М.Самерханова

Производственно-издательский комбинат а

"Патент" г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Заказ 6882, ВНИИПИ Государственного

113035, Составитель Ф.Тарнопольская

Техред М.Моргентал Корректор С. Черни

Тираж 788 Подписное комитета по изобретениям и открытиям пр и ГКНТ СССР

Москва, Н(-35, Раушская наб., д, 4/5