Способ измерения толщины слоя ферромагнитного материала

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала (СФМ), например толщины ферромагнитного по . крытия дис|совых носителей магнитной записи. Расширение области применения способа измерения толщины слоя, нанесенного как на диэлектрическую, так и на электропроводящую (неэластичную) основу, а также заключенного между двумя упомянутыми слоями, достигается тем, что СФМ намагничивают последовательно во времени в двух направ- ;лениях: нормально и тангенциально к поверхности СФМ, измеряют остаточный магнитный поток через заданную площадь поверхности СФМ в одном случае и в другом случае поток, проходящий через площадку, расположенную в плоскости , параллельной поверхности СФМ, таким образом, что площадка пересекается плоскостью торца СФМ,при этом толщину СФМ определяют с учетом измеренной величины. 1 ил. с SS

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ЯО „„1415040 (51)4 G 01 В 7/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Il0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 13 74038 (21) 4106490/25-28 (22) 12.06.86 (46) 07.08.88. Бюл. 9 29 (71) Физико-технический институт АН

ТССР (72) И.Н.Сапранков, С.Г.Арушанов и В.А.Полуянов (53) 620.179.142.5 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1374038, кл. G 01 В 7/1О, 1987. (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ СЛОЯ

ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для измерения толщины .слоя ферромагнитного материала (СФМ), например толщины ферромагнитного покрытия дисковых носителей магнитной записи. Расширение области применения способа измерения толщины слоя, нанесенного как на диэлектрическую, так и на электропроводящую (неэластичную) основу, а также заключенного между двумя упомянутыми слоями, достигается тем, что СФМ намагничивают последовательно во времени в двух направлениях: нормально и тангенциально к поверхности СФМ, измеряют остаточный магнитный поток через заданную площадь поверхности СФМ в одном случае и в другом случае поток, проходящий через площадку, расположенную в плоскости, параллельной поверхности СФМ, таким образом, что площадка пересе- д кается плоскостью торца СФМ,при этом толщину СФМ определяют с учетом измеренной величины. 1 ип.

141 5040

Изобретение Относится !с контрольно-измерительной технике, предназначено для измерения толщины слоя ферромагнитного материала например тол9

5 .щины ферромагнитного покрытия дисковых носителей магнитной записи, и яв;ляется усовершенствованием изобрете,:ния по авт. св. Ф 1374038.

Цель изобретения. — расширение об- 10 ласти применения за счет возможности измерения также и толщины слоя, размещенного на жестком основании.

На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа.)5

Устройство состоит из двух магнит ных.систем для создания .ортогональ;ных намагничивающих полей, выполнен-. ных в виде соосных катушек 1-4 поля, соответственно подключаемых посред- 20

: ством. коммутатора 5, управляемого программным блоком 6, к источнику 7 тока, первичных преобразователей 8 и 9 магнитного потока, магнитные оси которых совпадают соответственно с. 25 продольными осями катушек 1, 2 и 3, 4 Оля, измерительных преобразователей 1О и 11, сигнальные входы которых подключены соответственно к выходам первичных преобразователей 8 и 9. Вы- 30 ходы измерительных преобразователей

10-и 11 подключены к входам запоминающих блоков 12 и 13 соответственно.

Управляющие входы эаломинающих блоков 12 и 13 подключены к программному блоку 6, а их выходы — к сигнальным входам преобразователя 14 отношения напряжений, вход управления которого подключен к программному блоку

6, а выход преобразователя 14 отноше- О ния напряжений — к входу измерительного прибора 15. Перед измерением толщины ферромагнитного слоя 16, нанесенного на немагнитное жесткое основание.17, иэделие располагают таким образом, что ось намагничивания одной магнитной системы ориентирована нормально к поверхности контролируемого слоя lб вблизи его торцового участка, а продольная ось второй магнитной системы ориентирована тангенциально по отношению к поверхности слоя 16, как показано на чертеже.

B качестве контролируемого образца может быть использован ферромагнитный слой, нанесенный, например, на плоское неэластичное основание.

Поскольку образец неэластичный и ему невозможно придать квазизамкнутую форму, то для определения толщины ферромагнитного покрытия первичный преобразователь 9 располагают у торца слоя 16.

Способ осуществляют следующим образом.

Намагничивание слоя 16 ферромагнитного материала в начальнья момент времени производят нормально к его поверхности, т.е. магнитное поле направляют перпендикулярно к поверхности слоя 16 и его намагничивание осуществляют нормально к поверхности слоя 16. Затем убирают внешнее намаг,ничивающее поле. При этом остаточный магнитный поток Ф н через элементарный участок на поверхности слоя 16, например прямоугольной формы с площадью 5„, равен

Фцн= K B! 5! = K В у 5 1 <1) где К„ — коэффициент пропорциональности, учитывающий форму образца, т.е. его коэффициент размагничивания;

 — остаточная индукция ферромагнитного материала;

Ь вЂ” ширина элементарного участка;

1 — длина элементарного участка.

Во второй момент времени ферромагнитный слой 16 намагничивают тангенциально к поверхности, т.е. намагничивающее поле направлено перпендикулярно к торцу слоя 16. Затем отключают намагничивающее поле и измеряют остаточный магнитнъя поток Ф, причем определение остаточного магнитного потока ф, производят путем измерения магнитного потока, проходящего через площадку, расположенную в плоскости, параллельной к поверхности, ферромагнитного слоя 16 таким образом, что ее плоскость пересекается плоскостью торца. Следовательно, данную площадку пронизывает часть потока, проходящего через поверхность участка, размещенного на торце испытуемого образца, т.е, (2) где Фр — магнитнья поток, проходящий через участок с заданной длиной на торце ферро 18 ГЕШТНОГО СЛОЯ

К вЂ” коэффициент пропорциональноес ти, учитывающий эави си1415040

4 мость магнитного потока фя т от по тока Фо °

При бесконечно,: малом зазоре между площадкой и поверхностью ферромагнитного слоя 16 и при равенстве размеров указанной площадки и участка, расположенного на торце слоя 16 (отсчитываемых вдоль линии пересечения площадки с плоскостью торца), К = 0 5 при, — — IjlO

13

4 d

У

1 где 1З вЂ” длина площадки;

d — толщина ферромагнитного слоя ат= 0 54 О °

Толщину слоя 16 ферромагнитного материала при этом определяют по замеренному значению потоков ф1ти ф„, из соотношения где К вЂ” коэффициент размагничивания для изделий данной формы из данного материала в заданной точке предельной петли гистерезиса. устройство функционирует в четыре такта. В первый такт посредством коммутатора.5, управляемого программным блоком б, первоначально подкхпс::аются катушки 1 и 2 поля к источнику 7 тока. При этом за счет магнитного поля, создаваемого катушками 1 и 2 поля, контролируемый слой 16 намагничивается в направлении, нормальном по отношению к его поверхности. На время второго. такта посредством коммутатора 5, управляемого программным блоком б, отключают катушки 1 и 2 поля от источника 7 тока и затем измеряют остаточный магнитный поток (1) через поверхность образца преобразователем 8 магнитного потока. Его выходной сигнал поступает на вход измерительного преобразователя 10, результат измерения далее фиксируется запоминающим блоком 12, на управляемый вход которого с программного блока б подается сигнал фиксации результата измерения. С выхода запоминающего блока 12 информация подается на один из входов преобразователя 14 отношения напряжений. В третий такт посредством коммутатора 5, управляемого программным олоком 6, подключают катушки 3 и 4 поля к источнику 7 тока.

При этом за счет магнитного поля, .создаваемого катушками 3 и 4 поля, 50

Формула из обретенчя

Способ измерения толщины слоя ферромагнитного материала по авт. св.

У 1374038, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения за счет возможности измерения также и толщины слоя, размещенного на жестком основании, измеряют

55 контролируемый слой 16 намагничивают тангенциально по отношению к его поверхности. На время четвертого такта посредством коммутатора 5, управляе5 мого программным блоком 6, .отключают катушки 3 и 4 поля от источника 7 тока и затем измеряют остаточньп1 магнитный поток, проходящий через элемент поверхности торца ферромагнитного слоя 16 контролируемоro образца преобразователем 9 магнитного потока, Его выходной сигнал поступает на вход измерительного преобразователя 11 результат которого фиксируется запоминающим блоком 13, на управляемый вход которого с программного блока 6 подается сигнал фиксации результата измерения. С выхода запоминающего блока 13 информация поступает на второй вход преобразователя 14 отношения напряжений. По окончании четвертого такта с программного блока 6 подается очередная команда пВыдача

25 результата на управляющий вход преобразователя !4 отношения напряжений, выходной сигнал которого поступает на вход цифрового регистрирующего прибора 15. Его показания пропорциональнь: измеряемой толщине d слоя 16 ферромагнитного материала. Постоянная К, используемая в преобразователе 14 отношения напряжений, первоначально определяется посредством из35 мерения толщины эталонного образца.

Поэтому показания регистрирующего прибора 15 могут быть непосредственно представлены в един-щах толщины измеряемого слоя 16 ферромагчитного

40 .материала и при этом учтена конструктивная постоянная К.

Способ позволяет практически независимо от параметров как материала ферромагнитного слоя, так и немагнитных материалов (диэлектрического или электропроводящего) основания, на ко-. торое нанесен слой, и дополнительного покрытия контролировать -олщину с погрешностью (1-3)":..

Сос тавитель И. Рекунова

Редактор В.Бугренкова Техред А.Кравчук

Корректор Н.Король

Заказ 3861/36 Тираж 680 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 магнитный поток Ф через площадку шириной 1, ра сп оложе иную в пло с кос т параллельной поверхности слоя и пер

Секакщейся с плоскостью торца слоя, 1415040 6 величину магнитного поток" pr через и, площадку заданной длины 1 на торце е- слоя определяют из соотношения ф =

a = 0,5Р,.