Способ измерения величины поля одноосной анизотропии ферромагнитной пленки

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2I0 904

Союз Советских

Социалистических

Республик - ЗАЩ

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 10.XII.1966 (№ 1117771/26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 08.11.1968. Бюллетень ¹ 7

Дата опубликования описания 6.V.1968

Кл. 21а, 71

21е, 37/10

МПК G 01г б 01г

УДК 621.317.41(088.8) Комитет по делам изооретений н открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Г. П. Зинькевич и Б. А. Стрельников

Московский инженерно-физический институт

Заявитель

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ ПОЛЯ ОДНООСНОЙ

АНИЗОТРОПИИ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ПЛЕНКИ

Способ измерения величины поля однооснои анизотропии ферромагнитной пленки известен. Однако в нем точность измерения сущесгвенно:зависит от выбора оператором первого отсчета, а также тем, что наклон линейной зависимости, а следовательно и результат измерений зависит от амплитуды поля вдоль оси легкого намагничения. Предлагаемый способ отличаегся от известного тем, что пленочный элемент намагничивают до насыщения импульсом магнитного поля вдоль оси легкого намагничения, затем возбуждают импульсным магнитным, полем, направленным вдоль оси тяжелого намагничения встречно регулируемому;полю смещения и при максимальном изменении магнитного, потока измеряют поле смещения, равное полю анизотропии пленки, Указанные отличия позволяют повысить точность измерений и упростить измерительную аппаратуру..

Сущность описываемого способа поясняется графиками,,приведенными на фиг. 1 — 4.

;На фиг. 1 показана программа импульсов при измерении поля анизотропии Н„ пленочного элемента; на фиг.,2 — взаимное расположение пленочного элемента, возбуждающих магнитных полей и съемного витка при измерении Н„; на фиг. 3 — теоретические зависимости (на основе модели вращения намагниченности) относительной величины изменения магнитного потока ЛФ через виток съема от величины поля смещения Н при воздействии магнитным полем Но, равным 1/О 2 Н„и

2/0,8 Н„; на фиг. 4 — экспериментальные за5 висимости интегрированного сигнала с витка съема С. ЛФ от величины поля смещения Нт ,при воздействии магнитным полем Н, равным 1/0,2 Н„и 2/0,8 Н„.

При измерении поля анизотропии Н„с по10 мощью посгоянного поля смещения Н, вдоль оси тяжелого намагничения (ОТН) применены импульсные магнитные поля: П „— для намагничивания пленочного элемента до насыщения вдоль оси легкого намагничения

15 (0 7Н) и Н, — для индикации равенства поля смещения Н, полю анизотропии Н„(см. фиг. 1). ,Вектор намагниченности М пленочного элемента, предварительно установленный вдоль

20 ОЛН импульсом Н,„, ) Н„, под действием поля смещения Н,,поворачивается от ОЛН на тол а определяемый отношением

Нт

Н к (см. фиг. 2) . Импульс поля Н,, направлен25 ный вдоль ОТН встречно полю смещения Н„ уменьшает суммарное поле вдоль ОТН (Н.,—

Но ) и вызывает поворот вектора намагниченности в противоположном направлении на угол Р, 30 (Bo время:переднего фронта и мпульса Но

"нимается сигнал напряжения V ñ охваты210904 вающего пленочный элемент выходного витка. Нормаль к плоскости выходного витка параллельна ОЛН, т. е. перпендикулярна направлению поля Н,. Выходной сигнал напряжения интегрируется и наблюдается по осциллографу. Величина проинтегрированного выходного сигнала ЛФ пропорциональна изменению магнитного потока пленочного элемента через виток считывания (вдоль ОЛН) при воздействии поля Н .

При фиксированной амплитуде 11 знак и величина ЛФ зависят от величины поля смещения Н . Рассчитанная в соответствии с теоретической моделью одноосной магнитной пленки зависимость ЛФ (A ) показана на фиг, 3 для двух значений поля Н„: 1 для

Hî =02 Н» и 2 для Hî — — 08 Н».

Максимум ЛФ наблюдается .при П,, = Н „ для всех значений Н, П,„.

Исследования .реальной магнитной пленки показали, что если пленка была предварительно насыщена вдоль ОЛН, однократное воздействие вдоль ОТН Н, (Н„вызывает практически обратимый поворот вектора намагниченности пленочного элемента, и поведение пленки соответствует однодоменной модели. При воздействии же Н,, Н происходит существенное изменение доменной структуры пленки, и вектор намагниченности пленочного элемента не возвращается в исходное состояние .после прекращения действия

Н . В соответствии с этим изменение магнитного потока ЛФ (П,) должно возрастать с увеличением Й, до и», а при Н, = Н„скачком спадать до нуля, так как импульс Н„, уменьшающий поле вдоль ОТН уже не вызовет обратного поворота вектора намагниченности (показано пунктирной линией на фиг. 3).

Полученные экспериментально зависимости с ЛФ (H ) для одного из образцов магнитной, пленки на цилиндрической подложке при двух значениях Н0: 1 равном 0,5 э т

= 0,2 Н„и 2, равном 2 э == 0,8 Н„приведены на фиг. 4. Из-за того, что поле анизотропии неодинаково в различных микрообластях пленочного элемента (имеется разброс значений поля анизотропии пленки), скачкообразного уменьшения ЛФ до нуля не происходит, а,при

Н,, равном эффективному полю анизотропии пленочного элемента H„, ЛФ достигает своего максимума. Величина ЛФ уменьшится до нуля только при увеличении Н, до значения, равного максимальному значению поля анизотропии пленочного элемента. Может быть измерено поле Н, = Н,. „,, соответствующее уменьшению ЛФ до определенного уровня, например 0,1 ЛФ„„„. Разность значений

Н„. „„, — Н„ зависит от амплитудной дисперсии поля анизотропии пленки и может служить ее характеристикой. Результаты измерения Н» и Н,. „„,,практически не зависят от величины H при Н, (H».

Сравнительные результаты измерений образцов пленок предложенным способом и наи5

65 более распространенным способом — по петле гистерезиса вдоль ОТН,,показали следующее.

Для пленок с большой дисперсией величины поля анизотропии из-за влияния локальных областей с низким Н„ измеренное по предлагаемому спосооу значение Н„ образца лленки несколько меньше, чем значение Н„, .полученное по петле гистерезиса,,Для всех измеренных образцов результаты измерений Н„ этими способами отличаются не более чем на

10, lо.

Таким образом при измерении Н„по описываемому способу производится следующая последовательность операций.

Пленочный элемент, подвергается воздействию магнитных полей ia соответствии с программой, приведенной на фиг. 1. Импульс

Ну„заведомо больше Н„, импульс Н, заведомо меньше Н,. Поле смещения Н, увеличивается от нуля, и наблюдается по осциллографу проинтегрированный выходной сигнал во время переднего фронта Н ь С увеличением Н, выходной сигнал меняет знак и увеличивается. Когда сигнал достигает максимума, измеряется величина поля смещения Н„ которая и равняется Н„ пленочного элемента, Значение Н„ при котором сигнал снова уменьшится до определенного уровня, равно Н . „, пленочного элемента.

Преимущества предлагаемого способа измерения Н,, 1.,Поле анизотропии Н„ определяется,по величине,поля смещения Н,, создаваемого постоянным током в обмотке-индукторе поля вдоль ОТН, который измеряется стрелочным прибором-миллиамперметром. Для конкретной используемой обмогки-индуктора шкала прибора градуируется в эрстедах или амперах/метр, так что при измерении Н„его значение непосредственно отсчитывается,по шкале, и не требуется производить математиче" ской обработки результатов измерений, снятия осциллограмм или построения графиков, Зто позволяет получить высокую производительность при изменениях Н„образцов магнитной пленки.

2. Описываемый способ допускает упрощение аппаратуры для измерения Н„. Большая величина выходного сигнала при действии импульса Н с малым фронтом (порядка

0,1 лксек), чем при действии синусоидальных низкочастотных магнитных полей в установках для измерения Н, неимпульсными спосо бами,,позволяет упростить усилитель-интегратор выходных сигналов. Так как выходной виток и обмотка индуктор-поля Н, взаимно перпендикулярны, индуктивная связь между ними без магнитной пленки отсутствует и отпадает необходимость компенсации, помехи и упрощается настройка установки для измерения Н».

3. Гочность при измерениях Н„ по описываемому способу (ориентировочно оцениваемая в 5 — 7ojp) выше, чем при определении Н„ по петле гистерезиса.

4. iI Ipegлагаемый способ, позволяет измерять поле анизотропии отдельных участков образца сплошной пленки при использовании локально действующего импульсного поля H и оценивать неоднородность свойств пленки в различных точках образца.

Предмет изобретения

Способ измерения величины поля одноосной анизотропии ферромагнитной пленки, основанный а смещении, постоянного магнитного поля регулируемой величины вдоль оси тяжелого намагничения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения измерительной аппаратуры, пленочный элемент намагничивают до насыщения импульсом магнитного, поля вдоль оси легкого намагничения, затем возбуждают импульсным магнитным полем, направленным вдоль оси тяжелого намагничения встречно регулируемому полю смещения и при максимальном изменении магнитного потока измеряют поле

10 смещения, равное полю анизотропии,пленки.

210904

Фиг 3

Нт(З)

Составитель Л. Рубинчик

Редактор Г. Гончарова Техред А. А. Камышникова Корректоры: И. Л. Кириллова и Е. Н. Гудзова

Заказ 1389/10 Тираж 530 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. 4

Типография, пр. Сапунова, д. 2