磁测量装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种可以测量薄板状且高矫顽力的磁性体试样的微小区域的矫顽力和矫顽力分布的磁场测量装置。其中，对磁性体试样(5)施加第1方向的磁场并使其大致饱和磁化。接着，在施加了与第1磁场相反的方向的第2磁场之后，由测量部(2)扫描磁性体试样(5)的表面，由此检测磁性体试样(5)的起因于剩磁的泄漏磁通。在一边使施加于磁性体试样(5)的第2磁场强度渐增一边重复由测量部(2)进行的测定，并得到从磁性体试样(5)泄漏的磁场强度变为最大的第2磁场，并对磁性体试样(5)施加相当于矫顽力的磁场而大致一半量的磁化反转的情况下，基于退磁场(Hd)为最小且泄漏至外部的磁通为最大的判断来得到磁性体试样(5)的矫顽力。
【专利说明】磁测量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于经由泄漏磁通的测量来测量磁性体试样的磁特性特别是矫顽力的磁场测量装置。
【背景技术】
[0002]近年来，出于节省能量的观点，在混合动力汽车(HEV)或家电产品中所使用的各种电机所用的永久磁体中，要求高性能的磁体。特别是为了应对高温下的使用环境，要求在耐热性上优异且具有高矫顽力。作为具有高的矫顽力的高性能永久磁体，已知的有在Nd-Fe-B系磁体中添加了 Dy或Tb的永久磁体,但是Dy或Tb的使用出于节省资源的观点并不优选。
[0003]因此，为了极力抑制上述Dy或Tb的使用量，提出了提高仅大的退磁场所作用的部分的矫顽力的所谓矫顽力在磁性体内分布的结构的磁体的方案(专利文献I)。
[0004]为了这样地评价矫顽力在磁性体内分布的试样，要求可以测量亚毫米以下微小区域中的矫顽力的测量装置。
[0005]以往,在磁性体试样的磁特性测量中，使用B-H曲线示踪器(B-H curve tracer)或振动样品磁强计(VSM:Vibrating Sample Magneto-meter)。然而，在这些测量装置中，只不过是测量成为测量对象的磁性体的平均的磁特性，并不能测量磁特性的分布即微小区域的磁特性。
[0006]通过由切割加工等来分割成为测量对象的磁性体并用VSM等来进行测定从而测量微小区域的磁特性的方法也得到考虑。然而，由于加工所引起的对磁性体表面层的损伤而造成不能测量磁性体试样的本质性的磁特性的情形仍被担忧。
[0007]为了不伴着磁性体试样的加工来测量磁性体试样的微小区域的磁特性，使用了磁力显微镜(MFM:Magnetic Force Microscopy)。
[0008]为了使用MFM来测量试样的微小区域中的矫顽力，有必要在磁场中测量磁性体试样。但是，由于在高磁场中测量头受到磁场的影响，因此不能够进行测量，难以评价添加前述Dy或Tb而得到的那样的高矫顽力试样的矫顽力。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:日本再公表特许W02008/123251号公报
[0012]专利文献2:日本特开2006-17557号公报
[0013]在专利文献2中公开了利用了磁力显微镜的垂直磁记录介质中的矫顽力分布解析方法及其解析装置，其在大致垂直于试样地施加磁场的状态下检测对应于从试样表面的磁畴产生的泄漏磁通的磁通。然而，在对试样以及扫描其表面的测量头施加强磁场的情况下，由于测量头的磁化状态发生变化这样的问题而使强磁场中的测量困难，不能评价高矫顽力试样的矫顽力。
【发明内容】
[0014]发明所要解决的技术问题
[0015]本发明认识到这样的状况，其目的在于提供一种不对测量磁性体试样的泄漏磁通的测量部施加磁场便能够评价高矫顽力试样的矫顽力的磁场测量装置。
[0016]解决技术问题的手段
[0017]本发明是一种磁场测量装置，其特征在于:是测量磁性体试样的矫顽力的磁场测量装置，具备--第I磁场产生部，其对所述磁性体试样施加第I方向的外部磁场并进行大致饱和磁化；第2磁场产生部,其对所述磁性体试样施加与所述第I方向相反的反方向的磁场并进行退磁；测量部，其测量被所述第2磁场产生部退磁后的所述磁性体试样的泄漏磁通；矫顽力判定部，其控制所述第I和第2磁场产生部以及所述测量部的动作，得到依次变更所述反方向的磁场大小时的所述泄漏磁通，并将该泄漏磁通最大时的所述磁场的大小作为所述磁性体试样的矫顽力而输出。本发明通过具有这样的构造来测量退磁后的磁性体试样，因而如在测量中施加磁场的情况那样测量部不受所施加的磁场的影响。另外，由于以所述磁性体试样的泄漏磁通最大时的第2磁场产生部的磁场的大小为基础作为磁性体试样的矫顽力而输出，因此能够不受退磁场的影响地正确测量磁性体试样的剩磁。
[0018]另外，在本发明中，可选地，所述第I磁场产生部兼备所述第2磁场产生部的功能。
[0019]另外，在本发明中，可选地，所述第2磁场产生部对所述磁性体试样施加一样的磁场。
[0020]发明的效果
[0021]根据本发明，对于具有高的矫顽力的磁性体试样(例如在Nd-Fe-B系磁体中添加了 Dy或Tb的磁体)，不会有测量部被外部磁场磁化这样的问题且微小区域的矫顽力的测量变得可能。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是表示本发明所涉及的磁场测量装置的概略立体图。
[0023]图2是表示磁性体试样的矫顽力分布测量动作的流程图。
[0024]图3是矫顽力分布测量例子中所使用的磁性体试样的磁化-磁场曲线。
[0025]图4是表示磁性体试样的矫顽力分布测量例子的泄漏磁通分布图。
[0026]符号的说明:
[0027]I 基台
[0028]2测量部
[0029]4支架臂
[0030]5磁性体试样
[0031]6磁场产生装置
[0032]7 磁极
[0033]10 XYZ 工作台
[0034]11 X工作台
[0035]12 Y工作台
[0036]13 Z工作台
[0037]20 XYZ 臂
[0038]21 X 臂
[0039]22 Y 臂
[0040]23 Z 臂
[0041 ]30 Zm轴驱动系统
[0042]40控制部
【具体实施方式】
[0043]以下，一边参照附图一边详述本发明的优选实施方式。再有，对各附图所示的相同或同等的构成要素、构件、处理等赋予相同的符号，并适当省略重复的说明。另外，实施方式并不是限定发明的实施方式而是例示，实施方式中所记载的所有特征或其组合未必限制本发明的实质性的东西。
[0044]图1是表示本发明所涉及的磁场测量装置整体结构的概略立体图。在图1中，具有在Xt轴方向(平行于图示的XYZ正交3轴当中的X轴)上滑动自如的X工作台11、配置在X工作台11上并在Yt轴(平行于XYZ正交3轴当中的Y轴)方向上滑动自如的Y工作台12、以及配置在Y工作台12上并在Zt轴(平行于XYZ正交3轴当中的Z轴)方向上滑动自如的Z工作台13的XYZ工作台10设置在基台I上，在Z工作台13上定位并固定有具有薄板状的形态的磁性体试样5。另外，本发明所涉及的磁场测量装置包含控制部40，其控制测量装置各个部分，以所测量的泄漏磁通为基础来进行判断，并算出磁特性及其分布。
[0045]本发明的成为测量对象的磁性体试样是指包含=R-T-B系、R-T系那样的稀土类磁体；Ba铁氧体、Sr铁氧体那样的氧化物磁体；还有磁体那样的不具有高的矫顽力的软磁性体。另外，在磁性体试样的磁化方向相对于薄板状的试样的形状为法线方向的情况下，本发明可以利用容易的结构来实现，但是在磁化方向为面内(in-plane)的情况下,本发明也能有效地发挥功能。
[0046]XYZ工作台10的驱动方式可以是由电机驱动的方式，也可以是由压电致动器驱动的方式。XYZ工作台10的在XY方向上的移动行程只要以覆盖试样的测量区域的方式设定即可。由此，可以测量试样的全体测量区域。XYZ工作台10的在XY方向上的移动行程例如为IOX 10mm。XYZ工作台10的在Z方向上的移动行程只要设置得比试样的厚度足够大即可。由此，可以使磁性体试样5容易接近于测量部2、磁场产生部6。在本实施方式中,磁场产生部6是通过I个磁极7施加第I方向的磁场来进行大致饱和磁化，并施加与所述第I方向相反的方向的磁场并进行退磁。因此，在本实施方式中磁场产生部6兼备第I磁场产生部和第2磁场产生部，但是也可以分别设置第I磁场产生部和第2磁场产生部。XYZ工作台10的在XY方向上的定位分辨率只要设定得比磁性体试样5的磁畴的大小足够小即可。由此，微小区域的泄漏磁通分布测量变得可能。在XY方向上的定位分辨率例如为10nm。XYZ工作台10的在Z方向上的定位分辨率只要设定得比磁性体试样5的表面粗糙度足够小即可。由此，不受表面形态的影响而起因于试样的剩磁的泄漏磁通的测量变得可能。
[0047]在基台I竖立设置并固定有在Zs轴方向(平行于XYZ正交3轴当中的Z轴)上滑动自如的Z臂23，在Z臂23的前面设置有在Xs轴方向(平行于XYZ正交3轴当中的X轴)上滑动自如的X臂21、以及在X臂21的前面设置有在Ys轴方向(平行于XYZ正交3轴当中的Y轴)上滑动自如的Y臂22，在Y臂22的底面设置有支架臂4，在支架臂4的前端底面设置有测量部2。
[0048]XYZ臂20的驱动方式可以是由电机驱动的方式，也可以是由压电致动器驱动的方式。XYZ臂20的在XY方向上的移动行程只要以覆盖试样的测量区域的方式设定即可。由此，可以测量试样的全体测量区域。XYZ臂20的在XY方向上的移动行程例如为100X 100mm。XYZ臂20的在Z方向上的移动行程只要设定得比试样的厚度足够大即可。由此，可以使磁性体试样5容易接近于测量部2。XYZ臂20的在XY方向上的定位分辨率只要设定得比磁性体试样5的磁畴的大小足够小即可。由此，微小区域的磁场分布的测量变得可能。在XY方向上的定位分辨率例如为10nm。XYZ臂20的在Z方向上的定位分辨率只要设定得比磁性体试样5的表面粗糙度足够小即可。由此，不受表面形态影响的磁场分布的测量变得可倉泛。
[0049]XYZ工作台10和XYZ臂20两个机构是在磁性体试样5与测量部2之间的相对的位置关系上做相同动作的机构，但是通过选择各个机构的不同驱动方式，从而可以以一台装置来进行从微小区域的测量到大面积试样的测量。例如，可以令XYZ工作台10的驱动方式为由电机实现的粗动动作，令XYZ臂20的驱动方式为由压电致动器实现的微动动作。由此，可以由粗动动作进行往试样中的任意部位的高速移动，并由微动动作来详细测量微小区域的剩磁。
[0050]在基台I竖立设置并固定有在Zm轴方向(平行于XYZ正交3轴当中的Z轴)上滑动自如的Zm轴驱动系统30，在Zm轴驱动系统30的前面设置有磁场产生部6。为了通过磁场产生部6使磁性体试样5着磁,而向从磁场产生部6向外部福射磁场的磁极7与磁性体试样5的表面相对的着磁位置(图1的虚线位置)移动XYZ工作台10，并通过Zm轴驱动系统30使磁极7充分接近于磁性体试样5的表面。由此,可以一样地或者如磁场产生部6的磁极7所具有的模式那样来使磁性体试样5着磁。
[0051]图2是表示磁性体试样5的矫顽力分布测量动作的流程图。首先，通过XYZ工作台和Zm轴驱动系统使磁性体试样5向着磁位置(图1的虚线位置)移动(stepl)。接着，由磁场产生装置6从磁极7福射磁场并使磁性体试样5在正方向(例如磁性体试样上面成为N极的方向)上着磁(step2)。此时,从磁极7福射的磁场具有为了使磁性体试样5饱和着磁的足够的强度(例如6400kA/m)，并且是不具有空间性分布的一样的磁场。
[0052]在step3中，使磁性体试样5在与step2中的着磁方向相反的方向上着磁。此时，从磁极7福射的磁场是不具有空间性分布的一样的磁场。另外，由于磁场强度在以后的工序中一边渐增至磁性体试样5的矫顽力一边重复着磁.测量，因此只要为比所预想的矫顽力大的值(例如160kA/m)即可。接着，通过XYZ工作台和Zm轴驱动系统使磁性体试样5向测量位置移动(step4)。
[0053]使XYZ工作台10移动并使磁性体试样5与测量部2的相对位置变化(step5)，由测量部2测量磁性体试样5的磁场(step6)。再有，磁性体试样5与测量部2的相对位置可以由XYZ臂20变化。重复由该XYZ工作台10 (XYZ臂20)实现的移动和由测量部2实现的测量直至测量完测量区域的全部区域为止(step7)。
[0054]在测量完测量区域的全部区域之后，由控制部40分析所测量的泄漏磁通分布图，并判断表示通过对薄板状磁性体试样施加矫顽力相当的磁场而出现的图案的区域，并将该区域的矫顽力作为在step3中所施加的磁场强度(step8)。该矫顽力判断图形的细节在后面叙述。
[0055]若在step9中不被判断为测量完全体测量区域的矫顽力分布，则通过XYZ工作台和Zm轴驱动系统使磁性体试样5移动至着磁位置(图1的虚线位置)(SteplO)，在增加着磁(磁场产生)输出(stepll)之后再次重复着磁、测量、分析(step3~8)。再有，着磁输出的增量只要由磁性体试样5的磁特性决定即可，只要在方形度(Squareness)高且退磁曲线在矫顽力近旁发生急剧变化那样的试样的情况下为小的值(例如160kA/m)即可。
[0056]图3是前述矫顽力分布测量动作中所使用的磁性体试样5的磁化-磁场曲线的例示。磁性体试样5是由派射法制作的大小为6mmX6mm、厚度为10nm的Nd2Fel4B薄膜。磁化-磁场曲线的测量由VSM进行,磁场相对于薄膜试样的表面垂直地施加。
[0057]磁性体试样5的矫顽力为1120kA/m的结果可以从磁化-磁场曲线读出。即，可以认为磁性体试样5中的一半的磁化在外部磁场1120kA/m下反转。
[0058]图4是由在前述图2的流程图中所示的矫顽力分布测量动作所得到的磁性体试样5的泄漏磁通分布图的例不。磁性体试样5最初在正方向上施加6400kA/m的磁场(6400kA/m)之后测量试样表面的泄漏磁通分布,接着,在负方向上施加160kA/m的磁场(160kA/m)之后测量表面的泄漏磁通分布。此外，一边将在负方向上施加的磁场每次160kA/m增加至1600kA/m —边重复测量。此外，在负方向上施加大的磁场(2400kA/m、6400kA/m)下确认在试样表面的泄漏磁通分布上无变化。最后测量在正方向上施加了 6400kA/m的磁场的试样，并确认与最初状态相同的测量区域得以测量(6400kA/m)。
[0059]表1是由在所述图 2的流程图中所示的矫顽力分布测量动作而得到的磁性体试样5的泄漏磁通的平均值与施加磁场的关系。在此，泄漏磁通的平均值是指就从前述图4所例示的泄漏磁通分布图所示的各点(XY:0.1 μ m间距)而得到的磁通密度的绝对值而言表示图中所有点的平均值。
[0060][表 I]
[0061]
【权利要求】
1.一种磁场测量装置，其特征在于: 是一种测量磁性体试样的矫顽力的磁场测量装置， 具备: 第I磁场产生部，其对所述磁性体试样施加第I方向的外部磁场来进行大致饱和磁化； 第2磁场产生部，其对所述磁性体试样施加与所述第I方向相反的反方向的磁场来进行退磁； 测量部，其测量起因于被所述第2磁场产生部退磁后的所述磁性体试样的剩磁的泄漏磁通；以及 矫顽力判定部，其控制所述第I和第2磁场产生部以及所述测量部的动作，得到依次变更所述反方向的磁场的大小时的所述泄漏磁通，并以该泄漏磁通最大时的所述磁场大小为基础作为所述磁性体试样的矫顽力而输出。
2.如权利要求1所述的磁场测量装置，其特征在于: 所述第I磁场产生部兼备所述第2磁场产生部的功能。
3.如权利要求1所述的磁场测量装置，其特征在于: 所述第2磁场产生部对所述磁性体试样施加一样的磁场。
【文档编号】G01R33/12GK104081218SQ201280068265
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年12月13日 优先权日:2012年1月26日
【发明者】铃木健一, 近松努, 小川昭雄, 崔京九, 桥本龙司 申请人:Tdk株式会社