确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法
【专利说明】确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及物理测量领域，具体地，涉及一种确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法。
【背景技术】
[0003]高频铁磁薄膜，尤其是具有各向异性的磁性薄膜，各向异性场导致材料的高频性能得到很大改善。如何确立样品各向异性场对于研宄材料的高频性能有着至关重要的意义，而测量准确的样品难易磁化方向的磁滞回线与样品各向异性场的测定密不可分。
[0004]当前，对于各向异性薄膜难磁化方向的确立主要是两种方法:对于磁性薄膜，在未知其难易磁化方向的情况下，通常可以通过先施加外磁场至样品饱和，再把外磁场降为0，当剩余磁化强度最小时所对应的方向为样品的难磁化方向；对于有交换偏置的薄膜样品可以通过转动磁化曲线的方法，在一定外磁场下通过测量不同位置的磁化强度，根据磁化强度与转动角度的变化曲线，确定样品的难易磁化方向。然而在实际测量中对于没有交换偏置的有各向异性的磁性薄膜来说，确定难磁化方向所需时间比较长。
[0005]对于有各向异性的磁性薄膜确定难易磁化方向的原理是:根据难磁化方向的定义，沿磁性晶体的不同方向磁化时，达到同样的磁化强度(一般指饱和磁化强度)需要不同的能量，磁化时需要能量最高的方向称为难磁化方向，而难磁化方向的剩余磁化强度最低。所以通常采用先找样品的难磁化方向，现有的方法是:在一外加直流磁场(亥姆霍兹线圈)中放置被测样品薄膜，使被测样品薄膜平面与外磁场方向平行，并且使被测样品薄膜可绕与其平面相垂直的轴转动。当进行样品测试时，首先施加能够使样品达到饱和的外磁场(H)，之后将外磁场降为零，此时测得样品的剩余磁化强度；然后转动样品位置角度，再次加同样大的饱和场并降为零，再测得此时样品的剩余磁化强度，以此类推；当测得的剩余磁化强度值最小时所对应的位置就是样品的难磁化方向。该方法虽然能较为准确的找到样品的难磁化方向，但所耗时间较长。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法，以实现减少确定磁性薄膜难磁化方向时间的优点。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:
一种确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法，包括以下步骤:
步骤1、确定难磁化方向的大致方向，给样品外加直流磁场，使样品达到饱和状态把外加直流磁场降为零，记录剩余磁化强度；然后向任意方向转动一定角度，记录此时的磁化强度，如果磁化强度变大，说明难磁化方向在与转动的方向相反的方向，如果磁化强度降低，则难磁化方向在与转动方向相同的方向； 步骤2、确定难磁化方向的大致位置，在步骤I确定的难磁化方向的大致方向的基础上，继续转动样品位置，并依此记录剩余磁化强度，当磁化强度的数值有大变小再由小变大时，磁化强度的数值最小点所对应的位置就是难磁化方向的大致位置；
步骤3、确定难磁化方向，根据上述步骤2确定的难磁化方向的大致位置，将转动角度变小，找到剩余磁化强度最小的位置，即难磁化方向。
[0008]优选的，所述步骤I中然后向任意方向转动一定角度中，转动的角度为10度。
[0009]本发明的技术方案具有以下有益效果:
本发明的技术方案，在基于现有磁性薄膜难磁化方向确定方法的基础上，加以转动磁化，从而减少确定磁性薄膜难磁化方向时间，且本发明技术方案具有简单和准确的优点。
[0010]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【附图说明】
[0011]图1为本发明实施例所述的确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法中测试的装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法中数据记录示意图； 图3为磁场沿着-30°和60°测得的磁滞回线图。
[0012]结合附图，本发明实施例中附图标记如下:
1-振动系统；2_转轴；3_样品托；4_磁性薄膜；5_电磁铁。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0014]一种确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法，包括以下步骤:
步骤1、确定难磁化方向的大致方向，给样品外加直流磁场，使样品达到饱和状态把外加直流磁场降为零，记录剩余磁化强度；然后向任意方向转动一定角度，记录此时的磁化强度，如果磁化强度变大，说明难磁化方向在与转动的方向相反的方向，如果磁化强度降低，则难磁化方向在与转动方向相同的方向；
步骤2、确定难磁化方向的大致位置，在步骤I确定的难磁化方向的大致方向的基础上，继续转动样品位置，并依此记录剩余磁化强度，当磁化强度的数值有大变小再由小变大时，磁化强度的数值最小点所对应的位置就是难磁化方向的大致位置；
步骤3、确定难磁化方向，根据上述步骤2确定的难磁化方向的大致位置，将转动角度变小，找到剩余磁化强度最小的位置，即难磁化方向。
[0015]下文结合实际数据对技术方案进行进一步的说明，
如图1所示，为测试的装置示意，是磁性材料测定用各向异性测试仪(EV9-VSM)。包括产生外磁场的电磁铁5、放置被测样品的样品拖3和可使样品转动的转轴2。由图1可见，被测的薄膜样品被贴放于样品托3上时，外加的磁场平行于薄膜，同时薄膜可随样品托3的转动而转动，其转轴与外磁场方向相垂直。
[0016]在进行测试时，先将被测样品薄膜平面贴在样品托上，这时薄膜材料平面与外磁场方向平行。在进行测试时，如图2所示施加能使样品饱和的外磁场，H = 500 Oe，再将外磁场降为零，记录此时的剩余磁化强度为Mr = 400*1(T6 emu，记为数据I ;在不施加外磁场的前提下，再顺时针转动10°，此时磁化强度数值为Mr = 520*10_6 emu记为数据2，由于此时数值变大，所以难磁化方向应该在相反方向；在不施加外磁场的前提下，逆时针转动到-10°，此时的磁化强度为Mr = 280*1(T6 emu记为数据3 ;通过这三步已经确定磁化方向的大致趋势。再次施加外磁场H = 500 Oe，将外磁场降为零，记录此时的剩余磁化强度为Mr = 280*1(T6 em记为数据4 ;在不施加外磁场的前提下，继续沿逆时针转动到-20°，此时的磁化强度为Mr = 120*10-6 emu记为数据5 ;在不施加外磁场的前提下，继续沿逆时针转动到-25°，此时的磁化强度为Mr = 45*10_6 emu记为数据6，由于此时剩磁已比较小，可以确定难磁化方向应该在此附近，下一步转动时应该减小转动角度。此时再施加外磁场H =500 Oe，再将外磁场降为零，记录此时的剩余磁化强度为Mr = 45*1(T6 emu记为数据7 ;在不施加外磁场的前提下，继续沿逆时针转动到-30°，此时的磁化强度为Mr = -10*10_6 emu记为数据8。此时再施加外磁场H = 500 Oe，再将外磁场降为零，记录此时的剩余磁化强度为Mr = 5*10_6 emu记为数据9，说明此时的位置基本是难磁化方向所处的位置；在不施加外磁场的前提下，继续沿逆时针转动到-35°，此时的磁化强度为Mr = 60*10_6 emu记为数据10。此时再施加外磁场H = 500 Oe，再将外磁场降为零，记录此时的剩余磁化强度为Mr=65*1(T6 emu记为数据11，说明此时外磁场又偏离难磁化方向。根据上述分析，可知样品的在-30°时测得的剩余磁化强度最小，由于在接近此处转动的角度为5°，仪器的灵敏度为5。，可以确知此处就是样品难磁化方向。即图2中9所示的位置。图2中的1、2、3……即为数据1、数据2、数据3……。
[0017]图3为测量处(即上文中旋转-30°的位置)及在与测量处垂直方向(60° )测试的磁滞回线，从图3中可以看到，在60°时回线的矩形比很好，矫顽力He = 22.5 Oe ;剩余磁化强度Mr = 8.5*10_4 emu，在-30°时回线几乎是过原点的斜线，此时的矫顽力He = 8.20e，剩余磁化强度Mr = 3.5*10_5 emu。由此说明，利用这种方法确定样品难易轴方向是比较准确的。图3中-30°时回线与60°时回线在H等于-2000 Oe至-250 Oe处以及H等于250 Oe至2000 Oe处重合在一起。而由于在实验中多次减少转动时需要施加的饱和外磁场，所以大大减少了时间。综上可见这种方法可以有效、快捷的探索薄膜样品的难磁化方向。
[0018]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、确定难磁化方向的大致方向，给样品外加直流磁场，使样品达到饱和状态把外加直流磁场降为零，记录剩余磁化强度；然后向任意方向转动一定角度，记录此时的磁化强度，如果磁化强度变大，说明难磁化方向在与转动的方向相反的方向，如果磁化强度降低，则难磁化方向在与转动方向相同的方向； 步骤2、确定难磁化方向的大致位置，在步骤I确定的难磁化方向的大致方向的基础上，继续转动样品位置，并依此记录剩余磁化强度，当磁化强度的数值有大变小再由小变大时，磁化强度的数值最小点所对应的位置就是难磁化方向的大致位置； 步骤3、确定难磁化方向，根据上述步骤2确定的难磁化方向的大致位置，将转动角度变小，找到剩余磁化强度最小的位置，即难磁化方向。
2.根据权利要求1所述的确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法，其特征在于，所述步骤I中然后向任意方向转动一定角度中，转动的角度为10度。
【专利摘要】本发明公开了一种确定磁性薄膜难磁化方向的测试方法，包括，一确定样品难磁化方向的大致方向，根据测定初始剩余磁化强度后往任意方向转动一定角度，看磁化强度的大小来确定；二确定样品的难磁化方向大致位置，根据每转动一定角度记录的磁化强度大小，当由大变小再变大时，最小点所处的位置就是难磁化的大致方向。三确定难磁化方向，将转动角度减小至5°，找到磁化强度最小的点，此位置即样品的难磁化方向。在每次转动过程中，并不是均加场饱和再降为零读取剩余磁化强度，而是转动后直接读取磁化强度的数值进行比较，有效且快速的找到样品的难磁化方向。
【IPC分类】G01R33-12, G01R33-16
【公开号】CN104569877
【申请号】CN201510016167
【发明人】隋文波, 薛德胜, 杨德政, 郭党委
【申请人】兰州大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月13日