Магнітооптичний прилад для вимірювання напруженості магнітного поля

Магнітооптичний прилад для вимірювання напруженості магнітного поля, який складається з джерела світла, плівки магнітооптичного матеріалу, фотоприймального приладу, розташованих по 43279 ного матеріалу, фо топриймач виконано зі світлочутливим майданчиком, рівній розміру області оптичного вихорю з мінімальною інтенсивністю світла і розміщений в центрі оптичного вихору, плівка магнітооптичного матеріалу виконана з градієнтом намагніченості насичення. При дифракції світла на доменній решітці з дисклінаціями в вищи х порядках дифракції індукуються оптичні вихорі. Під впливом магнітного поля починається рух доменних кордонів. Однак, в смугових доменах цей рух гальмується магнітостатичною взаємодією сусідніх смугових доменів і доменні стінки переходять з одного стабільного положення в інше (Барьяхтар В.Г., Горобец Ю.І. Циліндричні магнітні домені і їхні решітки. – К.: Наукова думка, 1988. - 166 с.). Однак, на торці смугового домену, в місці дисклінації, такий стабілізуючий вплив буде відсутній. Під впливом магнітного поля смуговий домен зменшує свою довжину і відбувається переміщення області дисклінації відносно освітленої області магнітооптичного матеріалу, і, відповідно, зміщення оптичного вихорю відносно площини хвильового фронту випромінювання, що дифрагує. Чим більш величина доданого магнітного поля, тим більше зміщується область дисклінації і оптичний вихор. При цьому інтенсивність світла, що влучає на фотоприймач, зростає від мінімального значення в центрі вихорю до деякого максимального за його межами, Залежність фотостр уму від магнітного поля дозволяє виробити градуювання приладу. Зміна інтенсивності світлового сигналу значно вище ніж в прототипі, що дозволяє підвищити відношення сигнал/шум і точність вимірювання. Оскільки зміщення і колапс дисклінацій доменної структури відбувається при значно більш малої напруженості магнітного поля, що досліджується, ніж колапс самої доменної структури, прилад для вимірювання напруженості магнітного поля, володіє більш високою чутливістю до поля і додатково підвищує точність вимірювання. На фіг. уявлена оптична схема приладу для вимірювання напруженості магнітного поля. 1 - лазерне джерело світла, 2 - плівка, магнітооптичного матеріалу з дисклінацією доменної структури, 3 фотоприймач, розміщені послідовно по ходу світлового пучка. Прилад працює слідуючим чином. Освітлюють магнітооптичний матеріал з періодичною доменною структурою з дисклінаціюй (2) пучком лазерного випромінювання джерела (1). Світло дифрагує на доменної структурі. В області локалізації дисклінації доменної структури в випромінюванні, що дифрагує порушується оптичний вихор. На магнітооптичний матеріал (2) вплинуть магнітним полем, що досліджується, в результаті чого починається рух доменного кордону на торці розірваного смугового домену. Як показують результати експериментальних досліджень, розірвані смугові домени (дисклінації) змінюють свою довжину під впливом магнітного поля. Зміна положення торця розірваного смугового домену відносно освітленої області змінює просторову локалізацію оптичного вихорю в пучку, що дифрагує, і інтенсивність світла на фотоприймачі (3). Величина фотоструму на фотоприймачі (3) пропорційна напруженості магнітного поля. В магнітному полі з відомої напружені стю виробляють калібровку приладу для вимірювання напруженості магнітного поля. Змірявши струм фотоприймача (5) по відомій калібрований залежності вимірюють напруженість магнітного поля, що досліджується. Приклад. Плівка магнітооптичного матеріалу виконана з гранату складу (Ві, Lu)3 (Fe, Ga)5О 12. Чинник якості магнітооптичного матеріалу порядку одиниці. Період доменної структури порядку 20 мкм. Для створення дисклінацій магнітооптичного матеріалу, який виконано з градієнтом намагніченості насичення вздовж поверхні плівки. Наприклад, на частину поверхні магнітооптичного матеріалу напилюють SiО2 і виробляється її відпалювання. Період доменної структури і, відповідно, число доменів, в напиленної і ненапиленної областях розрізняються, що призводить до появи дисклінацій доменної структури. Період доменної структури в напиленної і ненапиленної областях магнітної плівки відрізняється на 5-10%. Це призводить до того, що 5-10% всіх см угови х доменів розірвані і дисклінації доменної структури хаотично розміщені на всій площі магнітної плівки. Період доменної структури визначається балансом енергій доменних стінок і полів розсіювання доменів. На дільниці магнітної плівки з більшою намагніченістю насичення енергетичне вигідний малий період доменної структури. Тому на дільниці магнітооптичного матеріалу з більшою намагніченістю насичення смугових доменів більше, ніж на іншій дільниці. А це означає, що частина смугових доменів розірвана, або мають місце дисклінації доменної структури. Положення торця розірваного смугового домену визначається балансом сил натягання з боку доменної стінці, що прагнуться скоротити довжину смугового домену і перемістити його торець в область з більшою намагніченістю насичення, і сил з боку полів розсіювання доменів, що прагнуться збільшити довжину смугового домену і перемістити його торець в область з меншою намагніченістю насичення. Магнітні поля, що вимірюються, порушують баланс сил, що склався, і переміщають торець розірваного смугового домену. Для усунення впливу коерцитивних сил на магнітну плівку додатково вплинуть змінним магнітним полем напруженістю порядку коерцитивної сили. Освітлюють дільницю плівки магнітооптичного матеріалу з дисклінациєй доменної структури лазерним пучком діаметром порядку 0,2 мм. Як показують результати експериментальних досліджень, 100% зміна інтенсивності світлового сигналу досягається при впливі магнітних полів, напруженість яких в середньому на порядок менш напруженості полів насичення магнітооптичного матеріалу, що дозволяє приблизно на порядок підвищити чутливість до магнітного поля і точність вимірювання. В даному рішенні, в формуванні оптичного сигналу бере участь світловий пучок з оптичним вихором. Зміна інтенсивності корисного сигналу набагато вище ніж в прототипі, бо інтенсивність світлового потоку змінюється від нуля в області оптичного вихорю до максимуму за його межами, і відповідно вище відношення сигнал/шум, що дозволяє підвищити якість відтворюваного сигналу. Крім того, значно вище чутли вість до поля, бо для зміни 2 43279 сигналу, що знімається від нуля до максимуму немає необхідності повністю перемагнічувати плівку магнітооптичного матеріалу. Більш висока чутли вість до поля також дозволяє підвищити точність вимірювання. Фіг. __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2002 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3