JPS6319574A - 薄膜透磁率測定装置 - Google Patents
薄膜透磁率測定装置Info
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- JPS6319574A JPS6319574A JP16531986A JP16531986A JPS6319574A JP S6319574 A JPS6319574 A JP S6319574A JP 16531986 A JP16531986 A JP 16531986A JP 16531986 A JP16531986 A JP 16531986A JP S6319574 A JPS6319574 A JP S6319574A
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- JP
- Japan
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- thin film
- magnetic
- permeability
- magnetic flux
- coil
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、磁性薄膜の実効透磁率の実数部と虚数部とを
求める薄膜透磁率測定装置に関する。
求める薄膜透磁率測定装置に関する。
（従来の技術）
近年、磁気記録の分野において薄膜磁性材料の台頭はめ
ざましいものがある。この薄膜磁性材料を磁気ヘッドと
して使用する場合、その構造上薄膜磁性材料の特性評価
は重要であり、薄膜の透磁率測定は重要な役割を果たす
ようになっている。
ざましいものがある。この薄膜磁性材料を磁気ヘッドと
して使用する場合、その構造上薄膜磁性材料の特性評価
は重要であり、薄膜の透磁率測定は重要な役割を果たす
ようになっている。
薄膜の透磁率測定を行う方法として、現在のところ磁束
検出用のコイルの出力から実効１３（ｆｆ率を実数部、
虚数部を分離せずに求める方法、またはスペクトルアナ
ライザにより実数部、虚数部を分離して求める方法等が
ある。
検出用のコイルの出力から実効１３（ｆｆ率を実数部、
虚数部を分離せずに求める方法、またはスペクトルアナ
ライザにより実数部、虚数部を分離して求める方法等が
ある。
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、スペクトルアナライザで測定する方法は
、スペクトルアナライザ自体のクロックをもとにして被
測定物の位相差を読み取るという手段を用いているため
、磁場検出コイルと磁束検出コイルとの位相差を比べる
といった場合の操作性の簡略化が困難であり、また測定
結果の不確実性も除けないという問題があった。
、スペクトルアナライザ自体のクロックをもとにして被
測定物の位相差を読み取るという手段を用いているため
、磁場検出コイルと磁束検出コイルとの位相差を比べる
といった場合の操作性の簡略化が困難であり、また測定
結果の不確実性も除けないという問題があった。
（問題点を解決するための手段）
本発明の薄膜透磁率測定装置は、磁性３膜の透磁率測定
装置であって、動磁場ヨリ走用のコイルから得られる励
磁界と磁束検出用のコイルから得られる磁束との間の位
相差をロックインアンプで検出して磁性薄膜の実効透磁
率の実数部と虚数部とを演算するように構成したもので
ある。
装置であって、動磁場ヨリ走用のコイルから得られる励
磁界と磁束検出用のコイルから得られる磁束との間の位
相差をロックインアンプで検出して磁性薄膜の実効透磁
率の実数部と虚数部とを演算するように構成したもので
ある。
（実施例）
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は本発明の薄膜透磁率測定装置の概略構成を示し
ている。
ている。
同図において、１は１ターンのへルムホルッコイル（Ｈ
ｅｌｍｈｏｌｔｚ Ｃｏ１１） 、２は同じく１ターン
の磁界検出コイル、３は８字１ターンの磁束検出コイル
、４．６はＦＥＴプローブ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ Ｐｒｏｂｅ）、５は口・ツク
インアンプ（Ｒｏｃｋｉｎ Ａｍｐｒｉｆｉｅｒ） 、
７は１ボードのマイクロコンピュータ、８はパワーアン
プ（Ｐｏｗｅｒ、 Ａｍｐｒｉｆ １ｅｒ）、９は信号
発生器（Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）である。
ｅｌｍｈｏｌｔｚ Ｃｏ１１） 、２は同じく１ターン
の磁界検出コイル、３は８字１ターンの磁束検出コイル
、４．６はＦＥＴプローブ（Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ
Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ Ｐｒｏｂｅ）、５は口・ツク
インアンプ（Ｒｏｃｋｉｎ Ａｍｐｒｉｆｉｅｒ） 、
７は１ボードのマイクロコンピュータ、８はパワーアン
プ（Ｐｏｗｅｒ、 Ａｍｐｒｉｆ １ｅｒ）、９は信号
発生器（Ｓｉｇｎａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）である。
本例では、励磁界は１ターンのへルムホルッコイルｌを
用いているが、ヘルムホルツコイル１に限るものではな
い。また、１ターンのへルムホルツコイル１を使用した
のは、高型波まで均一でかつ有効面積の大きな磁界を作
るためである。このヘルムホルツコイル１の駆動は信号
発生器９の出力波形をパワーアンプ８で増幅することに
よって行っている。
用いているが、ヘルムホルツコイル１に限るものではな
い。また、１ターンのへルムホルツコイル１を使用した
のは、高型波まで均一でかつ有効面積の大きな磁界を作
るためである。このヘルムホルツコイル１の駆動は信号
発生器９の出力波形をパワーアンプ８で増幅することに
よって行っている。
また、ロックインアンプ５のリファレンスには、本来磁
界検出コイル２の出力を入力するのが好ましいが、リフ
ァレンス信号の大きさに制限があるので、本例では抵抗
Ｒ３の両端電圧を用いて行っている。このため、抵抗Ｒ
１の両端電圧の位相と磁界検出コイル２の位相とはπ／
２ずれるが、これだけではなく多少の位相差の周波数依
存性は生じる。
界検出コイル２の出力を入力するのが好ましいが、リフ
ァレンス信号の大きさに制限があるので、本例では抵抗
Ｒ３の両端電圧を用いて行っている。このため、抵抗Ｒ
１の両端電圧の位相と磁界検出コイル２の位相とはπ／
２ずれるが、これだけではなく多少の位相差の周波数依
存性は生じる。
すなわち、リファレンス信号について考察すると、最初
、高周波特性の優れた抵抗を用いることにより、ヘルム
ホルツコイル１に流れる電流の位相をもって磁界の位相
とすることを試みたが、システム全体の系でみた時に、
１０ＭＨｚ以上の周波数帯域において、実際には浮遊容
量の問題や接地ラインからの高周波成分の混入などを生
ずる現象が現れた。例えば、第２図に示すような周波数
特性を有する高周波抵抗を用いて種々の工夫を行ってみ
たが、１０ＭＨｚ以上では抵抗の特性からは考えられな
い位相差の問題が生じた。しかし、−度その周波数依存
性をとっておくことによって、その後は再現性良く抵抗
の両端電圧をロックインアンプ５のリファレンス信号と
して使用することができた。
、高周波特性の優れた抵抗を用いることにより、ヘルム
ホルツコイル１に流れる電流の位相をもって磁界の位相
とすることを試みたが、システム全体の系でみた時に、
１０ＭＨｚ以上の周波数帯域において、実際には浮遊容
量の問題や接地ラインからの高周波成分の混入などを生
ずる現象が現れた。例えば、第２図に示すような周波数
特性を有する高周波抵抗を用いて種々の工夫を行ってみ
たが、１０ＭＨｚ以上では抵抗の特性からは考えられな
い位相差の問題が生じた。しかし、−度その周波数依存
性をとっておくことによって、その後は再現性良く抵抗
の両端電圧をロックインアンプ５のリファレンス信号と
して使用することができた。
本例では、高周波帯域までの測定が可能なように１ター
ンの２種類の検出コイルを用い、かつ、この検出コイル
のインピーダンスの周波数変化の影響を避けるためにＦ
ＥＴプローブ４を使用している。ただし、インピーダン
スの周波数変化を避けることが可能であれば、ＦＥＴプ
ローブ４以外のものであってもよい。
ンの２種類の検出コイルを用い、かつ、この検出コイル
のインピーダンスの周波数変化の影響を避けるためにＦ
ＥＴプローブ４を使用している。ただし、インピーダン
スの周波数変化を避けることが可能であれば、ＦＥＴプ
ローブ４以外のものであってもよい。
また、本例では、ロックインアンプ５の出力を１ボード
のマイクロコンピュータ７によって処理することにより
計算値として出力させている。
のマイクロコンピュータ７によって処理することにより
計算値として出力させている。
上記した本発明の測定装置によって測定された透磁率の
測定結果の一例を第３図に示す。
測定結果の一例を第３図に示す。
試料としては、膜厚１μｍ、電気抵抗１６μΩｃｍのＮ
ｉＦｅの薄膜を、コーニング社製＃０２１１．０．５ｍ
ｍ厚、３’ｌｓｍ口の基板上に作製したちのを使用した
。また、測定磁界は０．２５ｍ・Ｏｅである。
ｉＦｅの薄膜を、コーニング社製＃０２１１．０．５ｍ
ｍ厚、３’ｌｓｍ口の基板上に作製したちのを使用した
。また、測定磁界は０．２５ｍ・Ｏｅである。
同図において、μ’Ｃａ１として破線で示したものは渦
電流損失によるものとしてμ′を計算により求めた値で
あり、図からもわかるように、測定値と計算値とがよく
一致している。
電流損失によるものとしてμ′を計算により求めた値で
あり、図からもわかるように、測定値と計算値とがよく
一致している。
なお、本発明の透磁率測定装置で問題となるのは反磁界
の取り扱いである。
の取り扱いである。
特に３２ｍｍ口程度０大きさの基板上に作製された薄膜
では、薄膜が１μｍ以上になると反射磁界の考慮が必要
となる。例えば、３０ｗＸ１０＋＋ｍの大きさの基板上
に作製された軟磁性薄膜（膜厚９．５μｍのＦｅＡｊｌ
Ｓｉ膜）を測定する場合に、反射磁界係数を例えば薄膜
の場合に一般に使われている次式を用いて求めてみると
、低周波側で遇磁率値が極端に太き（なってしまう。例
えば、低周波側でリング形状で測定した値がμ’＝２０
００であったものが、次式で計算すると１００００以上
の値となった。
では、薄膜が１μｍ以上になると反射磁界の考慮が必要
となる。例えば、３０ｗＸ１０＋＋ｍの大きさの基板上
に作製された軟磁性薄膜（膜厚９．５μｍのＦｅＡｊｌ
Ｓｉ膜）を測定する場合に、反射磁界係数を例えば薄膜
の場合に一般に使われている次式を用いて求めてみると
、低周波側で遇磁率値が極端に太き（なってしまう。例
えば、低周波側でリング形状で測定した値がμ’＝２０
００であったものが、次式で計算すると１００００以上
の値となった。
式（１）Ｎ＝−
ω Ｎ＝反射磁界係数
ｔ：膜厚
ω：膜の幅（測定方向）
これは、反射磁界を大きくみつもっているためであり、
これを避けるため、反射磁界係数をより近似的に計算で
きるように、試料となる薄膜の形状をマスク蒸着により
２６ｍｍφとした。こうして作製された薄膜を偏平回転
楕円体として近似させてやることにより、測定値の絶対
値が確保された。
これを避けるため、反射磁界係数をより近似的に計算で
きるように、試料となる薄膜の形状をマスク蒸着により
２６ｍｍφとした。こうして作製された薄膜を偏平回転
楕円体として近似させてやることにより、測定値の絶対
値が確保された。
目安としては、５μｍ以上の膜厚の試料については、上
記したような近似がとれるような形状にすることが望ま
しい。
記したような近似がとれるような形状にすることが望ま
しい。
反射磁界係数を近似できる形状にしておくと、例えば第
４図に示すように、膜厚１５μｍのＦｅＡ Ｉ Ｓ ｉ
膜についても測定可能となった。
４図に示すように、膜厚１５μｍのＦｅＡ Ｉ Ｓ ｉ
膜についても測定可能となった。
本発明の薄膜透磁率測定装置によれば、薄膜に異方性が
ある場合にも、容易軸方向、困難軸方向などのように測
定方向を限定して測定できる。これは、今までのように
リング形状で透磁率を測定していた場合では得られなか
った情報が得られ、特定方向を磁気回路として使用する
薄膜磁気ヘッドのコア材料の測定には特に有効である。
ある場合にも、容易軸方向、困難軸方向などのように測
定方向を限定して測定できる。これは、今までのように
リング形状で透磁率を測定していた場合では得られなか
った情報が得られ、特定方向を磁気回路として使用する
薄膜磁気ヘッドのコア材料の測定には特に有効である。
また、薄膜を基板上に成膜したその状態で測定できるの
も本発明の薄膜透磁率測定装置の特徴であり、このこと
は、今後の磁気記録の分野における薄膜磁性材料の評価
を容易にし、かつ材料選択や材料開発を容易にするもの
である。
も本発明の薄膜透磁率測定装置の特徴であり、このこと
は、今後の磁気記録の分野における薄膜磁性材料の評価
を容易にし、かつ材料選択や材料開発を容易にするもの
である。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の薄膜透磁率測定装置によ
れば、薄膜の実効透磁率の実数部と虚数部とを容易に分
離して測定することが可能となる。
れば、薄膜の実効透磁率の実数部と虚数部とを容易に分
離して測定することが可能となる。
第１図は本発明の薄膜透磁率測定装置の概略構成図、第
２図は高周波抵抗の周波数特性の一例を示す曲線図、第
３図および第４図は本装置によって測定された透磁率の
一例を示す曲線図である。 １・・・ヘルムホルツコイル ２・・・磁界検出コイル ３・・・磁束検出コイル ４．６・・・ＦＥＴプローブ ５・・・ロンフィンアンプ ７・・・マイクロコンピュータ ８・・・パワーアンプ ９・・・信号発生器 第２図 ＦｆＩ：皮ｅ （Ｍｌ−ｈ） ｖＥ３図 周、を数（Ｈｚ） 第４図 周５皮ａ （ＭＨｚ）
２図は高周波抵抗の周波数特性の一例を示す曲線図、第
３図および第４図は本装置によって測定された透磁率の
一例を示す曲線図である。 １・・・ヘルムホルツコイル ２・・・磁界検出コイル ３・・・磁束検出コイル ４．６・・・ＦＥＴプローブ ５・・・ロンフィンアンプ ７・・・マイクロコンピュータ ８・・・パワーアンプ ９・・・信号発生器 第２図 ＦｆＩ：皮ｅ （Ｍｌ−ｈ） ｖＥ３図 周、を数（Ｈｚ） 第４図 周５皮ａ （ＭＨｚ）
Claims (1)
- １）磁性薄膜の透磁率測定装置であって、励磁場測定用
のコイルから得られる励磁界と磁束検出用のコイルから
得られる磁束との間の位相差をロックインアンプで検出
して磁性薄膜の実効透磁率の実数部と虚数部とを演算す
るように構成したことを特徴とする薄膜透磁率測定装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16531986A JPS6319574A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 薄膜透磁率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16531986A JPS6319574A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 薄膜透磁率測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6319574A true JPS6319574A (ja) | 1988-01-27 |
Family
ID=15810067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16531986A Pending JPS6319574A (ja) | 1986-07-14 | 1986-07-14 | 薄膜透磁率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6319574A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62161915A (ja) * | 1986-01-11 | 1987-07-17 | Nippon Steel Corp | 超低鉄損の方向性電磁鋼板の製造方法 |
-
1986
- 1986-07-14 JP JP16531986A patent/JPS6319574A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62161915A (ja) * | 1986-01-11 | 1987-07-17 | Nippon Steel Corp | 超低鉄損の方向性電磁鋼板の製造方法 |
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