Г.С. Кринчик - Физика магнитных явлений (1127398), страница 63
Текст из файла (страница 63)
изменение нормальной компоненты намагниченности. При отсутствии анализатора регистрируется ориентационнгяй магнитооптический эффект, т. е. изменение интенсивности отраженного света, пропорциональное изменению квадрата тангенциальнои составляющей намагниченности, перпендикулярной плоскости па- дения света. 2. При введении призмы косого освещения фиксируются плоскость и угол падения света, что дает возможность измерять магнитооптические эффекты, связанные линейно с изменением гангенциальных компонент намагниченности, При отсутствии анализатора регистрируется экваториальный эффект Керра, представляющий собой изменение интенсивности отраженного света, пропорциональное изменению компоненты намагниченности, перпендикулярной плоскости падения света.
В случае, когда электрический вектор световой волны перпендикулярен плоскости падения (з-волна), экваториальный эффект Керра равен нулю. При отсутствии анализатора можно измерить нормальную слагающую намагниченности по эффекту изменения интенсивности отраженного света ппи полярном намагничивании ферромагнетика. Для этого надо установить плоскость поляризации поляризатора, отличной от з и р, например 45'-ю ориентацию плоскости поляризации.
Аналогично предыдущему пункту можно измерить горизонтальную составляющую намагниченности, параллельную плоскости падения света, по эффекту изменения интенсивности отраженного света при меридиональном намагничивании ферромагнетика. При введении анализатора можно измерить эту же составляющую по меридиональному эффекту Керра, который отличен от нуля и для р- и для з-волн. Характеризуя разработанную методику в целом, можно сказать, что эта установка является магнитооптическим микромагнетометром, поскольку она позволяет измерять магнитные свойства образцов объемом порядка 10-" см' 1при площади засветки 1 мкм и глубине проникновения света 0,1 мкм) и изучать объект при предельном оптическом разрешении 1 0,2 мкм) и весьма малой 356 05 — 10 0, аглл1 10 20 2 т' б й ггкм 0 0 1 г Х 0 5 1)З 01 д2 05 От' 05 ПЗ Рис.
8.28. а — магнитооптический эффект от движущейся доменной границы в железном вискере при различных значениях магнитного поля; б — зази. симость интервала между положительным и отрицательным максимумами на кривых 6(х) от поля, раскачки для доменной границы в железном вискере; в — та же аависимость от поля раскачки (светлые кружки) и от ширины щели фотоумножителя (черные кружки) для доменной границы в гематите контрастности (коэффициенты отражения по-разному намагниченных участков поверхности различаются менее чем на 0,1'/з).
Кроме того, динамический метод позволяет выделить эффекты магнитнон сгруктуры на фоне оптических несовершенств поверхности образца. В качестве первого примера применения магнитооптической методики рассмотрим определение ширины доменной границы 1231. Вопрос о структуре доменной границы при выходе ее на поверхность массивного ферромагнетика к настоящему времени не решен теоретически, причем большинство работ предсказывает сужение границы при подходе к поверхности. Прямым методом изучения структуры доменной границы на поверхности ферромагнетика является магнитооптический метод, поскольку он состоит в измерении распределения намагниченности непосредственно в объеме, занимаемом переходным слоем между доменами. Исследование доменных границ производилось на массивных монокристаллах кремнистого железа и на нитевидных кристаллах «усах» в кристаллогоафической плоскости (001).
При этом в кристалле образуются 180'-е доменные границы, располагающиеся вдоль оси [!001. Обозначим ось, перпендикулярную поверхности образца, через з, ось, лежащую в плоскости образца и перпендикулярную доменной границе,— через к и ось, лежащую в плоскости образца и направленную вдоль доменной границы,— через у. Тогда намагниченность в объеме двух соседних доменов равна ~(„т.
е. направлена вдоль осей у и — у. На рис. 5,28, а представлены кривые магнитооптического эффекта, измеренные вдоль оси х, т. е. при продвижении щели фотоумножителя в фокальной плоскости микроскопа поперек доменной границы при фиксированной амплитуде раскачки границы. Исключение тривиального эффекта, возникающего от доменов, обусловленного попеременным попаданием на щель фотоумножителя изображения объема то одного, то другого домена, достигалось благодаря использованию симметричного светового пучка, выходящего из объектива.
При этом экваториальный эффект Керри от доменов исчезал потому, что каждому лучу света с положительным углом падения соответствовал луч с отрицательным углом падения, а экваториальный эффект нечетен по углу падения. Эффект же, который при этом не исчезает, зафиксирован на кривых рис. 5.28, а; это ориентационный магнитооптический эффект, квадратичное по намагниченности и четное по углу падения изменение интенсивности отраженного света, При малых амплитудах раскачки границы интервал между положительным и отрицательным максимумами д не зависит от амплитуды подмагничивающего поля Н, и мы интерпретируем появление этих максимумов как дифференциальный эффект, возникающий за счет областей максимального изменения намагниченности в доменном граничном слое, а интервал А,— как эффективную ширину доменной границы.
Из рисунка 5.28, б видно, что Ыз †шири доменной границы для кремнистого железа — составляет примерно 0,7 мкм. Дальней- 358 шую информацию о структуре доменной границы удалось получить с помощью других магнитооптических эффектов.
Измерение нечетного экваториального эффекта Керра показало, что граница намагничена в поперечном направлении почти до насышения, т. е. она является неелевской у поверхности. Удалось наблюдать изменение знака этой компоненты, т. е. наличие субдоменов в доменной га, ~, пс!сггй мхм 200 , мкм — 200 -000 Рис.
5.29, Распредегение горизонтальной и вертикальной составляющих намагниченности магнитопровода вблизи зазора для двух типов магнитных головок: а — обычная тороидальная пермаллоевая магнитная головка, и — феррнтная головка с тонкопленочными пермаллоевыми полюсными наконечниками границе, и изменить структуру субдоменов, т. е. наблюдать процессы намагничивания и перемагничивапия самой доменной границы.
На рис. 5.28, в представлены результаты аналогичных измерений иа базисной плоскости гематита, где доменная граница оказалась значительно более широкой, г2е составляет примерно 2,7 мкм. В качестве второго примера применения магнитооптической методики микронного разрешения к техническим проблемам приведем некоторые результаты измерения параметров головок для магнитной записи с микронными зазорами и пермаллоевых аппликаций для управления ЦМД. На рис.
5.29 представлены результаты измерения нормальной и горизонтальной составляющих намагниченности пермаллоевого магнитопровода вблизи зазора магнитной головки. Рис. 5.29, а относится к обычной головке с 3,5-микронным зазором и «бесконечным» магнитопроводом, рис. 5.29, б— к головке с тонкопленочными вертикальными «наконечниками», нанесенными на ферритовый магнитопровод, подводящий магнит- 359 ный поток.
Измерение нормальной составляющей намагниченности проводилось с помощью полярного эффекта Керра, горизонтальной — с помощью экваториального эффекта. Нормировка кривых осуществлялась путем измерения магнитооптических эффектов насыщения на отдельных образцах из того же материала. Распределение намагниченности в магнитопроводе вблизи зазора однозначно определяет распределение магнитного поля в зазоре, хотя А Ь Рис. 8,30.
Распределенве намагниченности в горизонтальных частях Т-элемента доменопродвнгаюгдей схемы при ориентации магнитного поля (Н= =(8 Э) вдоль оси х (кривая 1) и вдоль р (кривые 2, 3) (381 можно в данном случае измерить магнитное поле и другим способом. Для этого нужно определить зависимость эффекта от величины поля на небольшом тонкопленочном образце и затем поместить его вблизи зазора, т. е.
в данном случае этот образец будет служить магнитооптическим датчиком поля. На рисунке 5.30 показан один из примеров измерения распределения намагниченности в двух участках элемента пермаллоевой аппликации Т-типа, использующейся в доменопродвигающих ус- 360 тройствах ЦМД. При магнитном поле, направленном вдоль оси х, распределение намагниченности на участке а — в имеет только ту особенность, что в его центральной части магнитный поток несколько перераспределяется, утекает в вертикальный участок этого же элемента, что приводит к понижению намагниченности в центре участка а — и при малых внешних полях. Значительно более интеуа 7Х Х, гглм Рис.
5.31. Влияние ЦМД в иттриевом ортоферрите на намагничивание 1-элемента: слева — распределение намагниченности по оси х при наличии качаюнгегося ЦМД (кривые Д 3, б, 7) и без ЦМД (кривые 2, 4, б, 8) в полях Н„=о; 4,9; 9,8; 19,6 Э соответственно; справа — зависимость намагниченности пентралыюй части дэлемента от приложенного магнитного поля при наличии ЦМД (кривые 2, т) и при отсутствии ЦМД (кривые ), 3) 131) ресный и даже неожиданный на первый взгляд результат обнаруживается при ориентации поля вдоль оси у (а это одно из рабочих состояний схемы при использовании управляющего вращающегося поля (см.
$ 3.6, рис. 3.21)). Можно было ожидать, как это и показано на рис. 3.21, что при ориентации поля вдоль оси у намагниченным в участках а — в и с — г( окажутся только центральные части, в которые выйдут полюса вертикального элемента. Однако утечка магнитного потока этого вертикального участка Т-элемента и влияние соседних 1-элементов приводит к тому, что в участках а — в и с — г( существует значительная горизонтальная, т. е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
