一種高靈敏度微小區(qū)域磁場強度探測組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于材料微小區(qū)域檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種微小區(qū)域磁場強度測量組件。該探測組件包括：磁阻材料構(gòu)成的磁場探測頭，信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，計算機；磁阻材料探測頭探測微小區(qū)域磁場強度信號，送入信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理，信號送入計算機，進行信號的分析與處理，實施對材料在外磁場中微小區(qū)域磁化狀態(tài)、磁場強度及分布進行表征；本發(fā)明可用于對材料的微區(qū)磁性或磁疇進行評估等。
【專利說明】一種高靈敏度微小區(qū)域磁場強度探測組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料微小區(qū)域檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及微小區(qū)域磁場強度探測組件?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]本發(fā)明涉及磁性材料和超導(dǎo)體材料的微區(qū)磁場強度的表征。
[0003]磁性材料內(nèi)部存在許多原子磁矩排列方向相異的微小區(qū)域:這些微區(qū)內(nèi)部包含大量原子，其磁矩排列整齊、方向一致；但相鄰區(qū)域之間原子磁矩的取向存在差異，這些磁矩取向不同的微區(qū)稱為磁疇。磁疇之間的交界面為磁疇壁。磁性材料在宏觀狀態(tài)下不表現(xiàn)出磁性是因為其內(nèi)部眾多的磁疇的磁矩方向各不相同，結(jié)果相互抵消，矢量和為零，如圖1。只有當(dāng)磁性材料被磁化以后,才能對外顯示出磁性。
[0004]隨著溫度及外磁場等條件的變化，磁性材料內(nèi)部磁疇及其取向?qū)a(chǎn)生相應(yīng)的變化。本組件可在外磁場、溫度及樣品電流變化的動態(tài)條件下，在微觀尺度上觀察磁疇的分布及其運動，表征磁疇內(nèi)磁場強度及微觀分布。
[0005]某些材料在一定溫度下電阻降為零，此時磁力線全部排斥到材料體外，具有完全的抗磁性的性質(zhì)，這種材料稱為超導(dǎo)體。從電阻不為零的正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)的溫度稱為超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度或超導(dǎo)臨界溫度，用T。表示；此外只有當(dāng)外加磁場小于某一量值H。時才能維持超導(dǎo)電性，否則超導(dǎo)態(tài)將轉(zhuǎn)變?yōu)檎B(tài)，Hc稱為臨界磁場強度；超導(dǎo)體內(nèi)的電流強度超過某一量值(即臨界電流)I。時，超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變?yōu)檎?dǎo)體；不論開始時有無外磁場，只有T〈T。，超導(dǎo)體變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)后，體內(nèi)的磁感應(yīng)強度恒為零，即超導(dǎo)體能把磁力線全部排斥到體夕卜，具有完全的抗磁性。當(dāng)超導(dǎo)體完成從正常相到超導(dǎo)相的相變時，會將體內(nèi)的磁力線完全排除出體外，成為完全抗磁體，如圖2所示。
[0006]根據(jù)材料所處的環(huán)境，超導(dǎo)體可以處于超導(dǎo)態(tài)或正常態(tài)，也可能處于兩種狀態(tài)的混合態(tài)。這種混合狀態(tài)中超導(dǎo)態(tài)與正常態(tài)的比例會依據(jù)外部環(huán)境的變化而改變。本發(fā)明組件的功能就是在微觀尺度上觀察超導(dǎo)相與正常相的分布，及其隨外部環(huán)境(溫度、磁場、電流)的改變而產(chǎn)生的分布變化。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在微觀尺度上觀察超導(dǎo)相與正常相的分布，及其隨外部環(huán)境(溫度、磁場、電流)的改變而產(chǎn)生的分布變化的微小區(qū)域磁場強度檢測組件。
[0008]本發(fā)明提供的微小區(qū)域磁場強度檢測組件，基于磁阻材料，在微觀層面上動態(tài)地對材料中磁場或磁疇的分布做圖像化表征，即提供了一種用利用磁敏感介質(zhì)實時表征微小區(qū)域磁場分布的磁場探測組件。該組件的系統(tǒng)構(gòu)成如圖3所示，包括:磁阻材料構(gòu)成的磁場探測原件，信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，計算機；磁阻材料探測頭探測微小區(qū)域磁場強度信號，送入信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理，信號送入計算機，進行信號的分析與處理，實施對材料在外磁場中微小區(qū)域磁化狀態(tài)、磁場強度及分布進行表征。[0009]本發(fā)明所述的檢測組件，在用于材料微區(qū)磁場面分布的表征時，所述的材料為磁性材料和超導(dǎo)體材料兩種。對于磁性材料，當(dāng)磁阻材料探測頭(磁阻磁頭)與磁疇的磁矩相互作用時，磁阻磁頭本身的電阻將產(chǎn)生較大變化，其變化可以通過電流信號的方式讀取，經(jīng)放大和模數(shù)轉(zhuǎn)化即可由計算機記錄。對處于均勻磁場中的超導(dǎo)體樣品，檢測其混合態(tài)時超導(dǎo)相的分布，則在樣品處于正常態(tài)時，磁場可以穿透樣品，而當(dāng)其從正常態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)時，樣品對磁場產(chǎn)生屏蔽，磁阻材料探測頭檢測到的磁場強度將產(chǎn)生顯著下降，由此可以判別樣品的局部區(qū)域完成了相變。
[0010]在本發(fā)明一較佳的實施方式中，磁阻材料檢測元件采用市售計算機硬盤采用的巨磁阻磁頭，磁頭面掃面運動的控制和信號的讀出采用信號采集和放大集成電路，最終的記錄和分析采用專用軟件和市售計算機處理。
[0011]本發(fā)明所用的原料、試劑、設(shè)備和配件均市售可得。
[0012]本發(fā)明中，上述各子系統(tǒng)在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實例。
[0013]本發(fā)明的積極效果在于:
1、利用本發(fā)明所述的儀器，可實現(xiàn)在動態(tài)溫度、磁場、電流條件下，對磁性材料的磁疇和超導(dǎo)體中超導(dǎo)相-正常相的微區(qū)面分布的表征。
[0014]2、本發(fā)明的高靈敏度微區(qū)磁場強度探測組件，易于搭建實際表征設(shè)備，成本控制良好。
[0015]本發(fā)明可用于對材料的微區(qū)磁性或磁疇進行評估等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1.磁疇的磁矩方向各不相同，結(jié)果相互抵消，矢量和為零。
[0017]圖2.當(dāng)環(huán)境溫度低于Tc，超導(dǎo)體成為完全抗磁體，將磁場完全排出體外。
[0018]圖3.基于巨磁阻材料探頭的微區(qū)磁場強度檢測組件構(gòu)成示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例進一步描述本發(fā)明。
[0020]實施例1，采用本發(fā)明所述探測組件對超導(dǎo)體的超導(dǎo)相面分布檢測:
磁阻材料檢測元件采用市售計算機硬盤采用的巨磁阻磁頭，磁頭面掃面運動的控制和信號的讀出采用專門研發(fā)設(shè)計的信號采集和放大集成電路，最終的記錄和分析采用專用軟件和市售計算機處理。
【權(quán)利要求】
1.一種微小區(qū)域磁場強度檢測組件，其特征在于包括:磁阻材料構(gòu)成的磁場探測頭，信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，計算機；磁阻材料探測頭探測微小區(qū)域磁場強度信號，送入信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)過信號讀取、放大及模數(shù)轉(zhuǎn)換電路處理，信號送入計算機，進行信號的分析與處理，實施對材料在外磁場中微小區(qū)域磁化狀態(tài)、磁場強度及分布進行表征。
【文檔編號】G01R33/12GK103576105SQ201310501710
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】吳曉京, 張昕 申請人:復(fù)旦大學(xué)
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