[發明專利]一種鐵磁薄膜的磁彈性性能同時在線檢測方法

無效

• 申請號: 200810240425.4
• 申請日: 2008-12-19
• 公開（公告）號: CN101441195A
• 公開（公告）日: 2009-05-27
• 發明（設計）人: 馮雪;董雪林;黃克智
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種鐵磁薄膜的磁彈性性能同時在線檢測方法，其特征在于：該方法利用測量鐵磁薄膜非均勻應力光路和測量薄膜磁滯回線光路兩條光路進行在線檢測，所述的薄膜非均勻應力測量光路包括第一激光器(1a)、第一擴束鏡(2a)、第一光柵(4a)、第二光柵(4b)、透鏡(5)、過濾屏(6)和CCD相機(7)；所述的測量薄膜磁滯回線光路包括第二激光器(1b)、第二擴束鏡(2b)、起偏鏡(8)、檢偏鏡(9)和光電檢測器(10)，其檢測方法包括如下步驟：

a.利用外加磁場使試樣(3)磁化，并記錄外加磁場強度H；

b.打開第一激光器(1a)，使第一激光器發出的光束通過第一擴束鏡(2a)，并調節第一擴束鏡(2a)，使從第一激光器發出的激光擴束并保持均勻性；

c.由第一擴束鏡(2a)擴束后的光束照射到試樣(3)表面，從試樣表面反射的光束依次通過第一光柵(4a)、第二光柵(4b)、透鏡(5)、過濾屏(6)和CCD相機(7)；

d.將第一光柵(4a)和第二光柵(4b)的主軸方向設置成豎直方向，調整透鏡(5)、過濾屏(6)和CCD相機(7)之間的距離，得到清晰的干涉圖像；

e.提取干涉條紋中心線，計算條紋級數變化梯度和n(y)是干涉條紋級數，通過下式：

κyy≈p2Δ(∂n(y)∂y),]]>κxy≈p2Δ(∂n(y)∂y)]]>

計算得到試樣表面y方向曲率κ_yy和旋轉曲率κ_xy，上式中p是光柵常數，Δ是兩光柵間距；

f.將第一光柵(4a)和第二光柵(4b)在光柵面內繞垂直光柵平面的軸線向相同方向旋轉90°，得到干涉條紋，提取干涉條紋中心線，條紋級數記作n^(x)，計算條紋級數變化梯度由下式：

κxx≈p2Δ(∂n(x)∂x)]]>

計算得到試樣表面x方向曲率κ_xx；

g.通過坐標轉換公式將直角坐標下的曲率κ_xx，κ_yy，κ_xy轉換成柱坐標下的曲率κ_rr，κ_θθ，通過下式：

σrr(f)+σθθ(f)=Eshs26(1-vs)hf[κrr+κθθ+1-vs1+vs(κrr+κθθ-κrr+κθθ‾)]σrr(f)-σθθ(f)=-2Efhs3(1+vf)(κrr-κθθ)τ=Eshs26(1-vs2)ddr(κrr+κθθ)]]>

計算和τ得到試樣的非均勻應力，上式中E_f是薄膜彈性模量，v_f是薄膜泊松比，E_s是基體彈性模量，v_s是基體泊松比，h_f是薄膜厚度，h_s是基體厚度，是薄膜中的徑向應力，是薄膜中的周向應力，τ是薄膜與基體界面之間的切應力，d(κ_rr+κ_θθ)/dr表示主曲率之和的徑向導數；

h.打開第二激光器(1b)，使第二激光器發出的光束通過第二擴束鏡(2b)；并調節第二擴束鏡(2b)使從第二激光器發出的激光擴束并保持均勻性；

i.經第二擴束鏡(2b)擴束后的光束通過起偏鏡(8)后變成線偏振光，此線偏振光照射到試樣(3)表面，從試樣表面反射回來的光束經過檢偏鏡(9)再通過光電檢測器(10)，由光電檢測器測量出所接收到的光束強度I；

j.利用標準的已知磁化性質的樣品代替試樣(3)，重復步驟i測得反射光強I′，由于樣品的磁化性質是已知的，由外加磁場強度H計算樣品的磁感應強度B′，試樣(3)的磁感應強度可通過下式計算，

B=II′B′]]>

得到試樣(3)的磁感應強度B；

k.改變外加磁場強度H，重復步驟i測量出在不同外加磁場強度H下試樣(3)的反射光強I，計算得到在不同外加磁場強度下試樣的磁感應強度B，繪制試樣的磁滯回線。

2.按照權利要求1所述的一種鐵磁薄膜的磁彈性性能同時在線檢測方法，其特征在于：第一激光器(1a)與第二激光器(1b)采用不同頻率的激光器。