198342. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mágneses adatrögzítésben használt fejek mágneses terének mérésére
1 2 A találmány tárgya eljárás mágneses adatrögzítésben használt fejek mágneses terének mérésére. A mágneses adatrögzítés jelenleg az egyik legelterjedtebb módja az adattárolásnak. A különböző — kép- és hangfelvételre, illetve számítógép-memória céljára szolgáló — magnetofonoktól kezdve a széles körben és nagy választékban alkalmazott mágneslemezes tárolókig rendkívül sok helyen használják az adatrögzítésnek ezt a módját. Az információ beírása, illetve törlése az információ hordozójául szolgáló anyagba úgy történik, hogy erre a célra alkalmas fej segítségével az anyag egy bizonyos területét meghatározott irányban felmágnesezik. A fej valamilyen lágy mágneses anyagból készül, amelyet az azt körülvevő tekercsben folyó áram segítségével lehet adott irányban mágnesezni. A lágy mágneses anyagban egy légrés van kialakítva, ahol a mágneses tér erővonalai kilépnek a rést körülvevő térrészbe. Ennek a kiszóródott térnek a segítségével történik a tárolóanyag átmágnesezése. A fejet a hagyományosan elterjedt rendszereknél ferritből készítik, amely egy zárt (csak a résnél nyitott) magot képez, és a rátekert szolenoid segítségével mágnesezhető. Az információtárolás iránti igények rohamos növekedésével egyre nőnek a fejek iránti követelmények is. Általában igény, hogy minél kisebb legyen a mérete, hogy követni tudja a megnövelt információsűrűséget, de azért az általa létrehozott térnek meghatározott nagyságot el kell érni a fejtől adott távolságban, hogy képes legyen a tárolóanyagot átmágnesezni. Jelenleg az egész világon nagy erőfeszítéseket tesznek az ún. integrált fejek létrehozására, ahol a fej magjául szolgáló lágymágneses anyagot párologtatott vékonyréteg formájában alakítják kJ, és hasonló eljárással készül a mágnesező tekercs is. Ezáltal a méretek jelentős csökkenése érhető el. A mágneses adatrögzítésben használt fejek gyors ellenőrzéséhez, vagy alaposabb vizsgálatához, illetve az új fejek kifejlesztéséhez nagy segítséget nyújtana a fejek mágneses terének különböző paraméterek függvényében történő kvantitatív meghatározása. Jelenleg azonban nem létezik olyan egyszerűen alkalmazható módszer, amellyel ezt a feladatot meg lehetne oldani. A fejek mágneses terének mérésére csak egy olyan eljárás ismeretes, amely azon alapul, hogy a fej tekercsére kapcsolt árammal létrehozott mágneses térben mérik az elektronok eltérítését, ami arányos a fej mágneses terével. Ez a módszer azonban igen bonyolult, költséges berendezés kell hozzá, lassú és kiértékelése sem egyszerű. A találmány célja egy olyan mérési eljárás létrehozása, amely lehetővé teszi, hogy a mágneses adatrögzítésben használt bármilyen típusú fej által létrehozott mágneses teret viszonylag egyszerűen kvantitatíve meg lehessen határozni, különféle paraméterek függvényében. A találmány alapja az, hogy egy speciálisan kialakított, vizuálisan megfigyelhető mágneses réteget alkalmazunk a fej által létrehozott tér detektálására. Ezt a fajta réteget buborékmemória céljára fejlesztették ki, és előállítási technológiája magas színvonalon ki van dolgozva. A találmány szerinti eljárás során előzetesen meghatározzuk, hogy milyen nagyságú mágneses tér visz telítésbe egy vizuálisan megfigyelhető doménszerkezetű, és doménszerkezetét a mágneses tér hatására változtató, önmagában ismert mágneses vékonyréteget, amely átlátszó hordozón - célszerűen polírozott gadoliníum-gallium-gránát hordozón folyadékfázisú epitaxiális módszerrel - van kialakítva, és nem mágneses anyagból, előnyösen alumíniumból készült vékony tükröző réteggel van ellátva, majd a mágneses vékonyréteget tükröző oldalával a mérendő fejre helyezzük, és polarizációs mikroszkópban, visszavert fényben megfigyeljük a mágneses vékonyréteg doménszerkezetét, ill. annak változását, valamely paraméter pl. a fej tekercsén átfolyó áram függvényében. A találmányt a továbbiakban ábrák és példák alapján részletesen ismertetjük. Az 1. ábra: doménszerkezet képe polarizációs mikroszkópban, a 2. ábra : a mérési elrendezés vázlata, és a 3. a,b.c ábra: a doménszerkezet változása a fej tekercsén átfolyó áram függvényében. A mágneses vékonyréteget folyadékfázisú epitaxiálls eljárás segítségével növesztjük jó minőségű, polírozott gadolinium-gallium-gránát (GGG) hordozóra. Nagy egytengelyű anizotrópiájuk következtében a rétegekben a mágnesezettség a réteg felületére merőleges irányú. Külső tér nélküli állapotban a rétegek erer dő mágnesezettsége nulla, a réteg ellentétesen mágnesezett szomszédos tartományokból (doménekből) áll, amelyek labirintusszerűen elrendezett csíkok. Egy ilyen doménszerkezet polarizációs mikroszkópban láthatóvá tett képét mutatja az 1. ábra. Ha a réteg külső mágneses térbe kerül, akkor a tér nagyságának és irányának megfelelően felmágneseződik, azaz módosul a doménszerkezete (ami vizuálisan nyomon követhető), egy bizonyos tér elérésekor pedig telítésbe megy, azaz a doménszerkezet eltűnik. Az a tér (a réteg síkjára merőleges vagy azzal párhuzamos is lehet), amelynél az anyag telítésbe megy, egy adott rétegre jellemző pontosan meghatározható érték. A mágneses rétegek összetétele: különféle atomokkal szubsztituált YIG (ittrium-vas-gránát). A példaként bemutatott réteg pontos összetétele: Y, 9SmQ jCa0 98Fe4 02^e0,?8' OjL2> vastagsága 5 pm, telítési'mágnesessége 4 rr M = = 03)2 T, ahol M a mágneses indukció. Ezeknek a rétegeknek a tulajdonságai a szibsztitádós atomok, illetve a növesztési paraméterek megfelelő megválasztásával rendkívül széles körben változtathatók, mind a rétegek vastagságát, mind telítési mágnézettségét, mind pedig a (vizuális megfigyelésnél a kontrasztot adó) spedfikus Faraday forgatást illetően. Bizonyos esetekben a rétegek mágnesezettsége a felületre merőleges iránytól eltérő is lehet. Hasonló tulajdonságú mágneses rétegek, amelyek alkalmasak az alább részletezett vizsgálati módszer megvalósítására, nemcsak GGG hordozón folyadékfázisú epitaxiáíis módszerrel készült gránátrétegek, hanem egyéb hordozón más módszerekkel előállított különböző típusú anyagok is lehetnek, amelyek mágneses tér hatására változtatják a doménszerkezetüket, és ez vizuálisan megfigyelhető. A 2. ábrán látható mérési elrendezés alapján a találmány tárgyát képező eljárás a következő: A 6 objektíwel rendelkező polarizádós mikroszkópba behelyezzük a 2 tekerccsel ellátott vizsgálandó 1 fejet, majd arra ráhelyezzük az átlátszó 4 hordozón kialakított, detektorként szolgáló mágneses 3 vékonyréteget (példánkban epitaxiáíis gránátréteget). A mágneses 3 198.342 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
