199991. lajstromszámú szabadalom • Eljárás mágneses doménszerkezet kimutatására II. típusú mágneses anyagok esetében
1 HU 199991 B 2 A találmány tárgya eljárás mágneses doménszerkezet kimutatására 11. típusú mágneses anyagok esetében, amely előnyösen alkalmazható pl. transzformátorok gyártásánál használt lágymágneses anyagok vizsgálatéra, illetve fejlesztésére. A mágneses anyagok tulajdonságaira a doménszerkezet erős hatással van. A doménszerkezet megfelelő kialakításéval vagy változtatásával a mágneses tulajdonságok egy része, pl. a veszteség előnyösen befolyásolható. Ezért a doménszerkezet kimutatásának nagy gyakorlati jelentősége van. A II. típusú mágneses anyagoknál a mégnesezettség vektora az anyagok felületével párhuzamosan helyezkedik el. Az eddigi szakirodalmi közlemények több módszert ismertetnek a doménszerkezet kimutatására. Ilyenek pl. a Herr effektuson alapuló optikai módszerek, a Bitter technika és egyebek. Az ismert megoldások közül a legjobb eredményt az elektronmikroszkópos eljárások nyújtják. Ezek közös jellemzője, hogy a mintából kilépő visszaszórt elektronok roennyiségmodulációjával mutatják ki a különböző irányú mágneses tartományokat. A minta felszínét pontszerű forrásból kibocsátott, a minta felszínével hegyesszöget bezáró elektronnyalábbal pártázzák végig, amely a különböző mágnesezettségü tartományokban a minta belseje, illetve a minta felszíne felé térül el, és ilyen módon a kilépő rugalmasan visszaszórt elektronok mennyisége a mágnesezettségtöl függően változik. A detektálást a hely függvényében vagy a rugalmasan viszszaszórt elektronok mennyiségének a mérésével, vagy a mintán átfolyó abszorbeált áram mérésével végzik, és az eredményt képernyőn megjelenítik ID.J. Fathers et al.: A New Method of Observing Magnetic Domains (II), phys. stat. sol (a) 22, 609 /1974/). A fenti mérés hátránya, hogy a minta felületére ferdén beeső letapogató elektronnyaláb miatt a pásztázó elektronmikroszkópban kapott kép csak a minta korlátozott területén érvényesül jól és könnyen értékelhető minőségben. A pásztázó elektronmikroszkópos képen csak akkor kapunk viszonylag erősebb kontrasztot a különböző mágneses domének határán, ha a minta döntési tengelyével párhuzamos a mintában levő mágnesezettség iránya. A találmány célja a doménszerkezet elektronmikroszkópos vizsgálatának olyan továbbfejlesztése, amelynek eredményeképpen az eddigiekhez képest a minta nagyobb területéről kapunk jó minőségű, könnyen értékelhető képet. A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött cél elérhető, ha a mérést nem a rugalmasan visszaszórt elektronok mennyiségi változása alapján végezzük el, hanem kihasználjuk azt a jelenséget, hogy a mintából rugalmasan visszaszórt elektronok a minta mágnesezettségének megfelelően az irányuktól eltérülnek, és kilépésük után ez az iránymoduláció hordozza a minta mágnesezettségének megfelelő információt. A találmány szerinti eljárás sorén a mintát a felületére merőlegesen beeső elektronokkal pásztázzuk végig, a rugalmasan visszaszórt kilépő elektronokat a pásztázó elektronsugár két oldalán, célszerűen arra szimmetrikusan elhelyezett két detektorral érzékeljük, majd a detektorok jeleit összegezzük, és az összegjelet jelenítjük meg. Előnyösen az összegjelet a megjelenítés előtt elektronikus úton deriváljuk. Egy ismert megoldást, valamint a találmány szerinti eljárást rajzok alapján részletesen ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra egy ismert mérési módszer elve, és a 2. ábra a találmány szerinti eljárást szemléltető elrendezés, és a hozzá tartozó jelalakok. Az 1. ábra a bevezetőben leírt ismert elektronmikroszkópos eljárás elvét mutatja be. A vákuumban elhelyezett minta 1 felületét -egy ezzel hegyesszöget bezáró- elektronsugárral pásztázzák végig. A 3 beeső elektronok a 2 doménfalakkal határolt, különböző M mágnesezettségü tartományokban a minta belseje, illetve a minta 1 felszíne felé térülnek el. Ilyen módon a rugalmasan visszaszórt, kilépő elektronok mennyisége az M mágnesezettségtől függően változik. A visszaszórt elektronok mennyiségének a hely függvényében történő mérésével és megjelenítésével kimutatható a doménszerkezet. A 2. ábra a találmány szerinti eljárás elvét szemlélteti. A vákuumban elhelyezett minta 1 felülete -mint a gyakorlatban csaknem mindig- nem tökéletesen sík. A különböző M mágnesezettségü tartományokat a 2 doménfalak határolják. Az 1 felületet merőlegesen érik a 3 beeső elektronok. A rugalmasan visszaszórt 4 kilépő elektronok iránya a minta felületi morfológiájától és a domének M mágnesezettségének irányától függ. A 4 kilépő elektronokat az 1 felület felett, attól célszerűen egyenlő távolságban elhelyezett két 5, 6 detektor érzékeli. Az ábra középső részén az 5 detektor 5a, 5b, 5c jelei, alul pedig a 6 detektor 6a, 6b, 6c jelei láthatók a hely függvényében. Az eljárás során a mintát az 1 felületre merőleges 3 beeső elektronsugárral pásztázzuk végig. A rugalmasan visszaszórt 4 kilépő elektronokat a pásztázó elektronsugár két oldalán, célszerűen arra szimmetrikusan elhelyezett 5, 6 detektorokkal érzékeljük, amelyek jelei három komponensből, az 5a, 5b, 5c, illetve a 6a, 6b, 6c jelekből tevődnek össze. A különböző M mágnesezettségü tartományok a 4 kilépő elektronokhoz képest ellenkezőleg térítik el, így az 5, illetve 6 detektorokban az ellenkező előjelű 5a, illetve 6a jelek keletkeznek. Mivel a minta 1 felülete nem tökéletesen 6ik, a 4 kilépő elektronok az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
