МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕННЯ МАГНІТООПОРУ

Для дослідження магніторезистивних властивостей багатошарових плівкових систем використовується спеціальна установка, схематичне зображення якої приведено на рис. 4. Основними елементами апаратної частини системи є електромагніт для створення магнітного поля з індукцією ±300 мТл (1); датчик Хола для вимірювання величини індукції магнітного поля (2); тримач зразка для дослідження (3); система збору даних (4, 5); кроковий двигун (6); лабораторний автотрансформатор (7); контактор для зміни полярності (8). Управління кроковим двигуном відбувається через LPT порт шляхом надсилання імпульсів на обмотки крокового двигуна. Переключення полярності реалізовано також через LPT порт.

Рисунок 4 – Структурна схема аппаратної частини установки для вимірювання магнітоопору: 1 – електромагніт; 2 – датчик Хола;

3 – тримач зразка з контактами; 4 – блок конекторів SCB-100;

5 – карта збору даних NI PCI-6031E; 6 – кроковий двигун;

7 – лабораторний автотрансформатор; 8 – контактор для зміни полярності магніту [2]

Процес вимірювання здійснюється в автоматичному режимі за допомогою розробленого програмного забезпечення. Інтерфейс програми зображений на (рис. 4). Програма дозволяє управляти процесом зміни величини індукції магнітного поля. На (рис. 5) група кнопок 1 задає основні робочі характеристики, такі як: кількість циклів зміни магнітного поля, затримку в кінці кожного циклу, затримку для кожного кроку зміни індукції, а також максимальну величину індукції магнітного поля. Індикатор (2) відображає стан програми, що виконується у певний момент. Група 4 використовується для збереження даних вимірювання. Кнопка “Stop” (5) зупиняє процес вимірювання. Блок закладинок 6 відображає результати вимірювання (закладка “R=f(B)”), а також поточне значення величини індукції магнітного поля та опору зразка (закладка “R, B”) [2].

Рисунок 5 – Інтерфейс розробленого програмного забезпечення в середовищі програмування LabVIEW 2009: 1 – настройка основних робочих параметрів; 2 – індикатор стану програми; 3 – запуск процесу вимірювання; 4 – збереження результатів; 5 – зупинення роботи програми; 6 – відображення результатів вимірювання [2]

Послідовність процесу вимірювання магнітоопору

1. Закріпити зразок у тримачі та розмістити контакти на поверхні плівкової системи.

2. Перевірити підключення виводів контактів до системи збору даних.

3. Включити комп’ютер та запустити середовище LabVIEW.

4. Запустити програму “MR.vi”.

5. Встановити максимальне значення індукції магнітного поля, затримки для кожного циклу вимірювання та для зміни індукції, а також кількість циклів вимірювання (група кнопок 1).

6. Запустити процес вимірювання, натиснувши на кнопку “Start” (2).

7. Після завершення процесу вимірювання зберегти дані, натиснувши на кнопку “Save” (4).

8. Для завершення роботи з програмою натиснути на кнопку “Stop” (5).

Установлюючи напрям магнітного поля уздовж напряму протікання електричного струму через плівковий зразок, можна проводити вимірювання повздовжнього магнітоопору плівкових зразків.

Для розрахунку величини магнітоопору використовується співвідношення:

де R(H) – опір плівкового зразка в зовнішньому магнітному полі; R(0) – електроопір розмагніченого зразка.

Рисунок 6 – Класифікація магніторезистивного ефекту залежно від орієнтації та : повздовжній (а), поперечний (б), перпендикулярний (в) ефекти; d - товщина плівки [3].

Оскільки в процесі вимірювання магнітоопору використовується безпосередньо величина електричного опору зразка, а не його питомий опір, похибка цих вимірювань становить 0,02%.

Величина повздовжнього і поперечного магнітоопору ΔR/R₀ виражається в процентах [3].

Поиск по сайту: