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一種高靈敏度微小區域磁場強度探測組件的制作方法
【專利摘要】本發明屬于材料微小區域檢測【技術領域】，具體為一種微小區域磁場強度測量組件。該探測組件包括：磁阻材料構成的磁場探測頭，信號讀取、放大及模數轉換電路，計算機；磁阻材料探測頭探測微小區域磁場強度信號，送入信號讀取、放大及模數轉換電路，經過信號讀取、放大及模數轉換電路處理，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域磁化狀態、磁場強度及分布進行表征；本發明可用于對材料的微區磁性或磁疇進行評估等。
【專利說明】一種高靈敏度微小區域磁場強度探測組件
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料微小區域檢測【技術領域】，具體涉及微小區域磁場強度探測組件。【背景技術】
[0002]本發明涉及磁性材料和超導體材料的微區磁場強度的表征。
[0003]磁性材料內部存在許多原子磁矩排列方向相異的微小區域:這些微區內部包含大量原子，其磁矩排列整齊、方向一致；但相鄰區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下不表現出磁性是因為其內部眾多的磁疇的磁矩方向各不相同，結果相互抵消，矢量和為零，如圖1。只有當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，磁性材料內部磁疇及其取向將產生相應的變化。本組件可在外磁場、溫度及樣品電流變化的動態條件下，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，這種材料稱為超導體。從電阻不為零的正常態轉變為超導態的溫度稱為超導轉變溫度或超導臨界溫度，用T。表示；此外只有當外加磁場小于某一量值H。時才能維持超導電性，否則超導態將轉變為正常態，Hc稱為臨界磁場強度；超導體內的電流強度超過某一量值(即臨界電流)I。時，超導體轉變為正常導體；不論開始時有無外磁場，只有T〈T。，超導體變為超導態后，體內的磁感應強度恒為零，即超導體能把磁力線全部排斥到體夕卜，具有完全的抗磁性。當超導體完成從正常相到超導相的相變時，會將體內的磁力線完全排除出體外，成為完全抗磁體，如圖2所示。
[0006]根據材料所處的環境，超導體可以處于超導態或正常態，也可能處于兩種狀態的混合態。這種混合狀態中超導態與正常態的比例會依據外部環境的變化而改變。本發明組件的功能就是在微觀尺度上觀察超導相與正常相的分布，及其隨外部環境(溫度、磁場、電流)的改變而產生的分布變化。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種能夠在微觀尺度上觀察超導相與正常相的分布，及其隨外部環境(溫度、磁場、電流)的改變而產生的分布變化的微小區域磁場強度檢測組件。
[0008]本發明提供的微小區域磁場強度檢測組件，基于磁阻材料，在微觀層面上動態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實時表征微小區域磁場分布的磁場探測組件。該組件的系統構成如圖3所示，包括:磁阻材料構成的磁場探測原件，信號讀取、放大及模數轉換電路，計算機；磁阻材料探測頭探測微小區域磁場強度信號，送入信號讀取、放大及模數轉換電路，經過信號讀取、放大及模數轉換電路處理，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域磁化狀態、磁場強度及分布進行表征。[0009]本發明所述的檢測組件，在用于材料微區磁場面分布的表征時，所述的材料為磁性材料和超導體材料兩種。對于磁性材料，當磁阻材料探測頭(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生較大變化，其變化可以通過電流信號的方式讀取，經放大和模數轉化即可由計算機記錄。對處于均勻磁場中的超導體樣品，檢測其混合態時超導相的分布，則在樣品處于正常態時，磁場可以穿透樣品，而當其從正常態轉變為超導態時，樣品對磁場產生屏蔽，磁阻材料探測頭檢測到的磁場強度將產生顯著下降，由此可以判別樣品的局部區域完成了相變。
[0010]在本發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]本發明所用的原料、試劑、設備和配件均市售可得。
[0012]本發明中，上述各子系統在符合本領域常識的基礎上可任意組合，即得本發明各較佳實例。
[0013]本發明的積極效果在于:
1、利用本發明所述的儀器，可實現在動態溫度、磁場、電流條件下，對磁性材料的磁疇和超導體中超導相-正常相的微區面分布的表征。
[0014]2、本發明的高靈敏度微區磁場強度探測組件，易于搭建實際表征設備，成本控制良好。
[0015]本發明可用于對材料的微區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，結果相互抵消，矢量和為零。
[0017]圖2.當環境溫度低于Tc，超導體成為完全抗磁體，將磁場完全排出體外。
[0018]圖3.基于巨磁阻材料探頭的微區磁場強度檢測組件構成示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面通過實施例進一步描述本發明。
[0020]實施例1，采用本發明所述探測組件對超導體的超導相面分布檢測:
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設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。
【權利要求】
1.一種微小區域磁場強度檢測組件，其特征在于包括:磁阻材料構成的磁場探測頭，信號讀取、放大及模數轉換電路，計算機；磁阻材料探測頭探測微小區域磁場強度信號，送入信號讀取、放大及模數轉換電路，經過信號讀取、放大及模數轉換電路處理，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域磁化狀態、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 優先權日:2013年10月23日
【發明者】吳曉京, 張昕 申請人:復旦大學