Từ giảo của các băng từ Fe76,8Ni1,2B13,2Si8,8 được khảo sát sử dụng hệ đo từ giảo bằng phương pháp phản xạ quang học.
Cấu tạo hệ đo gồm 5 phần chính (hình 2.4): - Nguồn phát laze (1)
- Gương phản xạ (2) - Chuỗi photodiode (3)
- Bộ tạo từ trường (5)
(a) (b)
Hình 2.4. Ảnh chụp tổng thể hệ (a), và cấu tạo chi tiết (b) hệ đo từ giảo bằng phương pháp phản xạ quang tại PTN Micro-Nano
Nguyên lý đo của phương pháp này dựa trên hiện tượng phản xạ quang học: tia phản xạ sẽ bị đổi phương khi mặt phản xạ bị uốn cong. Dựa vào độ lệch của tia phản xạ ta có thể tính được độ uốn cong của mẫu. Đối với các băng vô định hình nghiên cứu, để có thể sử dụng được phương pháp này, chúng tôi đã sử dụng keo dán để dính kết lớp băng này lên một tấm thủy tinh đã được phủ một lớp kim loại mỏng để tạo mặt phản xạ (hình 2.5). Đây là lớp không từ (thường là Cu) để đảm bảo khi đo trong từ trường, lớp kim loại này không gây ảnh hưởng gì đến từ trường và tính chất của băng từ.
1 2
3
4 5
Hình 2.5. Cấu trúc mẫu băng từ dán trên tấm Si trong phép đo từ giảo bằng phương pháp phản xạ quang học.
Từ giảo của băng Fe76,8Ni1,2B13,2Si8,8 do có liên kết với đế thủy tinh (không có từ giảo) nên khi có tác dụng của từ trường ngoài, hiện tượng biến
dạng của hệ này không thể hiện bởi biến dạng tuyến tính (l/l) như các vật
liệu dạng khối, mà thể hiện bởi hiệu ứng uốn cong. Khi tác dụng một từ trường theo phương Ox, biến dạng của mẫu xảy ra theo 2 phương Oy và Oz là
ngược nhau. Nếu mẫu có dạng dài theo trục Ox, tức là l << L, có thể xem sự
biến dạng của mẫu chỉ xảy ra theo phương Oz. Khi đó độ uốn cong của mẫu được dặc trưng bởi góc lệch giữa mặt phẳng mẫu khi không chịu tác dụng của từ trường ngoài và khi có từ trường ngoài (hình 2.5). Từ giảo của mẫu sẽ được xác định thông qua góc lệch . Sơ đồ nguyên lý hệ đo từ giảo bằng phương pháp quang đưa ra trên hình 2.6.
Nguyên lý hoạt động của hệ đo này được mô tả ngắn gọn như sau: tia sáng laser từ nguồn laser tới đập vào lăng kính phản xạ toàn phần bị đổi hướng đi xuống gặp bề mặt mẫu cho tia phản xạ đi lên gặp gương phản xạ, bị đổi hướng lần thứ hai đi vào detector là một photodiode array. Khi chưa có từ trường ngoài đặt vào, ánh sáng tới detector ở một vị trí B xác định tương ứng cho ta một thế hiệu UB xác định. Dưới tác dụng của từ trường ngoài, do mặt phẳng mẫu bị uốn cong nên ánh sáng đến detector tại điểm C cho thế hiệu UC tương ứng với một độ dịch chuyển D. Đo độ thay đổi của thế ΔU = UC – UB suy ra được độ dịch chuyển D trên detector. Từ độ dịch chuyển D ta có thể xác định được góc lệch α theo công thức:
l h D tg 2 2 (2.1)
trong đó h + l là tổng quãng đường đi của tia sáng từ bề mặt mẫu tới
detector. Do sự biến dạng của băng từ giảo gắn liền với sự biến dạng của đế thủy tinh, nên việc tính toán hệ số từ giảo của băng từ phải tính đến các thông
số đàn hồi của cả băng FeNiBSi, của đế và cả của lớp kết dính. Để đơn giản, ở đây chúng tôi đối chiếu với mẫu chuẩn với hệ số từ giảo đã biết trước để tính toán các hệ số chuyển đổi từ tín hiệu thu được trên detector sang từ giảo của vật liệu.
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý hệ đo từ giảo bằng phương pháp quang.