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一种高灵敏度微小区域磁场强度探测组件的制作方法
【专利摘要】本发明属于材料微小区域检测【技术领域】，具体为一种微小区域磁场强度测量组件。该探测组件包括：磁阻材料构成的磁场探测头，信号读取、放大及模数转换电路，计算机；磁阻材料探测头探测微小区域磁场强度信号，送入信号读取、放大及模数转换电路，经过信号读取、放大及模数转换电路处理，信号送入计算机，进行信号的分析与处理，实施对材料在外磁场中微小区域磁化状态、磁场强度及分布进行表征；本发明可用于对材料的微区磁性或磁畴进行评估等。
【专利说明】一种高灵敏度微小区域磁场强度探测组件
【技术领域】
[0001]本发明属于材料微小区域检测【技术领域】，具体涉及微小区域磁场强度探测组件。【背景技术】
[0002]本发明涉及磁性材料和超导体材料的微区磁场强度的表征。
[0003]磁性材料内部存在许多原子磁矩排列方向相异的微小区域:这些微区内部包含大量原子，其磁矩排列整齐、方向一致；但相邻区域之间原子磁矩的取向存在差异，这些磁矩取向不同的微区称为磁畴。磁畴之间的交界面为磁畴壁。磁性材料在宏观状态下不表现出磁性是因为其内部众多的磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零，如图1。只有当磁性材料被磁化以后,才能对外显示出磁性。
[0004]随着温度及外磁场等条件的变化，磁性材料内部磁畴及其取向将产生相应的变化。本组件可在外磁场、温度及样品电流变化的动态条件下，在微观尺度上观察磁畴的分布及其运动，表征磁畴内磁场强度及微观分布。
[0005]某些材料在一定温度下电阻降为零，此时磁力线全部排斥到材料体外，具有完全的抗磁性的性质，这种材料称为超导体。从电阻不为零的正常态转变为超导态的温度称为超导转变温度或超导临界温度，用T。表示；此外只有当外加磁场小于某一量值H。时才能维持超导电性，否则超导态将转变为正常态，Hc称为临界磁场强度；超导体内的电流强度超过某一量值(即临界电流)I。时，超导体转变为正常导体；不论开始时有无外磁场，只有T〈T。，超导体变为超导态后，体内的磁感应强度恒为零，即超导体能把磁力线全部排斥到体夕卜，具有完全的抗磁性。当超导体完成从正常相到超导相的相变时，会将体内的磁力线完全排除出体外，成为完全抗磁体，如图2所示。
[0006]根据材料所处的环境，超导体可以处于超导态或正常态，也可能处于两种状态的混合态。这种混合状态中超导态与正常态的比例会依据外部环境的变化而改变。本发明组件的功能就是在微观尺度上观察超导相与正常相的分布，及其随外部环境(温度、磁场、电流)的改变而产生的分布变化。

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种能够在微观尺度上观察超导相与正常相的分布，及其随外部环境(温度、磁场、电流)的改变而产生的分布变化的微小区域磁场强度检测组件。
[0008]本发明提供的微小区域磁场强度检测组件，基于磁阻材料，在微观层面上动态地对材料中磁场或磁畴的分布做图像化表征，即提供了一种用利用磁敏感介质实时表征微小区域磁场分布的磁场探测组件。该组件的系统构成如图3所示，包括:磁阻材料构成的磁场探测原件，信号读取、放大及模数转换电路，计算机；磁阻材料探测头探测微小区域磁场强度信号，送入信号读取、放大及模数转换电路，经过信号读取、放大及模数转换电路处理，信号送入计算机，进行信号的分析与处理，实施对材料在外磁场中微小区域磁化状态、磁场强度及分布进行表征。[0009]本发明所述的检测组件，在用于材料微区磁场面分布的表征时，所述的材料为磁性材料和超导体材料两种。对于磁性材料，当磁阻材料探测头(磁阻磁头)与磁畴的磁矩相互作用时，磁阻磁头本身的电阻将产生较大变化，其变化可以通过电流信号的方式读取，经放大和模数转化即可由计算机记录。对处于均匀磁场中的超导体样品，检测其混合态时超导相的分布，则在样品处于正常态时，磁场可以穿透样品，而当其从正常态转变为超导态时，样品对磁场产生屏蔽，磁阻材料探测头检测到的磁场强度将产生显著下降，由此可以判别样品的局部区域完成了相变。
[0010]在本发明一较佳的实施方式中，磁阻材料检测元件采用市售计算机硬盘采用的巨磁阻磁头，磁头面扫面运动的控制和信号的读出采用信号采集和放大集成电路，最终的记录和分析采用专用软件和市售计算机处理。
[0011]本发明所用的原料、试剂、设备和配件均市售可得。
[0012]本发明中，上述各子系统在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各较佳实例。
[0013]本发明的积极效果在于:
1、利用本发明所述的仪器，可实现在动态温度、磁场、电流条件下，对磁性材料的磁畴和超导体中超导相-正常相的微区面分布的表征。
[0014]2、本发明的高灵敏度微区磁场强度探测组件，易于搭建实际表征设备，成本控制良好。
[0015]本发明可用于对材料的微区磁性或磁畴进行评估等。
【专利附图】

【附图说明】
[0016]图1.磁畴的磁矩方向各不相同，结果相互抵消，矢量和为零。
[0017]图2.当环境温度低于Tc，超导体成为完全抗磁体，将磁场完全排出体外。
[0018]图3.基于巨磁阻材料探头的微区磁场强度检测组件构成示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面通过实施例进一步描述本发明。
[0020]实施例1，采用本发明所述探测组件对超导体的超导相面分布检测:
磁阻材料检测元件采用市售计算机硬盘采用的巨磁阻磁头，磁头面扫面运动的控制和信号的读出采用专门研发设计的信号采集和放大集成电路，最终的记录和分析采用专用软件和市售计算机处理。
【权利要求】
1.一种微小区域磁场强度检测组件，其特征在于包括:磁阻材料构成的磁场探测头，信号读取、放大及模数转换电路，计算机；磁阻材料探测头探测微小区域磁场强度信号，送入信号读取、放大及模数转换电路，经过信号读取、放大及模数转换电路处理，信号送入计算机，进行信号的分析与处理，实施对材料在外磁场中微小区域磁化状态、磁场强度及分布进行表征。
【文档编号】G01R33/12GK103576105SQ201310501710
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月23日 优先权日:2013年10月23日
【发明者】吴晓京, 张昕 申请人:复旦大学