Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛЕНКИ, СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ НЕОДНОРОДНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ - Патент РФ 2168193
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛЕНКИ, СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ НЕОДНОРОДНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛЕНКИ, СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ НЕОДНОРОДНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ПЛЕНКИ, СПОСОБ ВИЗУАЛИЗАЦИИ НЕОДНОРОДНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к магнитооптике. В магнитооптическом преобразователе на прозрачную подложку нанесена монокристаллическая пленка феррит-граната. Пленка выполнена с такой магнитной анизотропией, что вектора намагниченности в ней в отсутствие магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25°. Поле насыщения пленки вдоль нормали к ней составляет от 10 до 20000 Э. Технический результат - повышение чувствительности и пространственного разрешения при визуализации неоднородного магнитного поля. 5 с. и 31 з.п.ф-лы, 9 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2168193
Класс(ы) патента: G02F1/09
Номер заявки: 99107441/28
Дата подачи заявки: 07.04.1999
Дата публикации: 27.05.2001
Заявитель(и): Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт материаловедения"; Товарищество с ограниченной ответственностью "Рандошкин лимитед"
Автор(ы): Гусев М.Ю.; Козлов Ю.Ф.; Неустроев Н.С.; Рандошкин В.В.
Патентообладатель(и): Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт материаловедения"; Товарищество с ограниченной ответственностью "Рандошкин лимитед"
Описание изобретения: Изобретение относится к области прикладной магнитооптики, в частности к магнитооптическим устройствам на базе эффекта Фарадея. Оно промышленно применимо при диагностике дефектов в особо ответственных металлических деталях и изделиях в целях отбраковки, профилактики аварийных ситуаций и расследовании причин аварии, производстве магнитотвердых, магнитомягких или немагнитных проводящих материалов и изделий из них, контроле и настройке магнитных головок, используемых в качестве средства записи на различные магнитные носители, криминалистической фоноскопии, контроле подлинности денежных купюр и других ценных бумаг по магнитному признаку, восстановлении частично разрушенной или утраченной информации на любых магнитных носителях, включая магнитные сигналограммы с "черного ящика", бесконтактном измерении электрического тока в высоковольтных линиях электропередач и сверхслабых распределений плотности тока в микросхемах, измерении электрических токов мельчайших кровеносных сосудов с помощью томографа, измерении магнитных полей в открытом космосе, а также в условиях сильной радиации и низких температурах, дистанционной регистрации геомагнитных аномалий, определении положения магнитной оси в ускорителях заряженных частиц и коллайдерах.
Известен магнитооптический преобразователь, выполненный в виде нанесенной на прозрачную подложку монокристаллической пленки феррит-граната, содержащего висмут и по крайней мере один редкоземельный элемент в додекаэдрической подрешетке, а также по крайней мере один элемент в тетра- и октаэдрической подрешетках, включая железо [Патент РФ N 2098856, МПК G 02 F 1/09] .
Недостатком этого преобразователя являются недостаточно высокие чувствительность и пространственное разрешение при визуализации магнитного поля из-за одноосной магнитной анизотропии пленки и наличия в ней доменов, в которых вектора намагниченности направлены перпендикулярно плоскости пленки.
Наиболее близким к заявляемому является известный магнитооптический преобразователь, выполненный в виде нанесенной на прозрачную подложку монокристаллической пленки феррит-граната, содержащего висмут и по крайней мере один редкоземельный элемент в додекаэдрической подрешетке, а также по крайней мере один элемент в тетра- и октаэдрической подрешетках, включая железо [Патент РФ N 2092832, МПК G 01 N 27/90].
Недостатком этого преобразователя являются недостаточно высокие чувствительность и пространственное разрешение пленки при визуализации магнитного поля.
Известен способ выращивания монокристаллической пленки феррит-граната на прозрачной подложке со структурой граната методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденного раствора-расплава, шихта для приготовления которого содержит Fe2O3 и оксид редкоземельного элемента R2O3 [Лисовский Ф.В. Физика цилиндрических магнитных доменов. М.: Советское радио, 1979, с. 113-116].
Недостатком этого способа по указанной причине являются недостаточно высокие чувствительность и пространственное разрешение пленки при визуализации магнитного поля.
Наиболее близким к заявляемому является известный способ выращивания монокристаллической пленки феррит-граната на прозрачной подложке со структурой граната методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденного раствора-расплава, шихта для приготовления которого содержит по меньшей мере Bi2O3, Fe2O3 и оксид редкоземельного элемента R2O3 [Рандошкин В.В., Червоненкис А.Я. Прикладная магнитооптика. М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 92-100].
Недостатком этого прототипа по указанной причине являются недостаточно высокие чувствительность и пространственное разрешение пленки при визуализации магнитного поля.
Известен способ визуализации неоднородного магнитного поля, включающий помещение в это поле магнитооптического преобразователя, выполненного в виде нанесенной на прозрачную подложку пленки и регистрацию распределения векторов намагниченности по ее площади с помощью магнитооптического эффекта Фарадея [Патент РФ N 2017182, МПК G 02 F 1/09].
Недостатком этого способа по указанной причине являются недостаточно высокие чувствительность и пространственное разрешение пленки при визуализации магнитного поля.
Известен способ визуализации неоднородного магнитного поля, включающий помещение в это поле пленки, воздействие на нее импульсным магнитным полем, приложенным перпендикулярно плоскости пленки, и регистрацию распределения векторов намагниченности по ее площади с помощью магнитооптического эффекта при импульсной подсветке [Авторское свидетельство СССР N 1282204, МПК G 11 C 11/14].
Недостатком этого прототипа по указанной причине являются недостаточно высокие чувствительность и пространственное разрешение пленки при визуализации магнитного поля
Наиболее близким к заявляемому является известный способ визуализации неоднородного магнитного поля, включающий помещение в это поле магнитооптического преобразователя, выполненного в виде нанесенной на прозрачную подложку висмут-содержащей монокристаллической пленки феррит-граната и регистрацию распределения векторов намагниченности по ее площади с помощью магнитооптического эффекта Фарадея [Рандошкин В.В., Червоненкис А.Я. Прикладная магнитооптика. М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 262-278].
Недостатком этого прототипа по указанной причине являются недостаточно высокие чувствительность и пространственное разрешение пленки при визуализации магнитного поля.
Известно устройство для визуализации неоднородного магнитного поля, содержащее оптически связанные источник плоскополяризованного света. Магнитооптический преобразователь, выполненный в виде нанесенной на прозрачную подложку магнитооптической пленки феррит- граната и анализатор [Дудоров В.Н. , Рандошкин В.В. Визуализатор магнитных полей. Приборы и техника эксперимента, 1994, N 3, с. 193-195].
Известно устройство для визуализации неоднородного магнитного поля, содержащее оптически связанные источник плоскополяризованного света, пленку, анализатор и блок регистрации [Патент РФ N 1813217, МПК G 11 B 11/14]. Оно содержит также источник постоянного магнитного поля, направленного параллельно плоскости пленки.
Известно устройство для визуализации неоднородного магнитного поля, содержащее оптически связанные источник плоскополяризованного света, магнитооптический преобразователь, анализатор и блок регистрации [Патент РФ N 2011187, МПК G 01 N 27/83]. Оно содержит также высокочастотный блок формирования вихревых токов.
Известно устройство для визуализации неоднородного магнитного поля, содержащее источник подсветки и магнитооптический преобразователь и блок регистрации [Патент РФ N 2092832, МПК G 01 N 27/90]. Оно содержит также блок возбуждения вихревых токов, а источник подсветки выполнен импульсным и синхронизован с устройством возбуждения вихревых токов.
Наиболее близким к заявляемому является известное устройство для визуализации неоднородного магнитного поля, содержащее оптически связанные источник плоскополяризованного света, магнитооптический преобразователь, выполненный в виде нанесенной на прозрачную подложку монокристаллической пленки феррит-граната, анализатор и блок регистрации [Патент РФ N 2047170, МПК G 01 N 27/84].
Недостатком всех известных устройств по указанной причине являются недостаточно высокие чувствительность и пространственное разрешение пленки при визуализации магнитного поля.
С помощью заявляемого изобретения решается техническая задача повышения чувствительности и пространственного разрешения при визуализации неоднородного магнитного поля.
Поставленная задача решается тем, что в известном магнитооптическом преобразователе, выполненном в виде нанесенной на прозрачную подложку монокристаллической пленки феррит-граната, содержащего висмут и по крайней мере один редкоземельный элемент в додекаэдрической подрешетке, а также по крайней мере один элемент в тетра- и октаэдрической подрешетках, включая железо, пленка выполнена с такой магнитной анизотропией, что вектора намагниченности в пленке в отсутствие магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25o, а поле насыщения пленки Hs вдоль нормали к ней составляет от 10 до 20000 Э.
В частности, содержание Bi в додекаэдрической подрешетке может составлять от 0,5 до 2,0 атомов на формульную единицу граната.
В частности, в качестве редкоземельного элемента в додекаэдрическую подрешетку может входить Nd и/или Pr в концентрации не более 0,2 атома на формульную единицу граната.
В частности, в качестве редкоземельного элемента в додекаэдрическую подрешетку может входить по меньшей мере один из элементов из группы Lu, Yb, Tm, Er, Y, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm и La.
В частности, в пленку могут входить разновалентные ионы в концентрации, обеспечивающей зарядовую компенсацию, ионы Pt4+ и вакансии или ионы Pb2+ и Pb4+.
В частности, в пленку могут входить Ca и по меньшей мере один элемент из группы Ge, Si и V.
В частности, в октаэдрическую подрешетку могут входить Sc и/или In в концентрации не более 0,5 атома на формульную единицу граната, Ga и/или Al в концентрации не более 1,5 атома на формульную единицу граната.
В частности, прозрачная подложка может быть выполнена из монокристалла граната Gd3Ga5O12, Nd3Ga5O12, Sm3Ga5O12, (Gd,Ca)3(Zr,Mg,Ga)5O12, Ca3(Nb, Ga)5O12 или Ca3(Nb, Ge, Ga)5O12 с ориентацией (111), (110), (100), (210), (211), (311), (411) или (511).
В частности, на поверхность монокристаллической пленки феррит-граната может быть нанесено зеркальное покрытие, выполненное в виде диэлектрического зеркала, из Al, Rh, Pt, Au, Zr, Ta, Ag, Cu или Pd.
В частности, на поверхность зеркального покрытия может быть нанесено защитное покрытие, выполненное из Al2O3, Ti3N4, C, SiO2 или Si3N4.
В частности, на поверхность прозрачной подложки может быть нанесено просветляющее покрытие.
В частности, рассогласование параметров решеток пленки и подложки может составлять от -0,0020 до +0,0040 нм.
Поставленная задача решается также тем, что в известном способе выращивания монокристаллической пленки феррит-граната на прозрачной подложке со структурой граната методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденного раствора-расплава, шихта для приготовления которого содержит по меньшей мере Bi2O3, Fe2O3 и оксид редкоземельного элемента R2O3, температура роста составляет от 620 до 950oC, а компоненты шихты содержатся в следующем отношении, мол.%:
Bi2O3 - 30,0 - 90,0
Fe2O3 - 5,0 - 15,0
R2O3 - 0,1 - 1,5
В частности, шихта может дополнительно содержать B2O3 в концентрации не более 10 мол.%, PbO в концентрации не более 90 мол.%, K2O и/или Li2O в концентрации не более 10 мол.%, CaO в концентрации не более 10 мол.%.
В частности, подложку в растворе-расплаве можно вращать со скоростью не более 200 об/мин, а также менять направление вращения подложки на противоположное через промежуток времени от 1 до 2000 с.
Поставленная задача решается также тем, что в известном способе визуализации неоднородного магнитного поля, включающем помещение в это поле магнитооптического преобразователя, выполненного в виде нанесенной на прозрачную подложку висмут-содержащей монокристаллической пленки феррит-граната и регистрацию распределения векторов намагниченности по ее площади с помощью магнитооптического эффекта Фарадея, в визуализируемое магнитное поле помещают магнитооптический преобразователь, в котором пленка выполнена с такой магнитной анизотропией, что вектора намагниченности в пленке в отсутствие магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25o.
В частности, при регистрации распределения векторов намагниченности по площади висмут-содержащей монокристаллической пленки феррит-граната с помощью магнитооптического эффекта Фарадея плоскополяризованный свет можно направлять перпендикулярно плоскости пленки.
В частности, в визуализируемое магнитное поле можно помещать магнитооптический преобразователь, в котором параметры пленки Ku и 4πMs и максимальная напряженность Hmax визуализируемого магнитного поля связаны соотношением Hmax<2K>u/Ms+4πMs , где Ku - разность энергий магнитной анизотропией при ориентации векторов намагниченности в плоскости пленки и перпендикулярно ей, 4πMs - намагниченность насыщения. В частности, регистрацию распределения векторов намагниченности с помощью магнитооптического эффекта Фарадея можно осуществлять при импульсной подсветке магнитооптического преобразователя.
В частности, импульсы света можно направлять на магнитооптический преобразователь синхронно с визуализируемым импульсным или переменным магнитным полем.
Поставленная задача решается также тем, что в известном способе визуализации неоднородного магнитного поля, включающий помещение в это поле магнитооптического преобразователя, выполненного в виде нанесенной на прозрачную подложку висмут-содержащей монокристаллической пленки феррит-граната и регистрацию распределения векторов намагниченности по ее площади с помощью магнитооптического эффекта Фарадея, отличающийся тем, что в визуализируемое магнитное поле помещают магнитооптический преобразователь, в котором пленка выполнена с такой магнитной анизотропией, что вектора намагниченности в пленке в отсутствие магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25o, на пленку дополнительно воздействуют импульсным магнитным полем, приложенным перпендикулярно плоскости пленки, а регистрацию распределения векторов намагниченности осуществляют путем импульсной подсветки пленки синхронно с воздействием импульсным полем.
Поставленная задача решается также тем, что в известном устройстве для визуализации неоднородного магнитного поля, содержащем оптически связанные источник плоскополяризованного света, магнитооптический преобразователь, выполненный в виде нанесенной на прозрачную подложку монокристаллической пленки феррит-граната, анализатор и блок регистрации, пленка в магнитооптическом преобразователе выполнена с такой магнитной анизотропией, что вектора намагниченности в пленке в отсутствие магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25o.
В частности, оно дополнительно может содержать источник постоянного или импульсного магнитного поля, направленного параллельно и/или перпендикулярно плоскости пленки, источник постоянного или импульсного тока или высокочастотный блок формирования вихревых токов. При этом источник света может быть выполнен импульсным и синхронизован с источником импульсного магнитного поля, источником импульсного тока и/или высокочастотным блоком формирования вихревых токов.
В частности, блок регистрации может содержать видеокамеру на основе ПЗС-матрицы, связанную с персональным компьютером.
Заявляемое изобретение, представляющее собой элемент устройства, способ его изготовления, варианты способа использования этого элемента и устройство на его основе, связаны единым изобретательским замыслом.
В прототипе о неоднородном магнитном поле судят по конфигурации доменной структуры, тогда как в заявляемом изобретении - по распределению угла выхода намагниченности из плоскости пленки по ее поверхности. Пленка в прототипе при перемагничивании магнитным полем, приложенным перпендикулярно плоскости пленки, обладает гистерезисом. В заявляемом изобретении в отсутствие внешнего магнитного поля вектора намагниченности лежат в плоскости пленки. В результате угол поворота плоскости поляризации света, проходящего по нормали через пленку, равен нулю, несмотря на гигантское фарадеевское вращение в пленке. При перемагничивании она не обладает гистерезисом, поскольку он не характерен для процесса вращения намагниченности.
Приложение даже достаточно малого магнитного поля приводит к выходу векторов намагниченности из плоскости пленки. Как следствие, угол поворота плоскости поляризации света, проходящего через пленку, становится отличным от нуля. Угол поворота плоскости поляризации ϕF увеличивается с ростом поля смещения практически по линейному закону до тех пор, пока пленка не намагнитится до насыщения, а угол выхода намагниченности станет равным 90o. При дальнейшем увеличении поля смещения угол поворота плоскости поляризации света остается неизменным. При подсветке белым светом цвет пленки изменяется по ее поверхности (при монохроматической подсветке - интенсивность проходящего света). Другими словами, если в прототипе абсолютное значение локального угла поворота плоскости поляризации не зависит от внешнего магнитного поля (в зависимости от поля изменяется только размер доменов), то в заявляемом магнитооптическом преобразователе оно в первом приближении линейно зависит от внешнего магнитного поля и достигает максимума, когда вектора намагниченности полностью выходят из плоскости пленки и выстраиваются перпендикулярно к ней.
Поскольку заявляемый магнитооптический преобразователь реагирует на слабое внешнее магнитное поле небольшим поворотом векторов намагниченности, то его чувствительность намного выше, чем в прототипе, где она ограничивается коэрцитивной силой. Пространственное разрешение в прототипе ограничивает размер доменов.
В дальнейшем изобретение поясняется чертежами, описанием конкретных вариантов его выполнения со ссылками на сопутствующие чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает магнитооптический преобразователь;
фиг. 2 изображает зависимость угла поворота плоскости поляризации ϕF, прошедшего через магнитооптический преобразователь света от магнитного поля H, приложенного перпендикулярно плоскости пленки;
фиг. 3 и 4 изображают варианты устройства для визуализации неоднородного магнитного поля;
фиг. 5-9 изображают примеры визуализируемых магнитооптических изображений.
Магнитооптический преобразователь (фиг. 1) содержит прозрачную подложку 1, на которую нанесена монокристаллическая пленка феррит-граната 2. На поверхность пленки 2 нанесены зеркальное покрытие 3 и защитное покрытие 4, а на поверхность подложки 1 - просветляющее покрытие 5. Магнитооптический преобразователь расположен на поверхности исследуемого объекта 6, выполненного из магнитотвердого материала.
По зависимости угла поворота плоскости поляризации ϕF, прошедшего через магнитооптический преобразователь света от магнитного поля H , приложенного по нормали к плоскости пленки 2, определяли поле насыщения пленки Hs, как показано на фиг. 2.
Простейшее устройство для визуализации неоднородного магнитного поля (фиг. 3) содержит источник света 7, поляризатор 8, полупрозрачное зеркало 9, объектив 10, магнитооптический преобразователь 11 (фиг. 1), анализатор 12 и окуляр 13.
Магнитооптический преобразователь 11 помещают вблизи поверхности исследуемого объекта 6, магнитные поля рассеяния изменяют угол выхода векторов намагниченности из плоскости пленки 2. Для визуализации распределения векторов намагниченности свет от источника 7, последовательно проходя через поляризатор 8, полупрозрачное зеркало 9 и объектив 10, падает перпендикулярно плоскости пленки 2 в магнитооптическом преобразователе 11. Отразившись от зеркального покрытия 3 и полупрозрачного зеркала 9, свет проходит анализатор 12 и окуляр 13, на выходе которого формируется изображение распределения векторов намагниченности плоскости пленки 2.
В тех случаях, когда на исследуемый объект 6 (выполненный из магнитомягкого или немагнитного проводящего материала) оказывается внешнее воздействие, то для регистрации результата воздействия целесообразно использовать дифференциальную схему (фиг. 4). Свет после полупрозрачного зеркала 9 с помощью полупрозрачной пластины 14 разделяется на два одинаковых луча (два канала). В каждом канале на пути луча света расположены анализатор 12 и линза 15. С помощью зеркала 16 изображение распределения векторов намагниченности по площади пленки 2 направляется на видеокамеру 17 на основе ПЗС-матрицы. После обработки сигнала с помощью видеоплаты 18 разностное изображение наблюдается на экране персонального компьютера 19.
На фиг. 3 и 4 не показаны источники магнитного поля, импульсов тока и блока формирования вихревых токов.
На подложке Gd3Ga5O12 с ориентацией (110) выращена монокристаллическая пленка Bi1.0Lu2.0Fe4.1Ga0.9O12 (без учета микропримесей и вакансий). Шихта содержала компоненты в следующем отношении, мол.%: Lu2O3 - 0,56; Bi2O3 - 30,50; Fe2O3 - 7,00; Ga2O3 - 1,33; B2O3 - 4,23; PbO - 56,38. Температура роста составляла 713oC, скорость вращения подложки - 60 об/мин, период реверса - 5 с. Монокристаллическая пленка обладала следующими параметрами: толщина пленки h = 2.0 мкм, Hs = 570 Э, 4πMs = 490 Гс.
На фиг. 5 показано черно-белое магнитооптическое изображение фрагмента аудиозаписи с обычной магнитофонной лентой. Цветное изображение содержит последовательность цветных линий (коричневых, желтых, зеленых с различными оттенками) разной ширины с размытыми границами на желто-зеленом фоне. Динамический диапазон составляет не менее 56 дБ.
На фиг. 6 показано магнитооптическое изображение записи на дефектном гибком магнитном диске. Длинные изогнутые линии соответствуют дефектам поверхности дискеты. Вертикальные линии, образующие горизонтальные дорожки, соответствуют записываемой информации.
На фиг. 7 приведено магнитооптическое изображение цифровой аудиозаписи в R-DAT стандарте.
На фиг. 8 приведено магнитооптическое изображение фрагмента записи и вспомогательных меток на жестком магнитном диске. Минимальная ширина визуализированных линий составляет менее 0,7 мкм.
На фиг. 9 приведено магнитооптическое изображение расширителя ЦМД-микросхемы емкостью 256 кбит (ЦМД - цилиндрический магнитный домен). Управляющие элементы ЦМД-микросхемы выполнены из пермаллоя, который в отсутствие внешнего магнитного поля не создает магнитных полей рассеяния. В связи с этим в эксперименте использовалась "магнитная подсветка": к ЦМД-микросхеме прикладывалось постоянное магнитное поле. В результате на краях пермаллоевых элементов создаются поля рассеяния, которые и визуализируются с помощью магнитооптического преобразователя. Как следствие, эти элементы становятся "видимыми".
О чувствительности заявляемого преобразователя свидетельствует тот факт, что визуализируются домены шириной около 3 мкм в ЦМД-пленке, несмотря на то, что эта пленка и Вс-МПФГ разделены несколькими защитными слоями и зеркальным слоем.
Процесс вращения векторов намагниченности протекает за короткое время (порядка 10 нс и менее), поэтому заявляемое изобретение может быть использовано не только при визуализации статических, но быстроменяющихся магнитных полей.
Формула изобретения: 1. Магнитооптический преобразователь, выполненный в виде нанесенной на прозрачную подложку монокристаллической пленки феррит-граната, содержащего висмут и по крайней мере один редкоземельный элемент в додекаэдрической подрешетке, а также по крайней мере один элемент в тетра- и октаэдрической подрешетках, включая железо, отличающийся тем, что пленка выполнена с такой магнитной анизотропией, что вектора намагниченности в пленке в отсутствие магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25o, а поле насыщения пленки Hs вдоль нормали к ней составляет от 10 до 20000 Э.
2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что содержание Bi в додекаэдрической подрешетке составляет от 0,5 до 2,0 атомов на формульную единицу граната.
3. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве редкоземельного элемента в додекаэдрическую подрешетку входит по меньшей мере один из элементов Nd и Pr в концентрации не более 0,2 атома на формульную единицу граната.
4. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что в качестве редкоземельного элемента в додекаэдрическую подрешетку входит по меньшей мере один из элементов из группы Lu, Yb, Tm, Er, Y, Ho, Dy, Tb, Gd, Eu, Sm и La.
5. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в пленку входят разновалентные ионы в концентрации, обеспечивающей зарядовую компенсацию.
6. Преобразователь по п.5, отличающийся тем, что в пленку входят ионы Pt4+ и вакансии.
7. Преобразователь по п.5, отличающийся тем, что в пленку входят ионы Pb2+ и Pb4+.
8. Преобразователь по п.5, отличающийся тем, что в пленку входят Ca и по меньшей мере один элемент из группы Ge, Si и V.
9. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в октаэдрическую подрешетку входит по меньшей мере один из элементов Sc и In в концентрации не более 0,5 атома на формульную единицу граната.
10. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что в окта- и тетраэдрическую подрешетки входит по меньшей мере один из элементов Ga и Al в концентрации не более 1,5 атома на формульную единицу граната.
11. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что прозрачная подложка выполнена из монокристалла граната одного из составов из группы Gd3Ga5O12, Nd3Ga5O12, Sm3Ga5O12, (Gd, Ca)3(Zr,Mg,Ga)5O12, Ca3(Nb,Ga)5O12 или Ca3(Nb, Ge, Ga)5O12 с ориентацией (111) или (110) или (100) или (210) или (211) или (311) или (411) или (511).
12. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что на поверхность монокристаллической пленки феррит-граната нанесено зеркальное покрытие, выполненное в виде диэлектрического зеркала.
13. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что на поверхность монокристаллической пленки феррит-граната нанесено зеркальное покрытие, выполненное из Al, Rh, Pt, Au, Zr, Ta, Ag, Cu или Pd.
14. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что на поверхность зеркального покрытия нанесено защитное покрытие, выполненное из Al2O3, Ti3N4, C, SiO2 или Si3N4.
15. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что на поверхность прозрачной подложки нанесено просветляющее покрытие.
16. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что рассогласование параметров решеток пленки и подложки составляет от -0,0020 до +0,0040 nm.
17. Способ выращивания монокристаллической пленки феррит-граната на прозрачной подложке со структурой граната методом жидкофазной эпитаксии из переохлажденного раствора-расплава, шихта для приготовления которого содержит по меньшей мере Bi2O3, Fe2O3 и оксид редкоземельного элемента R2O3, отличающийся тем, что температура роста составляет от 620 до 950oС, а компоненты шихты содержатся в следующем отношении, мол.%:
Bi2O3 - 30,0 - 90,0
Fe2O3 - 5,0 - 15,0
R2O3 - 0,1 - 1,5
18. Способ по п.17, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит B2O3 в концентрации не более 10 мол.%.
19. Способ по п.17, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит PbO.
20. Способ по п.17, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит K2O и/или Li2O в концентрации не более 10 мол.%.
21. Способ по п.17, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит CaO в концентрации не более 10 мол.%.
22. Способ по п.17, отличающийся тем, что подложку в растворе-расплаве вращают со скоростью не более 200 об/мин.
23. Способ по п.17, отличающийся тем, что направление вращения подложки меняют на противоположное через промежуток времени от 1 до 2000 с.
24. Способ визуализации неоднородного магнитного поля, включающий помещение в это поле магнитооптического преобразователя, выполненного в виде нанесенной на прозрачную подложку висмут-содержащей монокристаллической пленки феррит-граната и регистрацию распределения векторов намагниченности по ее площади с помощью магнитооптического эффекта Фарадея, отличающийся тем, что в визуализируемое магнитное поле помещают магнитооптический преобразователь, в котором пленка выполнена с такой магнитной анизотропией, что вектора намагниченности в пленке в отсутствии магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25o.
25. Способ по п.24, отличающийся тем, что при регистрации распределения векторов намагниченности по площади висмут-содержащей монокристаллической пленки феррит-граната с помощью магнитооптического эффекта Фарадея плоскополяризованный свет направляют перпендикулярно плоскости пленки.
26. Способ по п.24, отличающийся тем, что в визуализируемое магнитное поле помещают магнитооптический преобразователь, в котором параметры пленки Кu и 4πMs и максимальная напряженность Hmax визуализируемого магнитного поля связаны соотношением Hmax<2K>u/Ms+4πMs, где Кu - разность энергий магнитной анизотропией при ориентации векторов намагниченности в плоскости пленки и перпендикулярно ей, 4πMs - намагниченность насыщения.
27. Способ по п. 24, отличающийся тем, что регистрацию распределения векторов намагниченности с помощью магнитооптического эффекта Фарадея осуществляют при импульсной подсветке магнитооптического преобразователя.
28. Способ по п.27, отличающийся тем, что импульсы света направляют на магнитооптический преобразователь синхронно с визуализируемым импульсным или переменным магнитным полем.
29. Способ визуализации неоднородного магнитного поля, включающий помещение в это поле магнитооптического преобразователя, выполненного в виде нанесенной на прозрачную подложку висмут-содержащей монокристаллической пленки феррит-граната и регистрацию распределения векторов намагниченности по ее площади с помощью магнитооптического эффекта Фарадея, отличающийся тем, что в визуализируемое магнитное поле помещают магнитооптический преобразователь, в котором пленка выполнена с такой магнитной анизотропией, что вектора намагниченности в пленке в отсутствие магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25o, на пленку дополнительно воздействуют импульсным магнитным полем, приложенным перпендикулярно плоскости пленки, а регистрацию распределения векторов намагниченности осуществляют путем импульсной подсветки пленки синхронно с воздействием импульсным полем.
30. Устройство для визуализации неоднородного магнитного поля, содержащее оптически связанные источник плоскополяризованного света, магнитооптический преобразователь, выполненный в виде нанесенной на прозрачную подложку монокристаллической пленки феррит-граната, анализатор и блок регистрации, отличающееся тем, что пленка в магнитооптическом преобразователе выполнена с такой магнитной анизотпропией, что вектора намагниченности в пленке в отсутствие магнитного поля отклоняются от ее плоскости на угол не более 25o.
31. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник постоянного или импульсного магнитного поля, направленного параллельно плоскости пленки.
32. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник постоянного или импульсного тока.
33. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит высокочастотный блок формирования вихревых токов.
34. Устройство по п.30, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит источник импульсного магнитного поля, направленного перпендикулярно плоскости пленки.
35. Устройство по п.30, отличающееся тем, что источник света выполнен импульсным и синхронизирован по меньшей мере с одним из блоков из группы, включающей источник импульсного магнитного поля, источник импульсного тока и высокочастотный блок формирования вихревых токов.
36. Устройство по п.30, отличающееся тем, что блок регистрации содержит видеокамеру на основе ПЗС-матрицы, связанную с персональным компьютером.