一種測量磁性軟磁薄膜復數(shù)磁導率的方法
【專利摘要】一種軟磁薄膜復數(shù)磁導率的計算分析方法，其過程為：1）測量空腔短路微帶線夾具的S11參數(shù)、外加了強磁場時的空腔短路微帶線夾具的S11參數(shù)、放入軟磁薄膜樣品時的短路微帶線夾具的S11參數(shù)、外加了強磁場并且放入軟磁薄膜樣品時的短路微帶線夾具的S11參數(shù)；2）通過S11參數(shù)求得端口阻抗；3）將得到的端口阻抗的數(shù)據(jù)帶入本發(fā)明提出的計算公式中便可以得到軟磁薄膜的復數(shù)磁導率。在利用本發(fā)明提出的方法計算復數(shù)磁導率時，只需要知道軟磁薄膜的厚度和長度，而不需要其他標準樣品來定標。
【專利說明】一種測量磁性軟磁薄膜復數(shù)磁導率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于磁性材料測試領(lǐng)域，涉及到軟磁薄膜復數(shù)磁導率的測量，確切講本發(fā)明是在GHz頻段使用短路微帶線對軟磁薄膜材料復數(shù)磁導率的一種測量計算方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微波磁導率可以表征磁性材料中磁矩對微波信號的響應能力，一般是復數(shù)。軟磁薄膜材料的復數(shù)磁導率是決定其在GHz頻段應用的重要參數(shù)之一。近年來，軟磁薄膜材料被廣泛地應用在微型平面電感磁芯和抗電磁干擾中。因此,準確地測量軟磁薄膜的復數(shù)磁導率是對其高頻特性分析和靈活應用的關(guān)鍵。
[0003]軟磁薄膜中的磁矩一致排列時，或者說具有面內(nèi)單軸各向異性時，在微波磁場垂直磁矩作用下，軟磁薄膜就表現(xiàn)出復數(shù)磁導率。當微波頻率和磁矩進動的固有頻率一致時就會出現(xiàn)共振吸收現(xiàn)象。由于磁矩進動存在阻尼，共振吸收峰有一定的半高寬。經(jīng)文獻檢索發(fā)現(xiàn)，目前對復數(shù)磁導率的測量主要是利用各種傳輸線進行，德國的V.Bekker等人在((Journal of Magnetism and Magnetic Materials)) (VOL.270, N0.3, pp.327-332,2004)上提出了一種利用傳輸線理論分析磁性薄膜復數(shù)磁導率的方法，該文中所使用的傳輸線是短路微帶線，測量的微波頻率到達5 GHz，但是這種方法需要有一個標準樣品來定標，而且還要考慮介電參數(shù)的影響。之后，對軟磁薄膜復數(shù)磁導率的測量大多數(shù)都是基于這種方法，定標方法也逐漸得到改進，美國的Tom Sebastian等人在《Journal of AppliedPhysicsKVOL.113，N0.3,pp.033906，2013)上提出用計算機模擬分析來進行定標。日本的M.Yamaguchi 等人利用雙線圈夾具，在《IEEE Transactions on Magnetics)) (VOL.32,N0.5, pp.4941-4943，1996; VOL.33，N0.5, pp.3619-3621，1997)上提出了 pickupcoil方法，該方法是基于電磁感應原理，其中分別有一個驅(qū)動線圈和一個感應線圈，這種方法測量的結(jié)果在低頻段是比較準確的，但是測試過程中也需要標準樣品來定標。在測量復數(shù)磁導率的過程中，共振頻率通常都是準確的，而磁導率值卻由于定標方法不同而表現(xiàn)不同。所以，對復數(shù)磁導率進行準確地測量還需要進一步的改進。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明目的在于提供一種測量和計算分析方法來測量軟磁薄膜的復數(shù)磁導率。測量頻率范圍為100 MHz~6 GHz，且過程中不需要標準樣品來定標，只需要知道薄膜的幾何尺寸。
[0005]本發(fā)明的測量磁性軟磁薄膜復數(shù)磁導率的方法是:
1)通過測量空腔短路微帶線夾具的S11參數(shù)，計算出端口阻抗Zeap；
2)測量外加了強磁場時的空腔短路微帶線夾具的S11參數(shù)，計算出端口阻抗Zeapmag；
3)測量放入軟磁薄膜樣品時的短路微帶線夾具的S11參數(shù)，計算出端口阻抗Zfflm；
4)測量外加了強磁場并且放入軟磁薄膜樣品時的短路微帶線夾具的S11參數(shù)，計算出端口阻抗Zflimag；將參數(shù)emp、Zempmag、Zfilm、Zfilmmg分力U導入公式I中，
【權(quán)利要求】
1.一種測量磁性軟磁薄膜復數(shù)磁導率的方法，其特征在于: 1)通過測量空腔短路微帶線夾具的S11參數(shù)，計算出端口阻抗7_； 2)測量外加了強磁場時的空腔短路微帶線夾具的S11參數(shù)，計算出端口阻抗胃； 3)測量放入軟磁薄膜樣品時的短路微帶線夾具的S11參數(shù)，計算出端口阻抗Zfiii； 4)測量外加了強磁場并且放入軟磁薄膜樣品時的短路微帶線夾具的S11參數(shù)，計算出端口阻抗；^胃； 將參數(shù)'
【文檔編號】G01R33/12GK103744039SQ201410012235
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】劉青芳, 魏晉武, 王建波, 薛德勝 申請人:蘭州大學