磁測量裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可以測量薄板狀且高矯頑力的磁性體試樣的微小區(qū)域的矯頑力和矯頑力分布的磁場測量裝置。其中，對磁性體試樣(5)施加第1方向的磁場并使其大致飽和磁化。接著，在施加了與第1磁場相反的方向的第2磁場之后，由測量部(2)掃描磁性體試樣(5)的表面，由此檢測磁性體試樣(5)的起因于剩磁的泄漏磁通。在一邊使施加于磁性體試樣(5)的第2磁場強度漸增一邊重復由測量部(2)進行的測定，并得到從磁性體試樣(5)泄漏的磁場強度變?yōu)樽畲蟮牡?磁場，并對磁性體試樣(5)施加相當于矯頑力的磁場而大致一半量的磁化反轉的情況下，基于退磁場(Hd)為最小且泄漏至外部的磁通為最大的判斷來得到磁性體試樣(5)的矯頑力。
【專利說明】磁測量裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于經(jīng)由泄漏磁通的測量來測量磁性體試樣的磁特性特別是矯頑力的磁場測量裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，出于節(jié)省能量的觀點，在混合動力汽車(HEV)或家電產品中所使用的各種電機所用的永久磁體中，要求高性能的磁體。特別是為了應對高溫下的使用環(huán)境，要求在耐熱性上優(yōu)異且具有高矯頑力。作為具有高的矯頑力的高性能永久磁體，已知的有在Nd-Fe-B系磁體中添加了 Dy或Tb的永久磁體,但是Dy或Tb的使用出于節(jié)省資源的觀點并不優(yōu)選。
[0003]因此，為了極力抑制上述Dy或Tb的使用量，提出了提高僅大的退磁場所作用的部分的矯頑力的所謂矯頑力在磁性體內分布的結構的磁體的方案(專利文獻I)。
[0004]為了這樣地評價矯頑力在磁性體內分布的試樣，要求可以測量亞毫米以下微小區(qū)域中的矯頑力的測量裝置。
[0005]以往,在磁性體試樣的磁特性測量中，使用B-H曲線示蹤器(B-H curve tracer)或振動樣品磁強計(VSM:Vibrating Sample Magneto-meter)。然而，在這些測量裝置中，只不過是測量成為測量對象的磁性體的平均的磁特性，并不能測量磁特性的分布即微小區(qū)域的磁特性。
[0006]通過由切割加工等來分割成為測量對象的磁性體并用VSM等來進行測定從而測量微小區(qū)域的磁特性的方法也得到考慮。然而，由于加工所引起的對磁性體表面層的損傷而造成不能測量磁性體試樣的本質性的磁特性的情形仍被擔憂。
[0007]為了不伴著磁性體試樣的加工來測量磁性體試樣的微小區(qū)域的磁特性，使用了磁力顯微鏡(MFM:Magnetic Force Microscopy)。
[0008]為了使用MFM來測量試樣的微小區(qū)域中的矯頑力，有必要在磁場中測量磁性體試樣。但是，由于在高磁場中測量頭受到磁場的影響，因此不能夠進行測量，難以評價添加前述Dy或Tb而得到的那樣的高矯頑力試樣的矯頑力。
[0009]現(xiàn)有技術文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:日本再公表特許W02008/123251號公報
[0012]專利文獻2:日本特開2006-17557號公報
[0013]在專利文獻2中公開了利用了磁力顯微鏡的垂直磁記錄介質中的矯頑力分布解析方法及其解析裝置，其在大致垂直于試樣地施加磁場的狀態(tài)下檢測對應于從試樣表面的磁疇產生的泄漏磁通的磁通。然而，在對試樣以及掃描其表面的測量頭施加強磁場的情況下，由于測量頭的磁化狀態(tài)發(fā)生變化這樣的問題而使強磁場中的測量困難，不能評價高矯頑力試樣的矯頑力。
【發(fā)明內容】
[0014]發(fā)明所要解決的技術問題
[0015]本發(fā)明認識到這樣的狀況，其目的在于提供一種不對測量磁性體試樣的泄漏磁通的測量部施加磁場便能夠評價高矯頑力試樣的矯頑力的磁場測量裝置。
[0016]解決技術問題的手段
[0017]本發(fā)明是一種磁場測量裝置，其特征在于:是測量磁性體試樣的矯頑力的磁場測量裝置，具備--第I磁場產生部，其對所述磁性體試樣施加第I方向的外部磁場并進行大致飽和磁化；第2磁場產生部,其對所述磁性體試樣施加與所述第I方向相反的反方向的磁場并進行退磁；測量部，其測量被所述第2磁場產生部退磁后的所述磁性體試樣的泄漏磁通；矯頑力判定部，其控制所述第I和第2磁場產生部以及所述測量部的動作，得到依次變更所述反方向的磁場大小時的所述泄漏磁通，并將該泄漏磁通最大時的所述磁場的大小作為所述磁性體試樣的矯頑力而輸出。本發(fā)明通過具有這樣的構造來測量退磁后的磁性體試樣，因而如在測量中施加磁場的情況那樣測量部不受所施加的磁場的影響。另外，由于以所述磁性體試樣的泄漏磁通最大時的第2磁場產生部的磁場的大小為基礎作為磁性體試樣的矯頑力而輸出，因此能夠不受退磁場的影響地正確測量磁性體試樣的剩磁。
[0018]另外，在本發(fā)明中，可選地，所述第I磁場產生部兼?zhèn)渌龅?磁場產生部的功能。
[0019]另外，在本發(fā)明中，可選地，所述第2磁場產生部對所述磁性體試樣施加一樣的磁場。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明，對于具有高的矯頑力的磁性體試樣(例如在Nd-Fe-B系磁體中添加了 Dy或Tb的磁體)，不會有測量部被外部磁場磁化這樣的問題且微小區(qū)域的矯頑力的測量變得可能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是表示本發(fā)明所涉及的磁場測量裝置的概略立體圖。
[0023]圖2是表示磁性體試樣的矯頑力分布測量動作的流程圖。
[0024]圖3是矯頑力分布測量例子中所使用的磁性體試樣的磁化-磁場曲線。
[0025]圖4是表示磁性體試樣的矯頑力分布測量例子的泄漏磁通分布圖。
[0026]符號的說明:
[0027]I 基臺
[0028]2測量部
[0029]4支架臂
[0030]5磁性體試樣
[0031]6磁場產生裝置
[0032]7 磁極
[0033]10 XYZ 工作臺
[0034]11 X工作臺
[0035]12 Y工作臺
[0036]13 Z工作臺
[0037]20 XYZ 臂
[0038]21 X 臂
[0039]22 Y 臂
[0040]23 Z 臂
[0041 ]30 Zm軸驅動系統(tǒng)
[0042]40控制部
【具體實施方式】
[0043]以下，一邊參照附圖一邊詳述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。再有，對各附圖所示的相同或同等的構成要素、構件、處理等賦予相同的符號，并適當省略重復的說明。另外，實施方式并不是限定發(fā)明的實施方式而是例示，實施方式中所記載的所有特征或其組合未必限制本發(fā)明的實質性的東西。
[0044]圖1是表示本發(fā)明所涉及的磁場測量裝置整體結構的概略立體圖。在圖1中，具有在Xt軸方向(平行于圖示的XYZ正交3軸當中的X軸)上滑動自如的X工作臺11、配置在X工作臺11上并在Yt軸(平行于XYZ正交3軸當中的Y軸)方向上滑動自如的Y工作臺12、以及配置在Y工作臺12上并在Zt軸(平行于XYZ正交3軸當中的Z軸)方向上滑動自如的Z工作臺13的XYZ工作臺10設置在基臺I上，在Z工作臺13上定位并固定有具有薄板狀的形態(tài)的磁性體試樣5。另外，本發(fā)明所涉及的磁場測量裝置包含控制部40，其控制測量裝置各個部分，以所測量的泄漏磁通為基礎來進行判斷，并算出磁特性及其分布。
[0045]本發(fā)明的成為測量對象的磁性體試樣是指包含=R-T-B系、R-T系那樣的稀土類磁體；Ba鐵氧體、Sr鐵氧體那樣的氧化物磁體；還有磁體那樣的不具有高的矯頑力的軟磁性體。另外，在磁性體試樣的磁化方向相對于薄板狀的試樣的形狀為法線方向的情況下，本發(fā)明可以利用容易的結構來實現(xiàn)，但是在磁化方向為面內(in-plane)的情況下,本發(fā)明也能有效地發(fā)揮功能。
[0046]XYZ工作臺10的驅動方式可以是由電機驅動的方式，也可以是由壓電致動器驅動的方式。XYZ工作臺10的在XY方向上的移動行程只要以覆蓋試樣的測量區(qū)域的方式設定即可。由此，可以測量試樣的全體測量區(qū)域。XYZ工作臺10的在XY方向上的移動行程例如為IOX 10mm。XYZ工作臺10的在Z方向上的移動行程只要設置得比試樣的厚度足夠大即可。由此，可以使磁性體試樣5容易接近于測量部2、磁場產生部6。在本實施方式中,磁場產生部6是通過I個磁極7施加第I方向的磁場來進行大致飽和磁化，并施加與所述第I方向相反的方向的磁場并進行退磁。因此，在本實施方式中磁場產生部6兼?zhèn)涞贗磁場產生部和第2磁場產生部，但是也可以分別設置第I磁場產生部和第2磁場產生部。XYZ工作臺10的在XY方向上的定位分辨率只要設定得比磁性體試樣5的磁疇的大小足夠小即可。由此，微小區(qū)域的泄漏磁通分布測量變得可能。在XY方向上的定位分辨率例如為10nm。XYZ工作臺10的在Z方向上的定位分辨率只要設定得比磁性體試樣5的表面粗糙度足夠小即可。由此，不受表面形態(tài)的影響而起因于試樣的剩磁的泄漏磁通的測量變得可能。
[0047]在基臺I豎立設置并固定有在Zs軸方向(平行于XYZ正交3軸當中的Z軸)上滑動自如的Z臂23，在Z臂23的前面設置有在Xs軸方向(平行于XYZ正交3軸當中的X軸)上滑動自如的X臂21、以及在X臂21的前面設置有在Ys軸方向(平行于XYZ正交3軸當中的Y軸)上滑動自如的Y臂22，在Y臂22的底面設置有支架臂4，在支架臂4的前端底面設置有測量部2。
[0048]XYZ臂20的驅動方式可以是由電機驅動的方式，也可以是由壓電致動器驅動的方式。XYZ臂20的在XY方向上的移動行程只要以覆蓋試樣的測量區(qū)域的方式設定即可。由此，可以測量試樣的全體測量區(qū)域。XYZ臂20的在XY方向上的移動行程例如為100X 100mm。XYZ臂20的在Z方向上的移動行程只要設定得比試樣的厚度足夠大即可。由此，可以使磁性體試樣5容易接近于測量部2。XYZ臂20的在XY方向上的定位分辨率只要設定得比磁性體試樣5的磁疇的大小足夠小即可。由此，微小區(qū)域的磁場分布的測量變得可能。在XY方向上的定位分辨率例如為10nm。XYZ臂20的在Z方向上的定位分辨率只要設定得比磁性體試樣5的表面粗糙度足夠小即可。由此，不受表面形態(tài)影響的磁場分布的測量變得可倉泛。
[0049]XYZ工作臺10和XYZ臂20兩個機構是在磁性體試樣5與測量部2之間的相對的位置關系上做相同動作的機構，但是通過選擇各個機構的不同驅動方式，從而可以以一臺裝置來進行從微小區(qū)域的測量到大面積試樣的測量。例如，可以令XYZ工作臺10的驅動方式為由電機實現(xiàn)的粗動動作，令XYZ臂20的驅動方式為由壓電致動器實現(xiàn)的微動動作。由此，可以由粗動動作進行往試樣中的任意部位的高速移動，并由微動動作來詳細測量微小區(qū)域的剩磁。
[0050]在基臺I豎立設置并固定有在Zm軸方向(平行于XYZ正交3軸當中的Z軸)上滑動自如的Zm軸驅動系統(tǒng)30，在Zm軸驅動系統(tǒng)30的前面設置有磁場產生部6。為了通過磁場產生部6使磁性體試樣5著磁,而向從磁場產生部6向外部福射磁場的磁極7與磁性體試樣5的表面相對的著磁位置(圖1的虛線位置)移動XYZ工作臺10，并通過Zm軸驅動系統(tǒng)30使磁極7充分接近于磁性體試樣5的表面。由此,可以一樣地或者如磁場產生部6的磁極7所具有的模式那樣來使磁性體試樣5著磁。
[0051]圖2是表示磁性體試樣5的矯頑力分布測量動作的流程圖。首先，通過XYZ工作臺和Zm軸驅動系統(tǒng)使磁性體試樣5向著磁位置(圖1的虛線位置)移動(stepl)。接著，由磁場產生裝置6從磁極7福射磁場并使磁性體試樣5在正方向(例如磁性體試樣上面成為N極的方向)上著磁(step2)。此時,從磁極7福射的磁場具有為了使磁性體試樣5飽和著磁的足夠的強度(例如6400kA/m)，并且是不具有空間性分布的一樣的磁場。
[0052]在step3中，使磁性體試樣5在與step2中的著磁方向相反的方向上著磁。此時，從磁極7福射的磁場是不具有空間性分布的一樣的磁場。另外，由于磁場強度在以后的工序中一邊漸增至磁性體試樣5的矯頑力一邊重復著磁.測量，因此只要為比所預想的矯頑力大的值(例如160kA/m)即可。接著，通過XYZ工作臺和Zm軸驅動系統(tǒng)使磁性體試樣5向測量位置移動(step4)。
[0053]使XYZ工作臺10移動并使磁性體試樣5與測量部2的相對位置變化(step5)，由測量部2測量磁性體試樣5的磁場(step6)。再有，磁性體試樣5與測量部2的相對位置可以由XYZ臂20變化。重復由該XYZ工作臺10 (XYZ臂20)實現(xiàn)的移動和由測量部2實現(xiàn)的測量直至測量完測量區(qū)域的全部區(qū)域為止(step7)。
[0054]在測量完測量區(qū)域的全部區(qū)域之后，由控制部40分析所測量的泄漏磁通分布圖，并判斷表示通過對薄板狀磁性體試樣施加矯頑力相當?shù)拇艌龆霈F(xiàn)的圖案的區(qū)域，并將該區(qū)域的矯頑力作為在step3中所施加的磁場強度(step8)。該矯頑力判斷圖形的細節(jié)在后面敘述。
[0055]若在step9中不被判斷為測量完全體測量區(qū)域的矯頑力分布，則通過XYZ工作臺和Zm軸驅動系統(tǒng)使磁性體試樣5移動至著磁位置(圖1的虛線位置)(SteplO)，在增加著磁(磁場產生)輸出(stepll)之后再次重復著磁、測量、分析(step3~8)。再有，著磁輸出的增量只要由磁性體試樣5的磁特性決定即可，只要在方形度(Squareness)高且退磁曲線在矯頑力近旁發(fā)生急劇變化那樣的試樣的情況下為小的值(例如160kA/m)即可。
[0056]圖3是前述矯頑力分布測量動作中所使用的磁性體試樣5的磁化-磁場曲線的例示。磁性體試樣5是由派射法制作的大小為6mmX6mm、厚度為10nm的Nd2Fel4B薄膜。磁化-磁場曲線的測量由VSM進行,磁場相對于薄膜試樣的表面垂直地施加。
[0057]磁性體試樣5的矯頑力為1120kA/m的結果可以從磁化-磁場曲線讀出。即，可以認為磁性體試樣5中的一半的磁化在外部磁場1120kA/m下反轉。
[0058]圖4是由在前述圖2的流程圖中所示的矯頑力分布測量動作所得到的磁性體試樣5的泄漏磁通分布圖的例不。磁性體試樣5最初在正方向上施加6400kA/m的磁場(6400kA/m)之后測量試樣表面的泄漏磁通分布,接著,在負方向上施加160kA/m的磁場(160kA/m)之后測量表面的泄漏磁通分布。此外，一邊將在負方向上施加的磁場每次160kA/m增加至1600kA/m —邊重復測量。此外，在負方向上施加大的磁場(2400kA/m、6400kA/m)下確認在試樣表面的泄漏磁通分布上無變化。最后測量在正方向上施加了 6400kA/m的磁場的試樣，并確認與最初狀態(tài)相同的測量區(qū)域得以測量(6400kA/m)。
[0059]表1是由在所述圖 2的流程圖中所示的矯頑力分布測量動作而得到的磁性體試樣5的泄漏磁通的平均值與施加磁場的關系。在此，泄漏磁通的平均值是指就從前述圖4所例示的泄漏磁通分布圖所示的各點(XY:0.1 μ m間距)而得到的磁通密度的絕對值而言表示圖中所有點的平均值。
[0060][表 I]
[0061]
【權利要求】
1.一種磁場測量裝置，其特征在于: 是一種測量磁性體試樣的矯頑力的磁場測量裝置， 具備: 第I磁場產生部，其對所述磁性體試樣施加第I方向的外部磁場來進行大致飽和磁化； 第2磁場產生部，其對所述磁性體試樣施加與所述第I方向相反的反方向的磁場來進行退磁； 測量部，其測量起因于被所述第2磁場產生部退磁后的所述磁性體試樣的剩磁的泄漏磁通；以及 矯頑力判定部，其控制所述第I和第2磁場產生部以及所述測量部的動作，得到依次變更所述反方向的磁場的大小時的所述泄漏磁通，并以該泄漏磁通最大時的所述磁場大小為基礎作為所述磁性體試樣的矯頑力而輸出。
2.如權利要求1所述的磁場測量裝置，其特征在于: 所述第I磁場產生部兼?zhèn)渌龅?磁場產生部的功能。
3.如權利要求1所述的磁場測量裝置，其特征在于: 所述第2磁場產生部對所述磁性體試樣施加一樣的磁場。
【文檔編號】G01R33/12GK104081218SQ201280068265
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年12月13日 優(yōu)先權日:2012年1月26日
【發(fā)明者】鈴木健一, 近松努, 小川昭雄, 崔京九, 橋本龍司 申請人:Tdk株式會社