一种用于研究应力和磁记忆效应关系的装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于无损检测领域，提供一种用于研究应力和磁记忆效应关系的装置，包括固定台，所述固定台上安装有待测铁磁器件，所述固定台可对所述待测铁磁器件拉伸和压缩，所述装置还包括激光发射器、起偏器、光学聚焦透镜组件、检偏器和光敏元件，所述激光发射器发出激光经过起偏器，变成线偏振激光，所述线偏振激光经过所述光学聚焦透镜组件后，聚焦照射到待测铁磁器件表面，经反射，反射激光通过所述光学聚焦透镜组件聚焦后经过检偏器照射到所述光敏元件上。本发明专利技术利用磁光克尔效应的优点，可以用于研究铁磁材料中应力和磁记忆现象的关系，也可以应用于裂纹检测。本发明专利技术装置抗干扰强，同时也避免了使用柔性基底和磁性薄膜间接测量造成的系统误差。

【技术实现步骤摘要】
一种用于研究应力和磁记忆效应关系的装置
本专利技术属于无损检测
，尤其涉及一种用于研究应力和磁记忆效应关系的装置。
技术介绍
现有应力无损检测方案较多，根据金属磁记忆(MetalMagneticMemory,MMM)效应对铁磁器件进行应力无损检测是一种新兴方法。这种磁记忆效应是铁磁金属在地磁场和周期载荷或者应力的共同作用下，产生自发磁化以及自发漏磁场(Self-MagneticLeakageField,SMLF)的自然现象。现有的利用磁记忆效应来检测应力的无损检测装置或者仪器，一般利用磁敏元件来读取自发漏磁场。这种方案一定程度上能获取铁磁器件的应力信息，但是实际上，磁敏元件能检测到的是铁磁器件的自发磁化强度M在空气中形成的磁场H。这个磁场H受多个因素影响，比较明显的比如地磁场、环境磁场以及铁磁器件整体本身的磁场等。磁光克尔效应和磁光法拉第效应作为自然现象被发现和应用已经很久了，最初磁光克尔效应被用于磁光数据存储领域，后来磁光克尔效应被用于薄膜和超薄膜的磁性研究。其基本原理是，利用偏振激光作为探测工具，入射到磁性薄膜的表面。在磁性薄膜的表面，因为薄膜中的磁化强度M和激光发生电磁相互作用，从磁性薄膜的表面反射的激光的偏振面发生了旋转，并且这个偏转面旋转的角度，和磁化强度M相关。在反射光路中，利用一个检偏器，来检测反射光偏振面的偏转角，这样通过偏转角即可得知磁性薄膜中的磁化强度M的信息。因磁光克尔效应非常灵敏，可以探测原子层的超薄膜的磁性。现有技术中，都是利用磁光克尔效应研究薄膜在外加磁场下的反应和性质，而利用磁光克尔效应来研究应力和磁记忆效应的关系，没有相关文献公开。目前利用磁光克尔效应实现应力检测的技术方案罕见报道，只是存在一种间接测量方案：采用柔性基底并外加磁性镀膜，来模拟待测器件的形变，然后利用磁光克尔效应来检测磁性镀膜的磁性变化，间接地计算柔性基底和其下待测器件的形变以及应力。这种方案的缺点在于：其实际测量的是柔性基底上的磁性薄膜的磁异常，而不是实际的待测器件的磁信号本身；同时它有应变片法同样的局限性，也就是只能测量从检测开始的应力变化，而不能测量检测之前已经积累了的应力；再者，上述的地磁场、环境磁场以及器件本身的磁场等对柔性基底上的磁性薄膜的影响，同样存在。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种用于研究应力和磁记忆效应关系的装置，旨在解决现有磁敏元件检测方案易受干扰，且测量结果是磁场H而不是磁化强度M的问题，以及现有的磁光克尔效应应力检测方案中的非直接检测的问题。本专利技术采用如下技术方案：所述装置包括采用无磁性金属材料制作的固定台，所述固定台上安装有待测铁磁器件，所述固定台可对所述待测铁磁器件拉伸和压缩，所述装置还包括激光发射器、起偏器、光学聚焦透镜组件、检偏器和光敏元件，所述激光发射器发出激光经过起偏器，变成线偏振激光，所述起偏器偏振角度可调，所述线偏振激光经过所述光学聚焦透镜组件后，聚焦照射到待测铁磁器件表面，经反射，反射激光通过所述光学聚焦透镜组件聚焦后经过检偏器照射到所述光敏元件上，其中所述检偏器的旋转角度可调。本专利技术的有益效果是：相较于现有磁光克尔效应应力检测方案，首先，本专利技术直接检测铁磁器件中的磁化强度M，避免了柔性基底和磁性薄膜造成的测量系统误差；同时，因为其测量的是铁磁器件中的磁化强度M，所以得出的结果是个绝对值，而不是类似采用应变片所得结果是个相对值。相较于现有利用磁敏元件磁记忆应力无损检测方案，利用磁光克尔效应的测量所得数据具有局域性(locality)，如果采用磁敏元件的话，不能隔绝地磁场、环境磁场等对磁敏元件的影响；同时因为磁敏元件本身的尺寸，以及提离值等的影响，所测得的磁场，一般是一定表面范围内的自发漏磁场信号，和地磁场、环境信号的综合；因此，这个所得的磁场信号其实也不是单纯的自发漏磁场信号；而利用磁光克尔效应所得的信号，仅仅来源于探测激光光斑所在的磁性薄膜，保证了信号来源的局域性，排除了环境以及邻域信号的影响，十分有利于提高检测分辨率。另外，本专利技术还可以应用于裂纹检测，利用磁敏元件来检测微裂纹时，因为提离值和上述的非局域性，以及磁敏元件的检测极限等，过于微小的裂纹难以被检测到；但是本专利技术采用聚焦激光，探测光斑可以非常微小，达到微米级；由于裂纹处的表面光反射发生剧烈的变化，因此，其反射的光强本身就是个很好的裂纹检测信号，结合裂纹两边的磁化方向翻转，本方案更容易对裂纹进行检测和表征。附图说明图1是本专利技术第一实施例提供的用于研究应力和磁记忆效应关系的装置的结构图；图2是本专利技术第二实施例提供的用于研究应力和磁记忆效应关系的装置的结构图；图3是待测铁磁器件的一种结构图；图4是固定台的一种结构图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例利用磁光克尔效应的优点，可以用于研究铁磁材料中应力和磁记忆现象的关系。本装置包括采用固定台，所述固定台上安装有待测铁磁器件，所述固定台可对所述待测铁磁器件拉伸和压缩，用于对所述待测铁磁器件产生应力。本装置还包括激光发射器、起偏器、光学聚焦透镜组件、检偏器和光敏元件。在发射光路上，所述激光发射器发出激光经过起偏器，变成线偏振激光，所述起偏器偏振角度可调，所述线偏振激光经过所述光学聚焦透镜组件后，聚焦照射到待测铁磁器件表面，所述待测铁磁器件安装固定在一个可以拉伸和压缩待测铁磁器件的固定台上，在待测铁磁器件中产生应力激励，方便研究应力和磁化强度的关系。为避免这个固定台本身磁场对待测铁磁器件影响，所述固定台采用无磁性的金属制作。在反射光路上，经待测铁磁器件表面反射，反射激光通过所述光学聚焦透镜组件聚焦后经过检偏器照射到所述光敏元件上，其中所述检偏器的旋转角度可调，具体实现时，将所述检偏器安装在步进马达上，由通过控制步进马达旋转，调整检偏器的角度。测量中，在读取光敏元件上的光强的同时，也得出反射光的偏振面旋转角度信息。本实施例中，所述光学聚焦透镜组件聚焦入射的线偏振激光到待测铁磁器件表面，同时也将经待测铁磁器件表面反射的反射激光聚焦照射到检偏器上。具体实现时，所述光学聚焦透镜组件可采用两片聚焦透镜或者单片聚焦透镜实现，下面列举两个具体实施例以说明。实施例一：图1示出了本专利技术实施例提供的用于研究应力和磁记忆效应关系的装置的结构，为了便于说明仅示出了与本专利技术实施例相关的部分。本实施例提供的用于研究应力和磁记忆效应关系的装置包括采用无磁性金属材料制作的固定台1，所述固定台1上安装有待测铁磁器件2，所述固定台可对所述待测铁磁器件2拉伸和压缩，所述装置还包括激光发射器3、起偏器4、第一聚焦透镜51和第二聚焦透镜52、检偏器6和光敏元件7。所述激光发射器3发出激光经过起偏器4，变成线偏振激光，所述起偏器偏振角度可调，所述线偏振激光经过所述第一聚焦透镜51后，聚焦照射到待测铁磁器件2表面，经反射，反射激光通过所述第二聚焦透镜52聚焦后经过检偏器6照射到所述光敏元件7上。实施例二：图2示出了本专利技术实施例提供的用于研究应力和磁记忆效应关系的装置的结构，为了便于说明仅示出了与本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于研究应力和磁记忆效应关系的装置，其特征在于，所述装置包括采用无磁性金属材料制作的固定台，所述固定台上安装有待测铁磁器件，所述固定台可对所述待测铁磁器件拉伸和压缩，所述装置还包括激光发射器、起偏器、光学聚焦透镜组件、检偏器和光敏元件，所述激光发射器发出激光经过起偏器，变成线偏振激光，所述起偏器偏振角度可调，所述线偏振激光经过所述光学聚焦透镜组件后，聚焦照射到待测铁磁器件表面，经反射，反射激光通过所述光学聚焦透镜组件聚焦后经过检偏器照射到所述光敏元件上，其中所述检偏器的旋转角度可调。

【技术特征摘要】
1.一种用于研究应力和磁记忆效应关系的装置，其特征在于，所述装置包括采用无磁性金属材料制作的固定台，所述固定台上安装有待测铁磁器件，所述固定台可对所述待测铁磁器件拉伸和压缩，所述装置还包括激光发射器、起偏器、光学聚焦透镜组件、检偏器和光敏元件，所述激光发射器发出激光经过起偏器，变成线偏振激光，所述起偏器偏振角度可调，所述线偏振激光经过所述光学聚焦透镜组件后，聚焦照射到待测铁磁器件表面，经反射，反射激光通过所述光学聚焦透镜组件聚焦后经过检偏器照射到所述光敏元件上，其中所述检偏器的旋转角度可调。2.如权利要求1所述用于研究应力和磁记忆效应关系的装置，其特征在于，所述光学聚焦透镜组件分为第一聚焦透镜和第二聚焦透镜，所述线偏振激光经过所述第一聚焦透镜后，聚焦照射到待测铁磁器件表面，经反射，反射激光通过所述第二聚焦透镜聚焦后经过检偏器照射到所述光敏元件上。3.如权利要求2所述用于研究应力和磁记忆效应关系的装置，其特征在于，所述光学聚焦透镜组件为一块聚焦透镜，且位于所述待测铁磁器件正上方，所述装置还包括反射镜，所述线偏振激光经过所述反射镜反射后照射到所述聚焦透镜，然后聚焦照射到待测铁磁器件表面，经反射，反射激光通过所述聚焦透镜聚焦后经过检偏器照射到所述光敏元件上；或者所述线偏振激光经过所述聚焦透镜聚焦照射到待测铁磁器件表面，经反射，反射激光通过所述反射镜反射，然后经过所述聚焦透镜聚焦，经过检偏器照射到所述光敏元件上。4.如权利要求1-3任一项所述用于研究...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢永雄，阮鸥，吴路明，
申请(专利权)人：西红柿科技武汉有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42