高通量筛选软磁材料磁导率的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置及方法。所述高通量筛选软磁材料磁导率的装置包括：测试探头，所述测试探头包括谐振电路，所述谐振电路的谐振频率和反射参数能够被待测样品影响而发生变化；矢量网络分析仪，其与所述测试探头电连接，并用于测量所述谐振电路的谐振频率和反射参数；数据处理机构，其至少用于对接收的多组谐振频率和反射参数进行处理，并获得待测样品的磁导率；三维移动平台，其至少用于放置待测样品，并以指定姿态将待测样品移动至指定的测试位置，同时测量所述待测样品与测试探头之间的距离。本发明专利技术可以实现待测样品的高通量实时测量，对于多个样品可以实现连续、无损的快速检测，且具有较高的分辨率与灵敏度。的分辨率与灵敏度。的分辨率与灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
高通量筛选软磁材料磁导率的装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种磁导率测试装置，特别涉及一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置及方法，属于测试设备


技术介绍

[0002]磁性薄膜材料由于其尺寸小、频率响应高等特点，而被广泛应用在信息存储、电磁兼容、磁传感器和微波通讯等领域。磁导率是磁性薄膜材料重要的技术指标之一，对于设计和研制高性能的磁性器件非常关键。基于磁导率的有效检测，会直接关系到产品性能、成本、使用寿命、甚至产品安全。因此，准确可靠地测量磁导率具有重要意义。
[0003]目前，测量磁性薄膜材料磁导率的方法大致可以分为三类：谐振腔法、感应线圈法和传输/反射法。谐振腔法是将样品置于密闭谐振腔体中的电场最小和磁场最大处，根据放入前后其谐振频率f和品质因数Q值的变化来确定磁导率。谐振腔是由传输线闭合而构成。感应线圈法的测试装置由一个驱动线圈和一个感应线圈组成，基于法拉第电磁感应定律，磁性样品的插入会引起磁通量的变化导致感应电压发生变化，感应电压大小与材料性能密切相关，从而可推算出材料的磁导率。传输/反射法是一种单端口反射或双端口传输线法，将样品及其传感器视为单口或双口网络，通过提取样品插入前后，反射系数或散射参数的变化，反推出样品的磁导率。
[0004]上述三种方法，都是将样品插入测量夹具的内部，视为传输线的一部分来测量磁导率，这就严重限制了样品的形状和大小，且不适用于梯度薄膜的测量。由于谐振腔法具有高精度、高灵敏度和低成本的优势，通常是优选的。但是，谐振腔法只能用于点频测量，要测量多频点则必须制作多个不同的腔体，且操作和分析都比较复杂，不能用于高通量。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置及方法，以克服现有技术中的不足。
[0006]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0007]本专利技术实施例提供了一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置，包括：
[0008]测试探头，所述测试探头包括谐振电路，所述谐振电路具有指定的谐振频率和反射参数，而当待测样品靠近所述测试探头且所述待测样品与测试探头之间具有指定距离时，所述谐振电路的谐振频率和反射参数能够被待测样品影响而发生变化；
[0009]矢量网络分析仪，其与所述测试探头电连接，并用于测量所述谐振电路的谐振频率和反射参数，并将测量的谐振频率和反射参数发送至数据处理机构；
[0010]数据处理机构，其与所述矢量网络分析仪电连接，并至少用于对接收的多组谐振频率和反射参数进行处理，并获得待测样品的磁导率；
[0011]三维移动平台，其至少用于放置待测样品，并以指定姿态将待测样品移动至指定的测试位置，同时测量所述待测样品与测试探头之间的距离。
[0012]本专利技术实施例提供了一种高通量筛选软磁材料磁导率的方法，其包括：
[0013]提供所述高通量筛选软磁材料磁导率的装置，调节电容使谐振电路的谐振频率和反射参数调节为预设值；
[0014]将高通量样品库放在三维移动平台上，通过移动样品台而依次将样品库位于测试探头下方的预设位置处，以矢量网络分析仪采集样品库不同测试区域谐振电路的谐振频率和反射参数；
[0015]以数据处理机构对矢量网络分析仪采集的谐振频率和反射参数进行处理，从而获得样品库不同测试区域的磁导率，绘制出磁导率性能图；
[0016]对样品库不同测试区域进行成分测试，得到高通量样品库的成分图；
[0017]将磁导率性能图与成分图进行比对，筛选出高磁导率对应的成分。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下优点：
[0019]1)本专利技术实施例提供的一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置，结构简单，使用和操作方便；
[0020]2)本专利技术实施例提供的一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置，可以实现待测样品的高通量实时测量，对于多个样品或高通量制备的梯度薄膜可以实现连续、无损的快速检测，且具有较高的分辨率与灵敏度；
[0021]3)本专利技术实施例提供的一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置的测量频率范围大，可以测量任意频率(高频和低频)下的磁导率；
[0022]4)本专利技术实施例提供的一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置可以适配不同形状和大小的待测样品，制样要求简单。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本专利技术一典型实施案例中提供的一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置的结构示意图；
[0025]图2是本专利技术一典型实施案例中提供的一种测试探头的谐振电路的原理结构示意图；
[0026]图3是本专利技术实施例1中两种不同磁导率的铁氧体片的测试结果；
[0027]图4是本专利技术实施例2中一种FeCoB梯度膜的Fe含量分布；
[0028]图5是本专利技术实施例2中磁导率μ和谐振频率f的关系；
[0029]图6是本专利技术实施例2中一种FeCoB多组元梯度薄膜测试结果。
具体实施方式
[0030]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0031]本专利技术实施例提供了一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置，包括：
[0032]测试探头，所述测试探头包括谐振电路，所述谐振电路具有指定的谐振频率和反射参数，而当待测样品靠近所述测试探头且所述待测样品与测试探头之间具有指定距离时，所述谐振电路的谐振频率和反射参数能够被待测样品影响而发生变化；
[0033]矢量网络分析仪，其与所述测试探头电连接，并用于测量所述谐振电路的谐振频率和反射参数，并将测量的谐振频率和反射参数发送至数据处理机构；
[0034]数据处理机构，其与所述矢量网络分析仪电连接，并至少用于对接收的多组谐振频率和反射参数进行处理，并获得待测样品的磁导率；
[0035]三维移动平台，其至少用于放置待测样品，并以指定姿态将待测样品移动至指定的测试位置，同时测量所述待测样品与测试探头之间的距离。
[0036]在一具体实施方式中，所述谐振电路包括第一电容、第二电容和电感线圈，其中，所述第一电容和第二电容串联连接，所述电感线圈与所述第一电容、第二电容中的一者并联。
[0037]在一具体实施方式中，所述第一电容和第二电容均为可调电容。
[0038]在一具体实施方式中，所述第一电容和第二电容的电容量相同或不同。
[0039]在一具体实施方式中，所述电感线圈包括直线、平面线圈、微带线中的任意一种，但不限于此。
[0040]在一具体实施方式中，所述谐振电路的一端与矢量网络分析仪连接，另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通量筛选软磁材料磁导率的装置，其特征在于包括：测试探头，所述测试探头包括谐振电路，所述谐振电路具有指定的谐振频率和反射参数，而当待测样品靠近所述测试探头且所述待测样品与测试探头之间具有指定距离时，所述谐振电路的谐振频率和反射参数能够被待测样品影响而发生变化；矢量网络分析仪，其与所述测试探头电连接，并用于测量所述谐振电路的谐振频率和反射参数，并将测量的谐振频率和反射参数发送至数据处理机构；数据处理机构，其与所述矢量网络分析仪电连接，并至少用于对接收的多组谐振频率和反射参数进行处理，并获得待测样品的磁导率；三维移动平台，其至少用于放置待测样品，并以指定姿态将待测样品移动至指定的测试位置，同时测量所述待测样品与测试探头之间的距离。2.根据权利要求1所述高通量筛选软磁材料磁导率的装置，其特征在于：所述谐振电路包括第一电容、第二电容和电感线圈，其中，所述第一电容和第二电容串联连接，所述电感线圈与所述第一电容、第二电容中的一者并联。3.根据权利要求2所述高通量筛选软磁材料磁导率的装置，其特征在于：所述第一电容和第二电容均为可调电容。4.根据权利要求2所述高通量筛选软磁材料磁导率的装置，其特征在于：所述第一电容和第二电容的电容量相同或不同。5.根据权利要求2所述高通量筛选软磁材料磁导率的装置，其特征在于：所述电感线圈包括直线、平面线圈、微带线中的任意一种。6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚冰楠，王军强，许巍，陈霄，李傲，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：