KR102322894B1

KR102322894B1 - Self-hysteresis curve continuous measurement apparatus using permanent magnet

Info

Publication number: KR102322894B1
Application number: KR1020170133924A
Authority: KR
Inventors: 김호섭; 최철진; 하동우
Original assignee: 한국전기연구원; 한국재료연구원
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2021-11-05
Also published as: KR20190042235A

Abstract

본 발명은, 영구자석을 이용한 자기이력곡선 연속 측정장치에 있어서, 조성경사형 박막이 연속이동 가능하도록 상기 조성경사형 박막을 공급 및 회수하는 공급부 및 회수부와; 상기 조성경사형 박막이 지나가는 영역에 상기 조성경사형 박막과 접촉되지 않도록 이격된 상태로 설치되며, 상기 조성경사형 박막에 자기장을 인가하는 N극 및 S극으로 이루어진 영구자석부재와; 상기 영구자석부재와 상기 조성경사형 박막 간의 거리를 조절하고, 상기 조성경사형 박막과 근접하는 상기 영구자석부재의 영역 중 N극 및 S극이 교대로 근접하도록 상기 영구자석부재를 상기 조성경사형 박막의 길이방향을 따라 수직으로 배치하고, 상기 조성경사형 박막의 표면에 수직 또는 수평으로 자기장을 가할 수 있도록 구동시키는 자석구동부와; 상기 조성경사형 박막이 지나가는 영역에 설치되어 상기 영구자석부재의 자기장에 의한 상기 조성경사형 박막의 자화도를 일정간격으로 스캔하는 홀프로브센서를 포함하는 것을 기술적 요지로 한다. 이에 의해 영역마다 서로 상이한 조성비가 연속적으로 분포된 조성경사형 박막을 비접촉 상태로 상이한 조성비의 자성재료를 연속적으로 자기 특성을 측정하여 최적의 자성재료 조성비를 선택할 수 있다.The present invention provides an apparatus for continuously measuring a hysteresis curve using a permanent magnet, comprising: a supply unit and a recovery unit for supplying and recovering the compositionally inclined thin film so that the compositionally inclined thin film can be continuously moved; a permanent magnet member comprising an N pole and an S pole for applying a magnetic field to the compositionally inclined thin film and installed in a spaced state so as not to contact the compositionally inclined thin film in a region through which the compositionally inclined thin film passes; Adjust the distance between the permanent magnet member and the compositionally inclined thin film, and set the permanent magnet member such that the N pole and the S pole in the region of the permanent magnet member adjacent to the compositionally inclined thin film alternately approach the length of the compositionally inclined thin film. a magnet driving unit disposed vertically along the direction and driving to apply a magnetic field vertically or horizontally to the surface of the compositionally inclined thin film; A technical gist of the invention is to include a Hall probe sensor installed in a region through which the compositionally inclined thin film passes and scans the magnetization of the compositionally inclined thin film by the magnetic field of the permanent magnet member at regular intervals. Accordingly, it is possible to select an optimal composition ratio of a magnetic material by continuously measuring magnetic properties of magnetic materials having different composition ratios in a non-contact state on a compositionally inclined thin film in which composition ratios different from each other are continuously distributed in each region.

Description

{Self-hysteresis curve continuous measurement apparatus using permanent magnet}

본 발명은 영구자석을 이용한 자기이력곡선 연속 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영역마다 서로 상이한 조성비가 연속적으로 분포된 조성경사형 박막을, 비접촉 상태에서 상이한 조성비를 가지는 자성재료의 자기특성을 연속적으로 측정하여 최적의 자성재료 조성비를 선택할 수 있는 영구자석을 이용한 자기이력곡선 연속 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous magnetic hysteresis curve measuring apparatus using a permanent magnet, and more particularly, continuously measuring the magnetic properties of a composition ratio of a magnetic material having a different composition ratio in a non-contact state in a compositionally inclined thin film in which composition ratios different from each other are continuously distributed in each area. It relates to a continuous magnetic hysteresis curve measuring device using a permanent magnet that can select the optimal composition ratio of magnetic materials by measuring with

자성재료를 기판에 증착하여 박막을 제조하는 방법에는 여러 가지 방법이 사용되고 있는데, 크게 물리적 방법(PVD, physical vapor deposition)과 화학적 방법(CVD, chemical vapor deposition)으로 나눌 수 있다. PVD의 대표적인 증착법으로는 PLD 증착법, 스퍼터링 증착법 및 증발 증착법이 존재한다.Various methods are used to manufacture a thin film by depositing a magnetic material on a substrate, and can be largely divided into a physical method (PVD) and a chemical method (CVD). Representative deposition methods of PVD include PLD deposition, sputtering deposition, and evaporation deposition.

PLD 증착법(pulsed laser deposition)은 자성재료 타겟에 고에너지 레이저를 입사시켜 순간적인 플라즈마를 형성하고 입자들이 방사되어 기판에 증착되는 방법이다. 이 방법의 장점은 조성비에 맞게 제조된 타겟을 사용하므로 증착시 조성비를 조절할 필요가 없으나, 증착면적이 작으므로 산업적으로 사용되기 힘들고 연구소 및 학교에서 실험용 위주로만 사용된다.PLD deposition (pulsed laser deposition) is a method in which a high-energy laser is incident on a magnetic material target to form an instantaneous plasma, and particles are emitted and deposited on a substrate. The advantage of this method is that it is not necessary to adjust the composition ratio during deposition because a target manufactured according to the composition ratio is used.

스퍼터링 증착법(sputtering deposition)인 경우 불활성 가스의 원자를 이온화시켜 전기장에 의해 가속시키고 타겟과 충돌시켜 운동량 교환에 의하여 타겟의 물질을 떼어낸 뒤 기판에 입사시키는 증착법이다. 스퍼터링 증착법의 경우 단위면적당 증착률은 작으나 대면적이 가능하므로 산업화하기에 유리하다. 그러나 후술하는 증발 증착법에 비해서는 10배 정도 생산력이 떨어진다. 조성비에 맞게 제조된 타겟을 사용하므로 증착시 조성비 조절을 할 필요가 없다.In the case of sputtering deposition, it is a deposition method in which atoms of an inert gas are ionized, accelerated by an electric field, collided with a target, and then the material of the target is removed by momentum exchange, and then is incident on the substrate. In the case of the sputtering deposition method, although the deposition rate per unit area is small, it is advantageous for industrialization because a large area is possible. However, the productivity is about 10 times lower than that of the evaporation deposition method, which will be described later. Since a target manufactured according to the composition ratio is used, there is no need to adjust the composition ratio during deposition.

증발 증착법(evaporation depostion)은 물질 간 서로 다른 온도에 따른 증기압을 이용한 것으로, 이러한 자연 현상을 이용하여 다원자 화합물을 제조할 때 조성비를 조절하기 위해 구성원자수에 해당하는 온도를 조절하여 증착을 이룬다.Evaporation deposition uses vapor pressure according to different temperatures between materials, and when a polyatomic compound is manufactured using this natural phenomenon, the temperature corresponding to the number of atoms is adjusted to adjust the composition ratio to achieve deposition.

이와 같은 종래의 증착법을 이용할 경우 기판에 증착되는 자성재료의 성분비를 별도로 조절하지 않고, 정해진 성분비를 지속적으로 증착하여 영역에 관계없이 균일한 조성비로 자성재료가 도포된다. 이렇게 기판에 자성재료가 도포되어 이루어진 박막의 자기적 성질을 측정하기 위하여 물성특성장치를 이용하였다. 종래의 자기적 특성을 측정하는 방법인 물성특성측정장치(PPMS, physical property measurement system)는 전자석 또는 초전도 자석을 구비하여 극저온 및 고자기장 환경에서 전기적 특성, 자기적 특성, 열 특성을 측정할 수 있는 장치를 말한다.In the case of using such a conventional deposition method, the magnetic material is applied in a uniform composition ratio regardless of the area by continuously depositing a predetermined composition ratio without separately controlling the composition ratio of the magnetic material deposited on the substrate. In order to measure the magnetic properties of the thin film formed by applying a magnetic material to the substrate in this way, a physical property device was used. A physical property measurement system (PPMS), a conventional method for measuring magnetic properties, is equipped with an electromagnet or a superconducting magnet to measure electrical properties, magnetic properties, and thermal properties in cryogenic and high magnetic field environments. say the device.

하지만 자성재료의 신물질을 개발하기 위해 종래에 사용되는 증착법 및 물성 특성장치를 이용할 경우 한 번의 증착 실험으로 단일 조성비로 이루어진 박막만 얻을 수밖에 없으며, 다양한 조성비에 대한 자기적 특성을 조사하기 위해서는 다양한 조성비의 박막 제조 및 기존에 사용되는 물성특성측정장치를 이용하여 상당량의 실험횟수와 측정이 필요하여 신물질을 개발하는 데 많은 시간과 비용이 든다는 문제점이 있다. 또한 전자석을 사용할 경우 전자석이 고가이기 때문제 물성특성장치를 구비하는 데 많은 비용이 소요된다는 단점이 있다.However, in the case of using the deposition method and the device for properties of properties conventionally used to develop new materials for magnetic materials, only a thin film with a single composition ratio can be obtained through a single deposition experiment. There is a problem in that it takes a lot of time and money to develop a new material because it requires a considerable number of experiments and measurements using the thin film production and the physical property measuring device used in the past. In addition, when an electromagnet is used, since the electromagnet is expensive, there is a disadvantage in that it takes a lot of cost to provide a device for properties of physical properties.

대한민국특허청 등록특허 제10-0908066호Korean Intellectual Property Office Registered Patent No. 10-0908066 대한민국특허청 등록특허 제10-1371681호Korean Intellectual Property Office Registered Patent No. 10-1371681 대한민국특허청 등록특허 제10-1323249호Korean Intellectual Property Office Registered Patent No. 10-1323249 대한민국특허청 등록특허 제10-1410831호Korean Intellectual Property Office Registered Patent No. 10-1410831

따라서 본 발명의 목적은, 영역마다 서로 상이한 조성비가 연속적으로 분포된 조성경사형 박막을, 비접촉 상태에서 상이한 조성비를 가지는 자성재료의 자기특성을 연속적으로 측정하여 최적의 자성재료 조성비를 선택할 수 있는 영구자석을 이용한 자기이력곡선 연속 측정장치를 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is a permanent magnet capable of selecting an optimal composition ratio of a magnetic material by continuously measuring the magnetic properties of magnetic materials having different composition ratios in a non-contact state on a compositionally inclined thin film in which composition ratios different from each other are continuously distributed for each region. To provide a continuous measuring device for hysteresis curve using

상기한 목적은, 조성경사형 박막이 연속이동 가능하도록 상기 조성경사형 박막을 공급 및 회수하는 공급부 및 회수부와; 상기 조성경사형 박막이 지나가는 영역에 상기 조성경사형 박막과 접촉되지 않도록 이격된 상태로 설치되며, 상기 조성경사형 박막에 자기장을 인가하는 N극 및 S극으로 이루어진 영구자석부재와; 상기 영구자석부재와 상기 조성경사형 박막 간의 거리를 조절하고, 상기 조성경사형 박막과 근접하는 상기 영구자석부재의 영역 중 N극 및 S극이 교대로 근접하도록 상기 영구자석부재를 상기 조성경사형 박막의 길이방향에 수직으로 배치하고, 상기 조성경사형 박막의 표면에 수직 또는 수평으로 자기장을 가할 수 있도록 구동시키는 자석구동부와; 상기 조성경사형 박막이 지나가는 영역에 설치되어 상기 영구자석부재의 자기장에 의한 상기 조성경사형 박막의 자화도를 일정간격으로 스캔하는 홀프로브센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 영구자석을 이용한 자기이력곡선 연속 측정장치에 의해서 달성된다.The above object includes a supply unit and a recovery unit for supplying and recovering the composition gradient thin film so that the composition gradient thin film can be continuously moved; a permanent magnet member comprising an N pole and an S pole for applying a magnetic field to the compositionally inclined thin film and installed in a spaced state so as not to contact the compositionally inclined thin film in a region through which the compositionally inclined thin film passes; Adjust the distance between the permanent magnet member and the compositionally inclined thin film, and set the permanent magnet member such that the N pole and the S pole in the region of the permanent magnet member adjacent to the compositionally inclined thin film alternately approach the length of the compositionally inclined thin film. a magnet driving unit disposed perpendicular to the direction and driving so as to apply a magnetic field vertically or horizontally to the surface of the compositionally inclined thin film; Continuous measurement of a magnetic hysteresis curve using a permanent magnet, characterized in that it includes a Hall probe sensor installed in an area through which the compositionally inclined thin film passes and scans the magnetization of the compositionally inclined thin film by the magnetic field of the permanent magnet member at regular intervals achieved by the device.

여기서, 상기 영구자석부재는 길이방향을 따라 복수 개의 영구자석이 동일한 극끼리 서로 마주보도록 배치되며, 상기 영구자석 사이에는 금속심이 배치되어 서로 연결되는 것이 바람직하다.Here, the permanent magnet member is preferably arranged so that a plurality of permanent magnets with the same poles face each other along the longitudinal direction, and a metal core is disposed between the permanent magnets to be connected to each other.

또한, 상기 영구자석부재는 상기 조성경사형 박막의 폭방향에 해당하는 측면을 향해 자기장을 인가하도록 배치되며, 상기 조성경사형 박막의 측면과의 거리가 조절되도록 상기 자석구동부가 구동되거나 또는, 상기 영구자석부재는 상기 조성경사형 박막의 두께방향에 해당하는 상면을 향해 자기장을 인가하도록 배치되며, 상기 조성경사형 박막의 상면과의 거리가 조절되도록 상기 자석구동부가 구동되는 것이 바람직하다.In addition, the permanent magnet member is arranged to apply a magnetic field toward a side surface corresponding to the width direction of the composition gradient thin film, and the magnet driving unit is driven to adjust the distance from the side surface of the composition gradient thin film, or the permanent magnet The member is arranged to apply a magnetic field toward the upper surface corresponding to the thickness direction of the compositionally inclined thin film, and it is preferable that the magnet driving unit is driven to adjust the distance from the upper surface of the compositionally inclined thin film.

상기 공급부 및 상기 회수부는 각각 릴(reel)로 이루어지며, 상기 조성경사형 박막은 릴투릴(reel-to-reel) 방식으로 연속이동되고, 상기 영구자석부재는 자장이 1 내지 1.5T인 것이 바람직하다.It is preferable that the supply unit and the recovery unit each consist of a reel, the compositionally inclined thin film is continuously moved in a reel-to-reel manner, and the magnetic field of the permanent magnet member is 1 to 1.5T. .

상기 조성경사형 박막의 길이방향을 따라 1mm 내지 3cm의 간격으로 자기장을 측정하도록 상기 영구자석부재에 상기 조성경사형 박막이 공급되며, 상기 조성경사형 박막은 엔코더(encorder)에 의해 공급 길이를 자동으로 측정하여 단위 길이별로 정확하게 연속이동되는 것이 바람직하다.The composition gradient thin film is supplied to the permanent magnet member to measure a magnetic field at intervals of 1 mm to 3 cm along the longitudinal direction of the composition gradient thin film, and the composition gradient thin film is automatically measured by an encoder by measuring the supply length It is preferable to accurately and continuously move for each unit length.

상술한 본 발명의 구성에 따르면, 영역마다 서로 상이한 조성비가 연속적으로 분포된 조성경사형 박막을, 비접촉 상태에서 상이한 조성비를 가지는 자성재료의 자기특성을 연속적으로 측정하여 최적의 자성재료 조성비를 선택할 수 있다.According to the above-described configuration of the present invention, the optimal composition ratio of the magnetic material can be selected by continuously measuring the magnetic properties of magnetic materials having different composition ratios in a non-contact state of a compositionally inclined thin film in which composition ratios different from each other are continuously distributed in each region. .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기이력곡선 연속 측정장치의 개략도이고,
도 2는 영구자석부재의 사시도이고,
도 3은 영구자석부재의 위치를 나타낸 설명도이고,
도 4는 Fe₁ _- _xCo_x의 조성비에 따른 잔류자화(Mr) 및 보자력(Hc)을 나타낸 그래프이고,
도 5 내지 도 8은 조성경사형 박막의 측정 간격에 따른 자화력을 확인할 수 있는 그래프이다.1 is a schematic diagram of an apparatus for continuously measuring a hysteresis curve according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of a permanent magnet member;
3 is an explanatory view showing the position of the permanent magnet member,
4 is a graph showing the residual magnetization (Mr) and the coercive force (Hc) according to the composition ratio of _{Fe 1} _- _x Co _{x ,}
5 to 8 are graphs for confirming the magnetization force according to the measurement interval of the compositionally inclined thin film.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 영구자석을 이용한 자기이력곡선 연속 측정장치를 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus for continuously measuring a hysteresis curve using a permanent magnet according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 자기이력곡선 연속 측정장치(100)는, 조성경사형 박막(10)의 자화도를 연속적으로 측정하여 자기 특성이 우수한 신물질을 찾는 것이 목적이다. 여기서 조성경사형 박막(10)은 테이프 형상으로 길이방향을 따라 길게 형성된 기판에 복수의 자성재료가 경사형으로 서로 상이한 조성비가 분포되도록 증착되어 형성된 것을 말한다. 이와 같은 자기이력곡선 연속 측정장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 공급부(110), 회수부(120), 영구자석부재(130), 자석구동부(140), 홀프로브센서(150) 및 제어부(160)를 포함한다. 여기서 제어부(160)는 공급부(110), 회수부(120), 자석구동부(140) 및 홀프로브센서(150)에 신호를 전달하여 제어하는 역할을 한다.As shown in FIG. 1 , the apparatus 100 for continuously measuring a hysteresis curve of the present invention continuously measures the magnetization of the compositionally inclined thin film 10 to find a new material having excellent magnetic properties. Here, the composition gradient thin film 10 refers to a tape formed by depositing a plurality of magnetic materials on a substrate elongated in the longitudinal direction to be distributed in different composition ratios in an inclined manner. Such a magnetic hysteresis curve continuous measuring device 100, as shown in Figure 1, the supply unit 110, the recovery unit 120, the permanent magnet member 130, the magnet driving unit 140, the Hall probe sensor 150 and and a control unit 160 . Here, the control unit 160 serves to control by transmitting a signal to the supply unit 110 , the recovery unit 120 , the magnet driving unit 140 , and the Hall probe sensor 150 .

공급부(110) 및 회수부(120)는 테이프 형상으로 이루어지는 조성경사형 박막(10)이 길이방향을 따라 연속이동 가능하도록 조성경사형 박막(10)을 공급 및 회수하는 구성으로, 공급부(110) 및 회수부(120)는 각각 릴(reel)로 이루어지고 이를 통해 조성경사형 박막(10)은 릴투릴(reel-to-reel) 방식으로 연속이동된다. 공급부(110) 및 회수부(120)는 조성경사형 박막(10)의 양단부에 각각 결합되며, 공급부(110) 및 회수부(120)의 회전을 통해 조성경사형 박막(10)이 이동하여 영구자석부재(130)가 배치되는 영역에 공급된다.The supply unit 110 and the recovery unit 120 are configured to supply and recover the composition gradient thin film 10 so that the composition gradient thin film 10 having a tape shape can be continuously moved along the longitudinal direction, and the supply unit 110 and the recovery part Each part 120 is made of a reel (reel), through which the composition gradient thin film 10 is continuously moved in a reel-to-reel method. The supply unit 110 and the recovery unit 120 are respectively coupled to both ends of the composition gradient thin film 10, and the composition gradient thin film 10 moves through the rotation of the supply unit 110 and the recovery unit 120, so that the permanent magnet member It is supplied to the area where 130 is placed.

여기서 조성경사형 박막(10)은 길이방향을 따라 1mm 내지 3cm의 간격으로 자기장을 측정하도록 영구자석부재(130) 영역에 조성경사형 박막(10)이 공급된다. 즉 조성경사형 박막(10)은 1mm 내지 3cm 간격으로 이동한 후 자기장을 측정하고, 그 다음 다시 1mm 내지 3cm 간격으로 이동한 후 자기장을 측정할 수 있다. 이때 조성경사형 박막(10)은 공급부(110)와 회수부(120) 사이에 설치되는 엔코더(encorder, 170)에 의해 공급 길이를 자동으로 측정하여 단위 길이별로 정확하게 연속이동되는 것이 바람직하다.Here, the compositionally inclined thin film 10 is supplied with the compositionally inclined thin film 10 to the area of the permanent magnet member 130 to measure the magnetic field at intervals of 1 mm to 3 cm along the longitudinal direction. That is, the composition gradient thin film 10 can measure the magnetic field after moving at intervals of 1 mm to 3 cm, and then measure the magnetic field after moving at intervals of 1 mm to 3 cm again. At this time, it is preferable that the composition gradient thin film 10 is accurately continuously moved for each unit length by automatically measuring the supply length by an encoder 170 installed between the supply unit 110 and the recovery unit 120 .

영구자석부재(130)는 조성경사형 박막(10)의 자화도를 측정하도록 조성경사형 박막(10)에 자기장을 인가하는 구성으로, N극 및 S극으로 이루어진다. 이러한 영구자석부재(130)는 조성경사형 박막(10)이 지나가는 영역에 조성경사형 박막(10)과 접촉되지 않도록 이격된 상태로 설치된다. 이때 영구자석부재(130)는 자장이 1 내지 1.5T(tesla)인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 시중에 판매되는 일반적인 영구자석의 경우 1T보다 한참 낮은 자장을 형성하는데, 본 발명의 연속 측정장치(10)를 용이하게 구동하기 위해서는 슈퍼마그넷(super magnet)에 해당하는 1 내지 1.5T 자장의 영구자석부재(130)를 사용하는 것이 바람직하다.The permanent magnet member 130 is configured to apply a magnetic field to the compositionally inclined thin film 10 to measure the magnetization of the compositionally inclined thin film 10 , and has an N pole and an S pole. The permanent magnet member 130 is installed in a spaced state so as not to contact the compositionally inclined thin film 10 in the region through which the compositionally inclined thin film 10 passes. At this time, it is preferable to use the permanent magnet member 130 having a magnetic field of 1 to 1.5T (tesla). In the case of a general permanent magnet sold on the market, a magnetic field much lower than 1T is formed. In order to easily drive the continuous measuring device 10 of the present invention, a permanent magnet with a magnetic field of 1 to 1.5T corresponding to a super magnet. It is preferred to use member 130 .

도 2에 도시된 바와 같이 영구자석부재(130)는 길이방향을 따라 복수 개의 영구자석(131)이 동일한 극끼리 서로 마주보도록 배치되며, 영구자석(131) 사이에는 금속심(133)이 배치되어 서로 연결된다. 즉 N극 및 S극으로 이루어진 영구자석(131)이 배치될 때 N극은 N극과 마주보도록 배치되고, S극은 S극과 마주보도록 배치된다. 이때 복수 개의 영구자석(131)과 금속심(133)은 모서리를 가지는 형상보다는 원통형상으로 이루어져 자장이 둘레의 어느 위치에서든 균일한 것이 바람직하다. 복수 개의 영구자석(131)이 동일한 극끼리 서로 마주보도록 배치되면 마주보도록 배치된 영역에서 자장이 커지게 되어 1 내지 1.5T의 고자장을 형성할 수 있게 된다. 여기서 금속심(133)의 경우 철심이 가장 바람직하나 이에 한정되지는 않는다. 도 2에 나타난 점선을 따라 수직방향으로 자기장이 형성되며, 영구자석부재(130)와 가까우면 자기장을 세게 느끼고 멀어지면 약하게 느끼게 된다.As shown in FIG. 2 , the permanent magnet member 130 has a plurality of permanent magnets 131 disposed so that the same poles face each other along the longitudinal direction, and a metal core 133 is disposed between the permanent magnets 131, connected to each other That is, when the permanent magnet 131 composed of an N pole and an S pole is disposed, the N pole is disposed to face the N pole, and the S pole is disposed to face the S pole. At this time, it is preferable that the plurality of permanent magnets 131 and the metal core 133 are formed in a cylindrical shape rather than a shape having corners so that the magnetic field is uniform at any position around the periphery. When the plurality of permanent magnets 131 are disposed to face each other, the magnetic field becomes large in the region disposed to face each other, so that a high magnetic field of 1 to 1.5T can be formed. Here, in the case of the metal core 133, an iron core is most preferable, but the present invention is not limited thereto. A magnetic field is formed in a vertical direction along the dotted line shown in FIG. 2 , and when it is close to the permanent magnet member 130 , the magnetic field is strongly felt, and when it is farther away, the magnetic field is felt weakly.

자석구동부(140)는 영구자석부재(130)를 이동시키기 위한 구성으로, 영구자석부재(130)와 조성경사형 박막(10) 간의 거리를 조절하고 조성경사형 박막(10)과 근접하는 영구자석부재(130)의 영역 중 N극 및 S극이 교대로 근접하도록 영구자석부재(130)를 조성경사형 박막(10)의 표면에 길이방향을 따라 수직 또는 수평으로 구동시킨다. 자석구동부(140)를 이용하여 영구자석부재(130)와 조성경사형 박막(10) 간의 거리를 조절하게 되면 조성경사형 박막(10)에 가해지는 자기장의 세기를 조절할 수 있게 된다.The magnet driving unit 140 is configured to move the permanent magnet member 130, and adjusts the distance between the permanent magnet member 130 and the composition gradient thin film 10, and a permanent magnet member close to the composition gradient thin film 10 ( 130), the permanent magnet member 130 is driven vertically or horizontally along the longitudinal direction on the surface of the compositionally inclined thin film 10 so that the N pole and the S pole are alternately adjacent to each other. When the distance between the permanent magnet member 130 and the compositionally inclined thin film 10 is adjusted using the magnet driving unit 140 , the strength of the magnetic field applied to the compositionally inclined thin film 10 can be adjusted.

홀프로브센서(150)는 조성경사형 박막(10)이 지나가는 영역에 설치되어 영구자석부재(130)의 자기장에 의한 조성경사형 박막(10)의 자화도를 일정간격으로 스캔하는 역할을 한다. 이를 위해 홀프로브센서(150)는 영구자석부재(130)와 근접한 위치에 배치되어야 하며, 바람직하게는 조성경사형 박막(10)의 하부면에 배치될 수 있다. 영구자석부재(130)와 근접하게 배치되는 홀프로브센서(150)는 영구자석부재(130)로부터 인가되는 자기장을 통한 조성경사형 박막(10)의 자화도를 스캔하여 조성경사형 박막(10)에 형성된 다양한 조성비의 물질 중 최적의 조성비를 확인할 수 있다.The Hall probe sensor 150 is installed in the region through which the compositionally inclined thin film 10 passes, and serves to scan the magnetization of the compositionally inclined thin film 10 by the magnetic field of the permanent magnet member 130 at regular intervals. For this purpose, the Hall probe sensor 150 should be disposed in a position close to the permanent magnet member 130 , and preferably may be disposed on the lower surface of the compositionally inclined thin film 10 . The Hall probe sensor 150 disposed close to the permanent magnet member 130 scans the magnetization of the composition gradient thin film 10 through the magnetic field applied from the permanent magnet member 130 and is formed in the composition gradient thin film 10 . The optimum composition ratio among materials of various composition ratios can be identified.

이와 같은 구동을 좀 더 상세히 설명하면 먼저 측정을 원하는 조성경사형 박막(10)의 위치에 영구자석부재(130) 중 N극이 근접한 후 다시 멀어지도록 자석구동부(140)를 통해 영구자석부재(130)의 위치를 조절하고, 프로그램 상 특정한 위치들을 지정한 후 그 위치들의 자화도를 측정한다. 그 다음 영구자석부재(130)를 조성경사형 박막(10)으로부터 이격시킨 후 영구자석부재(130)를 길이방향으로 이동시켜 S극이 조성경사형 박막(10)과 마주보도록 위치시킨 후, 영구자석부재(130)를 조성경사형 박막(10)에 근접한 후 다시 멀어지도록 자석구동부(140)를 통해 영구자석부재(130)의 위치를 조절하고, 프로그램 상 특정한 위치들을 지정한 후 그 위치들에서 자화도를 측정한다. 이러한 과정을 반복하여 얻은 자화도 값을 통해 각 영역마다 자화도에 의한 히스테리시스 곡선(hysteresis loop)을 얻을 수 있다. 히스테리시스 곡선은 자성재료에 자기장을 가하는 경우 자석을 이용하여 자장의 세기를 증가해갈 때의 자속 밀도의 변화를 나타내는 곡선과 자장의 세기를 감소해나갈 때 자속 밀도의 변화를 나타내는 곡선을 의미하며, 각각의 영역에서 그 영역에 해당하는 히스테리시스 곡선을 얻을 수 있다.If this driving is described in more detail, first, the permanent magnet member 130 through the magnet driving unit 140 so that the N pole of the permanent magnet member 130 approaches the position of the composition gradient thin film 10 to be measured and then moves away again. Adjust the position of , and measure the magnetization of the positions after designating specific positions on the program. Then, after the permanent magnet member 130 is spaced apart from the compositionally inclined thin film 10, the permanent magnet member 130 is moved in the longitudinal direction so that the S pole faces the compositionally inclined thin film 10, and then the permanent magnet member Adjust the position of the permanent magnet member 130 through the magnet driving unit 140 so that the 130 is close to the composition gradient thin film 10 and then away again, and after designating specific positions in the program, the magnetization is measured at those positions. do. A hysteresis loop according to the magnetization in each region can be obtained through the magnetization values obtained by repeating this process. The hysteresis curve refers to a curve showing the change in magnetic flux density when the magnetic field strength is increased using a magnet when a magnetic field is applied to a magnetic material, and a curve showing the change in magnetic flux density when the magnetic field strength is decreased, respectively. In the region of , a hysteresis curve corresponding to that region can be obtained.

히스테리시스 곡선을 얻는 방법을 본 발명에 대입하여 좀 더 상세히 설명하면 조성경사형 박막(10)과 영구자석부재(130) 중 N극이 서로 멀리 떨어진 상태에서부터 점점 가까워지도록 이동하여 조성경사형 박막(10)이 느끼는 자기장의 세기가 점점 세지도록 하며, 어느 정도 거리가 가까워지면 반대로 점점 멀어지도록 자석구동부(140)를 구동시켜 조성경사형 박막(10)이 느끼는 자기장의 세기가 점점 줄어들도록 한다. 이와 같은 자석구동부(140)의 구동을 통해 각각의 거리에서 자화도를 측정할 수 있으며, 조성경사형 박막(10)에 가해지는 자기장의 세기가 0이 되는 지점에서는 잔류자화가 남는 히스테리시스 곡선이 얻어지게 된다. 다음으로 영구자석부재(130) 중 S극이 조성경사형 박막(10)과 마주보도록 하여 서로 멀리 떨어진 상태에서부터 점점 가까워지도록 이동하게 되면 자기장에 의해 잔류자화가 0이 되는 영역이 존재하게 된다. 이 영역을 보자력이라고 한다. 이후 조성경사형 박막(10)과 영구자석부재(130)를 점점 가까이하다가 어느 순간 멀어지게 하고, 이러한 과정을 반복하게 되면서 폐곡선 모양의 히스테리시스 곡선을 얻을 수 있다.If the method for obtaining the hysteresis curve is described in more detail by substituting the present invention, the N-pole of the compositionally inclined thin film 10 and the permanent magnet member 130 moves from a distance away from each other to get closer to each other, so that the compositionally inclined thin film 10 is The strength of the magnetic field felt is gradually increased, and when the distance approaches a certain distance, the magnet driving unit 140 is driven so that the magnetic field is gradually decreased so that the strength of the magnetic field felt by the compositionally inclined thin film 10 is gradually decreased. Magnetization can be measured at each distance by driving the magnet driving unit 140 as described above, and at a point where the strength of the magnetic field applied to the compositionally inclined thin film 10 becomes 0, a hysteresis curve in which residual magnetization remains is obtained. do. Next, when the S pole of the permanent magnet member 130 is moved to face the compositional gradient thin film 10 from a state away from each other and moves closer to each other, there is a region in which the residual magnetization becomes 0 by the magnetic field. This region is called the coercive force. Thereafter, the compositionally inclined thin film 10 and the permanent magnet member 130 are gradually moved closer to each other at a certain moment, and this process is repeated to obtain a closed curve hysteresis curve.

경우에 따라서 조성경사형 박막과 마주보는 영구자석부재(130)의 위치를 원하는 대로 배치할 수 있다. 도 3a에 도시된 바와 같이 영구자석부재(130)는 조성경사형 박막(10)의 폭방향에 해당하는 측면을 향해 자기장을 인가하도록 배치되며, 조성경사형 박막(10)의 측면과의 거리가 조절되도록 자석구동부(140)가 구동될 수 있다. 또한 도 3b에 도시된 바와 같이 영구자석부재(130)는 조성경사형 박막(10)의 두께방향에 해당하는 상면을 향해 자기장을 인가하도록 배치되며, 조성경사형 박막(10)의 상면과의 거리가 조절되도록 자석구동부(140)가 구동될 수 있다. In some cases, the position of the permanent magnet member 130 facing the compositionally inclined thin film may be arranged as desired. As shown in Fig. 3a, the permanent magnet member 130 is arranged to apply a magnetic field toward the side corresponding to the width direction of the composition gradient thin film 10, and the distance from the side surface of the composition gradient thin film 10 is adjusted. The magnet driving unit 140 may be driven. In addition, as shown in Fig. 3b, the permanent magnet member 130 is arranged to apply a magnetic field toward the upper surface corresponding to the thickness direction of the compositionally inclined thin film 10, and the distance from the upper surface of the compositionally inclined thin film 10 is adjusted. The magnet driving unit 140 may be driven so as to be possible.

이와 같은 본 발명의 구성을 이용하여 측정된 조성경사형 박막(10)의 자화력에 따른 잔류자화(Mr) 및 보자력(Hc)은 다음과 같은 도 4의 그래프를 통해 확인할 수 있는데, 이는 조성경사형 박막(10)에 증착된 Fe₁ _- _xCo_x의 조성비에 따른 잔류자화(Mr) 및 보자력(Hc)을 나타낸 그래프이다. 그래프에서 보이듯이 철(Fe)과 코발트(Co)의 성분비에 따라 잔류자화 및 보자력을 확인할 수 있으며, 이를 통해 최적의 자성재료 조성비를 얻을 수 있다. 보자력이 커질수록 잔류자화는 감소하는 경항이 있으며, x=0.5 근처에서 잔류자화가 최소, 보자력이 최대 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.The residual magnetization (Mr) and coercive force (Hc) according to the magnetization force of the compositionally inclined thin film 10 measured using the configuration of the present invention as described above can be confirmed through the graph of FIG. 4 as follows, which is a compositionally inclined thin film It is a graph showing the residual magnetization (Mr) and coercive force (Hc) according to the composition ratio of _{Fe 1} _- _x Co _x deposited in (10). As shown in the graph, the residual magnetization and coercive force can be confirmed according to the composition ratio of iron (Fe) and cobalt (Co), and through this, the optimal composition ratio of magnetic material can be obtained. As the coercive force increases, the residual magnetization tends to decrease, and it can be seen that the residual magnetization has the minimum value and the coercive force has the maximum value near x=0.5.

도 5 내지 도 8은 조성경사형 박막(10)의 측정 간격에 따른 자화력을 확인할 수 있는 그래프로 10은 10mm를 의미하고, 290은 290mm 즉 2.9cm를 의미한다. 이와 같이 10mm 내지 3cm 간격을 두고 조성경사형 박막(10)의 자화력을 측정할 경우 원하는 최적의 자성재료 조성비 정보를 용이하게 얻을 수 있다.5 to 8 are graphs for confirming the magnetization force according to the measurement interval of the compositionally inclined thin film 10, where 10 means 10 mm, and 290 means 290 mm, that is, 2.9 cm. In this way, when the magnetization force of the compositionally inclined thin film 10 is measured at intervals of 10 mm to 3 cm, it is possible to easily obtain the desired optimal composition ratio of the magnetic material.

종래에는 자성재료를 통해 신물질을 얻기 위해서는 컴퓨터를 통해 자성재료 조성비를 시뮬레이션하는 방법을 주로 이용하였으나, 이 경우 단지 시뮬레이션에 의한 결과이기 때문에 대략적인 조성비만 얻을 수 있었으며 명확한 조성비를 얻기 힘들었다. 따라서 자성재료의 명확한 조성비를 얻기 위해서는 별도의 실험을 거쳐야 했다. 조성비를 확인하기 위한 종래의 실험으로는 복수의 기판에 각각 상이한 조성비를 가지는 자성재료를 증착하고 이를 각각 측정하는 방법을 이용하였으나, 이 경우 일일이 박막을 제조하고 측정하기에 많은 시간과 비용이 소모된다는 문제점이 있었다. 따라서 이를 해결하기 위해 본 발명에서는 위치에 따라 상이한 조성비를 가지는 조성경사형 박막(10)을 제조하고, 조성경사형 박막(10)을 연속적으로 영구자석부재(130)와 근접한 위치로 이동시켜 자화도를 연속으로 측정하는 방법을 이용하였다. 이와 같은 방법을 통해 빠른시간 및 적은 비용으로 최적의 자성재료 조성비를 얻을 수 있다.Conventionally, in order to obtain a new material through a magnetic material, a method of simulating the composition ratio of the magnetic material through a computer has been mainly used. Therefore, in order to obtain a clear composition ratio of the magnetic material, a separate experiment was required. As a conventional experiment to check the composition ratio, a method of depositing magnetic materials having different composition ratios on a plurality of substrates and measuring them was used. There was a problem. Therefore, in order to solve this problem, in the present invention, the compositionally inclined thin film 10 having a different composition ratio according to the position is manufactured, and the compositionally inclined thin film 10 is continuously moved to a position close to the permanent magnet member 130 to continuously increase the degree of magnetization. was used to measure. Through this method, it is possible to obtain an optimal composition ratio of the magnetic material in a short time and at a low cost.

10: 조성경사형 박막
100: 연속 측정장치
110: 공급부
120: 회수부
130: 영구자석부재
131: 영구자석
133: 금속심
140: 자석구동부
150: 홀프로브센서
160: 제어부10: composition gradient thin film
100: continuous measuring device
110: supply unit
120: recovery unit
130: permanent magnet member
131: permanent magnet
133: metal core
140: magnet driving unit
150: Hall probe sensor
160: control unit

Claims

In the hysteresis curve continuous measurement device using a permanent magnet,
a supply unit and a recovery unit for supplying and recovering the compositionally inclined thin film so that the compositionally inclined thin film can be continuously moved;
a permanent magnet member comprising an N pole and an S pole for applying a magnetic field to the compositionally inclined thin film and installed in a spaced state so as not to contact the compositionally inclined thin film in a region through which the compositionally inclined thin film passes;
Adjust the distance between the permanent magnet member and the compositionally inclined thin film, and set the permanent magnet member such that the N pole and the S pole in the region of the permanent magnet member adjacent to the compositionally inclined thin film alternately approach the length of the compositionally inclined thin film. a magnet driving unit disposed vertically along the direction and driving so as to apply a magnetic field vertically or horizontally to the surface of the compositionally inclined thin film;
and a Hall probe sensor installed in a region through which the compositionally inclined thin film passes and scans the magnetization of the compositionally inclined thin film by the magnetic field of the permanent magnet member at regular intervals; and
The permanent magnet member,
A plurality of permanent magnets are disposed to face each other with the same poles along the longitudinal direction, and a ferromagnetic metal core is disposed between the permanent magnets to be connected to each other,
Continuous magnetic hysteresis curve using a permanent magnet, characterized in that it is arranged to apply a magnetic field toward the side corresponding to the width direction of the compositionally inclined thin film or arranged to apply a magnetic field toward the upper surface corresponding to the thickness direction of the compositionally inclined thin film measuring device.

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The method of claim 1,
When the permanent magnet member is disposed to apply a magnetic field toward the side corresponding to the width direction of the compositionally inclined thin film, the magnet driving unit is driven so that the distance from the side of the compositionally inclined thin film is adjusted. A device for continuous measurement of hysteresis curves using

The method of claim 1,
When the permanent magnet member is arranged to apply a magnetic field toward the upper surface corresponding to the thickness direction of the compositionally inclined thin film, the magnet driving unit is driven to adjust the distance from the upper surface of the compositionally inclined thin film. A device for continuous measurement of hysteresis curves using

The method of claim 1,
The supply unit and the recovery unit are each made of a reel, and the composition gradient thin film is continuously moved in a reel-to-reel manner.

The method of claim 1,
The permanent magnet member is a magnetic hysteresis curve continuous measuring device using a permanent magnet, characterized in that the magnetic field is 1 to 1.5T.

The method of claim 1,
A continuous measuring device for a magnetic hysteresis curve using a permanent magnet, characterized in that the composition gradient thin film is supplied to the permanent magnet member to measure a magnetic field at intervals of 1 mm to 3 cm along the longitudinal direction of the composition gradient thin film.

8. The method of claim 7,
The hysteresis curve continuous measuring device using a permanent magnet, characterized in that the composition gradient thin film is accurately continuously moved for each unit length by automatically measuring the supply length by an encoder.