Brevet FR2177521A1 — publié le 19731109

La présente invention est due aux travaux de MM. Jean-Pierre LAZZARI de la Compagnie Internationale pour l'informatique et Jean-Yves VALET du Commissariat d l'Energie Atomique. La Laplupart des coercimètres magnétiques connLs sont de type volumique. Ils utilisent généralement des échantillons placés à l'intérieur du coercimètre. Dans un premier exemple de coercimètre volumique, l'échantillon est contenu dans un bobinage excitateur qui renferme également le bobinage de prélèvement du signal utile et de compensation du signal induit directement par l'excitation. Dans un deuxième exemple, l'échantillon est placé dans un bobinage excitateur à proximité d'une sonde de Hall. Celle-ci détecte la différence entre le champ d'excitation et le champ démagnétisant de l'échantillon. Lorsque l'aimantation de l'échantillon bascule, le champ démagnétisant produit change de sens. Le signal issu de la sonde subit alors un brusque saut: le champ du soléno1de d'excitation est alors égal au champ coercitif du matériau testé. Ces appareils font des mesures globales et non localisées, et si les dimensions de l'échantillon à contrôler sont importantes, il faut soit construire un coercimètre de dimensions prohibitives soit faire des découpes dans l'échanillon, ce qui détruit celui-ci. Le seul appareil connu permettant des mesures de surface est le coercimètre à effet Kerr. L'échantillon est soumis à un faisceau de lumière polarisée et l'orientation du plan de polarisation du faisceau réfléchi est liée à la direction de l'aimantation. Un analyseur, convenablement disposé, éteint ce faisceau pour une certaine direction de l'aimantation. Le signal issu du détecteur fait un saut brusque lorsque l'aimantation bascule, c'est-à-dire lorsque le champ d'excitation dépasse le champ coercitif du matériau crnòIé. Les appareils utilisant cette dernière méthode sont très sensibles à l'état des surfaces. L'invention a surtout pour but d'éviter les inconvénients des appareils connus, mentionnés plus haut, et propose à cet effet un coercimètre pour le contrôle des matériaux magnétiques en couches relativement minces, remarqble en ce qu'il comporte un circuit magnétique pourvu de deux entrefers, l'un de mesure et l'autre de compensation de la mesure, un bobinage à courant alternatif produisant le champ magnétique dudit circuit, un bobinage de mesure recueillant une tension proportionnelle à la variation d'amplitude du flux utile issu du matériau à contrôler disposé au voisinage de l'entrefer de mesure. La compensation de la mesure, si nécessaire vis-à-vis du support du matériau, est effectuée par un matériau identique à ce support, dispcsé au voisinage de l'entrefer de compensation. Le cas se présente lorsque le support est par exemple conducteur. Suivant un aspect de l'invention, le bobinage de mesure est divisé en deux enroulements disposés l'un dans l'entrefer de mesure et l'autre dans l'entrefer de compensation de la mesure, de façon à embrasser les flux d'excitation de sens contraire et le flux utile, de sorte que les flux de sens contraire s'annulent et que seul le flux utile subsiste dans le bobinage de mesure. Afin d'obtenir un meilleur prélèvement du flux utile, un seul bobinage de mesure peut être disposé dans l'entrefer de mesure et dans l'entrefer de compensation de la mesure. Suivant un autre aspect de l'invention, un pont magnétique est disposé parallèlement au plan du circuit magnétique de façon à créer un entrefer de réglage dont les variations par déplacement dudit pont corrigent les défauts de non linéarité et de dissymétrie du circuit magnétique. Le bobinage d'excitation est monté sur le pont magnétique, le bobinage de mesure est divisé en deux enroulements disposés de part et d'autre du pont magnétique et reliés de sorte que les flux d'excitation de sens contraire s'annulent et que seul le flux utile subsiste dans le bobinage de mesure. Suivant un autre aspect de l'invention, le bobinage de mesure est monté sur le pont magnétique, le bobinage d'excitation est divisé en deux enroulements disposés de part et d'autre du pont magnétique de sorte que les flux d'excitation de sens contraire dérivés dans le pont magnétique s'annulent et que seul le flux utile résultant subsiste dans la bobine de mesure. La description se rapporte à des exemples de réalisation décrits avec référence aux dessins, dans lesquels - La figure t illustre un schéma de principe d'un mode de réalisation du coercimètre suivant l'invention; - la figure 2 est une coupe schématique de la figure t; - la figure 3 est un autre exemple de réalisation du coercimètre suivant l'invention; - la figure 4 est une coupe schématique de la figure 3; - la figure 5 est un autre exemple de réalisation du coercimètre selon l'invention; - la figure 6 est une latérale de la figure 5. Sur les figures t et 2, t est un circuit magnétique comportant un entrefer de mesure 2 et un entrefer de compensation 3. Le circuit magnétique t est réalisé en un matériau pratiquement insensible aux courants de Foucault. Un bobinage 4 est disposé sur le circuit magnétique 1 Un bobinage de mesure 5 est placé dans les entrefers 2 et 3. La mise sous tension du bobinage d'excitation 4 crée un champ magnétique alternatif produisant un flux d'excitation ayant des lignes de force parcourant le trajet A, B, C, X représenté en traits pleins. Si l'on approche un matériau magnétique C de l'entre- fer, il est traversé par un flux de fuite provenant du flux d'excitation. Le flux de fuite est représenté par les lignes de force de sens EF (en trait mixte). Pour chaque alternance du flux d'excitation, l'aimantation dans le matériau bascule et produit un flux utile de sens contraire, représenté par les lignes de force de sens)(en trait pointillé). Un flux utile dérivé passe également par le circuit magnétique dans le sens CDAEF. Ainsi le flux d'excitation passe dans les entrefers 2 et 3 avec des signes contraires de sorte que son action s'annule tandis que le flux utile conserve le même signe et induit une tension dans le bobinage de mesure 5. Cette tension représente en fait l'amplitude du flux utile résultant et elle est proportionnelle à la variation d'amplitude entre les états positif et négatif du flux utile, variation due au champ coercitif défini par le cycle d'hystérésis propre du matériau. Si le support 7a du matériau magnétique 6 est conducteur, des courants induits par le flux d'excitation perturbent la mesure. Il est possible d'éliminer cette perturbation en disposant face à l'entrefer de compensation 3un matériau conducteur 7b identique au support. Suivant l'invention, le bobinage unique 5 des figures t et 2 remplace avantageusement les deux enroulements 8a et Bb disposés dans les entrefers 2 et 3 de façon à obtenir un meilleur prélèvement du flux utile résultant, comme le représentent les figures 3 et 4.Dans ce mode de réalisation, les enroulements 8a et Sb sont branchés de façon à recueillir les flux dans les memes conditions de sens que celles représentées par la figure t. - Suivant-- un aspect de l'invention, illustré par.les figures 5 et 6 un circuit magnétique 1 semblable à celui de la figure t comporte un pont magnétique 9 disposé parallèlement au plan du circuit magnétique. Le pont 9 est situé à une certaine distance du plan du circuit magnétique comme le représente la figure 6. Cette distance crée un entrefer de réglage tOa ou lOb par rapport à chacun des noyaux tt et t2 dont le rôle sera explicité plus loin. Sur le circuit magnétique t,il est placé un bobinage formé de deux enroulements î3a et 13b disposés symétriquement de part et d'autre du pont magnétique 9, lequel porte également un autre bobinage t4. Cette disposition permet de diminuer la surface de mesure du matériau 6 en supprimant la nécessité de bobinages dans l'entrefer. En accord avec l'invention, les enroulements 13a, 13b peuvent etre utilisés pour l'excitation du circuit magnétique t et le bobinage 14 réservé à la mesure (figure 5). Les enroulements doivent être connectés entre eux de façon que le flux d'excitation (trait plein) parcoure le circuit magnétique comme dans le cas de la figure t. Les flux dérivés (traits mixtes) du flux d'excitation dans le pont magnétique 9 sont de sens contraires et s'annulent. Le flux utile (trait pointillé) provenant de l'échantillon subsiste seul dans le pont 9 et est détecté par le bobinage 14 qui délivre une tension proportionnelle à la variation du flux utile résultant.La compensation nécessaire à la présence d'un support conducteur Ya s'effectue de la même façon que dans l'exemple de la fig. t en disposant un matériau identique lb près de l'entrefer 3. Une variante préférée de l'invention permet d'utiliser le bobinage 14 pour l'excitation du circuit magnétique 1 et les deux enroulements 13a et 13b pour la mesure. Dans ce cas, les enroulements doivent être connectés entre eux de façon que la somme algébrique des flux utiles et de sens contraires ne laisse subsister que le flux utile résultant. Sans sortir du cadre de l'invention, les enroulements pourraient être répartis également (non figurés) sur les noyaux symétriques Il et 12. Pour tous les exemples, un réglage électrique du coercimètre est obtenu en connectant les enroulements 13a et t3b à travers des potentiomètres (non figurés) limitant à des valeurs convenables les flux créés et/ou prélevés. Dans l'exemple des fig. 5 et 6, un réglage magnetique propre du coercimètre est obtenu par le déplacement du pont magnétique 9. En rapprochant ou en éloignant le pont du circuit magnétique 1 (flèche R ) on corrige la linÉErisation ce la courbe 6(H) du circuit magnétique t. En déplaçant le pont parallèlement à lui-même par rapport au circuit principal (flèches R2, R3) on corrige la dissymétrie des noyaux tt et 12. Le coercimètre suivant l'invention permet d'effectuer des mesures ponctuelles dont la surface de contact 2 peut avoir une aire inférieure à t mm . Toutefois, le contact mécanique entre le matériau magnétique à contrôler et l'entrefer de mesure n'est pas obligatoire. Par ailleurs, le coercimètre est insensible à l'état de surface du matériau et la nature de son support. REVENDICATIONS 10) Coercimètre pour le contrôle de surface des matériaux- magnétiques, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit magnétique pourvu de deux entrefers, l'un de mesure et l'autre de compensation de la mesure, un bobinage à courant alternatif produisant le champ magnétique dudit circuit, un bobinage de mesure recueillant une tension proportionnelle à la variation d'amplitude du flux utile résultant issu du matériau magnétique disposé au voisinage de l'entrefer de mesure. 20) Coercimètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la compensation de la mesure vis-à-vis du support du matériau à contrôler est effectuée par un matériau identique au matériau du support disposé au voisinage de l'entrefer de compensation. 30) Coercimètre suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un pont magnétique disposé parallèlement au plan du circuit magnétique créant un entrefer de réglage dont les variations par déplacement dudit pont corrigent les défauts de linéarisation et de dissymétrie du circuit magnétique. 40) Coercimètre suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le bobinage de mesure est disposé dans l'entrefer de mesure et dans l'entrefer de compensation de la mesure de façon à embrasser les flux d'excitation de sens contraires et le flux utile, de sorte que les flux de sens contraires s'annulent et que seul le flux utile subsiste dans la bobine de mesure. 50) Coercimètre suivant les revendications 1, 2 et 4, caractérisé en ce que le bobinage de mesure est divisé en deux enroulements disposés l'un dans l'entrefer de mesure et l'autre dans l'entrefer de compensation de la mesure. 60') Coercimètre suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le bobinage d'excitation est monté sur le pont magnétique, le bobinage de mesure est divisé en deux enroulements disposés symétriquement sur le circuit magnétique de part et d'autre du pont magnétique et reliés de sorte que les flux d'excitation de sens contraires s'annulent et que seul le flux utile résultant subsiste dans l'un des enroulements. 70) Coercimètre suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce que le bobinage de-mesure est monté sur le pont magnétique, le bobinage d'excitation est divisé en deux enroulements disposés symétriquement sur le circuit magnétique de part et d'autre du pont magnétique, de sorte que les flux d'excitation de sens contraires dérivés dans le pont magnétique s'annulent et que seul le flux utile résultant subsiste dans la bobine de mesure.