Possibilités d'application des couches minces magnétiques à la détection des champs magnétiques faibles

Nous avons effectué une étude sur les possibilités d'application des couches minces ferromagnétiques comme élément sensible à la détection des champs magnétiques très faibles. Les couches minces ont été préparées par évaporation sous vide en présence d'un champ magnétique et possèdent donc une anisotropie induite uniaxiale dans leur plan dont l'axe est appelé axe de facile aimantation. Le principe d'application, déjà connu [2, 3], repose sur la base suivante : un champ magnétique sinusoïdal (100 kHz) d'amplitude grande devant le champ coercitif ou le champ d'anisotropie de la couche mince, excite l'aimantation de celle-ci le long de son axe facile ou de son axe difficile, la détection se fait par une bobine placée perpendiculairement au champ d'excitation. En présence d'un champ magnétique ambiant, la tension induite dans la bobine de détection indique la direction et la grandeur de la composante axiale de ce champ. Nous avons été limités par suite des fluctuations basse fréquence du signal détecté à la mesure de 5 × 10-6 Oe qui constitue actuellement le plus petit champ détectable par ce montage ; la bande passante était volontairement limitée à 5 Hz, mais le montage permettrait de mesurer des champs de haute fréquence jusqu'à 50 kHz. Nous décrirons le dispositif expérimental ainsi réalisé dont les avantages sont la faible consommation (450 mW) et le faible encombrement. Nous nous sommes attachés à diminuer au maximum la dérive et le bruit de l'électronique. Ainsi les fluctuations résiduelles qui limitent actuellement la mesure proviennent des couches utilisées. Parmi celles-ci, le rapport signal sur bruit optimum est obtenu pour les valeurs les plus faibles de la dispersion de l'axe facile et du champ d'anisotropie. Diverses structures magnétiques ont été étudiées, en particulier des films de FeNi polycristallins ou épitaxiaux, des films couplés. Les fluctuations observées peuvent avoir deux origines, soit une propriété générale des ferromagnétiques (fluctuation thermique, traînage), soit des effets particuliers aux structures en couches minces (inhomogénéités, basculement incohérent)

Possibilités d'application des couches minces magnétiques à la détection des champs magnétiques faibles

We have made a study on the possible applications of thin ferromagnetic films, used as sensitive elements, to the detection of very small magnetic fields. The films, during their evaporation under vacuum, were submitted to a magnetic field, thus inducing a uniaxial anisotropy parallel to an axis in their plane, called the easy axis. Their use as field detectors can be explained thus [2, 3] : the magnetization of the film, either along the easy or hard axis is submitted to a 100 kHz sinusoidal magnetic field, large if compared to the coercitive or anisotropy fields ; detection is made through a coil at right angle to the applied field. In the presence of an ambient field, the induced signal in the pick-up coil shows both the direction and intensity of the axial component of this field. Low frequency fluctuations of the detected signal sets the threshold to 5 × 10-6 Oe; we have set the bandwith to 5 Hz but we can bring it up to 50 kHz. The apparatus that we will describe has the advantages of requiring low operating power (450 mW) and small physical dimensions. Emphasis was to minimize noise and optimize stability ; thus the limitating residual fluctuations are essentially those of the films themselves. For example a minimum Signal Noise Ratio is obtained for those with a minimum dispersion of the easy and anisotropy axis. Several structures were studied : polycristalline or epitaxial and coupled FeNi films. The observed fluctuations may be due either to a general property of ferromagnetic materials (thermal fluctuation, magnetic aftereffect) or to properties inherent to thin films (inhomogeneities, non coherent rotation).Nous avons effectué une étude sur les possibilités d'application des couches minces ferromagnétiques comme élément sensible à la détection des champs magnétiques très faibles. Les couches minces ont été préparées par évaporation sous vide en présence d'un champ magnétique et possèdent donc une anisotropie induite uniaxiale dans leur plan dont l'axe est appelé axe de facile aimantation. Le principe d'application, déjà connu [2, 3], repose sur la base suivante : un champ magnétique sinusoïdal (100 kHz) d'amplitude grande devant le champ coercitif ou le champ d'anisotropie de la couche mince, excite l'aimantation de celle-ci le long de son axe facile ou de son axe difficile, la détection se fait par une bobine placée perpendiculairement au champ d'excitation. En présence d'un champ magnétique ambiant, la tension induite dans la bobine de détection indique la direction et la grandeur de la composante axiale de ce champ. Nous avons été limités par suite des fluctuations basse fréquence du signal détecté à la mesure de 5 × 10-6 Oe qui constitue actuellement le plus petit champ détectable par ce montage ; la bande passante était volontairement limitée à 5 Hz, mais le montage permettrait de mesurer des champs de haute fréquence jusqu'à 50 kHz. Nous décrirons le dispositif expérimental ainsi réalisé dont les avantages sont la faible consommation (450 mW) et le faible encombrement. Nous nous sommes attachés à diminuer au maximum la dérive et le bruit de l'électronique. Ainsi les fluctuations résiduelles qui limitent actuellement la mesure proviennent des couches utilisées. Parmi celles-ci, le rapport signal sur bruit optimum est obtenu pour les valeurs les plus faibles de la dispersion de l'axe facile et du champ d'anisotropie. Diverses structures magnétiques ont été étudiées, en particulier des films de FeNi polycristallins ou épitaxiaux, des films couplés. Les fluctuations observées peuvent avoir deux origines, soit une propriété générale des ferromagnétiques (fluctuation thermique, traînage), soit des effets particuliers aux structures en couches minces (inhomogénéités, basculement incohérent)

ONDES DE SPIN DANS DES COUCHES DE PERMALLOY EN CONTACT AVEC DU FeNiMn (ANTIFERROMAGNÉTIQUE) OU DU GADOLINIUM

Nous avons étudié les résonances d'ondes de spin, premièrement dans des couches de permalloy (81 % Ni, 19 % Fe) seules ; deuxièmement dans des systèmes composés d'une couche de permalloy en contact sur une de ses faces avec, soit une couche antiferromagnétique de FeNiMn (50 % Mn, 50 % permalloy), soit une couche de gadolinium. Les couches de permalloy seules sont épitaxiales, et ont été déposées sous vide classique (< 10-6 torr). Les modes supérieurs d'ondes de spin, avec H perpendiculaire à la couche, y sont très faiblement excités. Ceci indique d'une part une très bonne homogénéité de l'aimantation à l'intérieur de la couche, et d'autre part, un très faible blocage de cette aimantation sur les surfaces. Du rapport entre l'intensité du mode principal et celles de modes d'ordre supérieur, nous déduisons que la constante d'anisotropie de surface Ks est inférieure à 0,1 erg/cm2. Sur l'une des faces d'une couche de permalloy de ce type, nous avons déposé une couche de FeNiMn. Dans ce cas, un couplage ferro-antiferromagnétique existe entre le permalloy et le FeNiMn. Nous observons qu'un effet de ce couplage est de faire apparaître des modes supérieurs d'ondes de spin de symétrie impaire. Ceci résulte d'un blocage de l'aimantation du permalloy sur l'une des deux faces, par suite du couplage avec le système de spins statiques du composé antiferromagnétique. Les intensités de ces nouveaux modes décroissent lorsque la température s'élève, et ils disparaissent à la température pour laquelle le FeNiMn n'est plus antiferromagnétique. Enfin, nous avons étudié les résonances des ondes de spin dans des systèmes composés d'une couche de permalloy en contact avec une couche de gadolinium. L'ensemble est polycristallin et déposé sous ultra-vide (5 x 10-9 torr). Les résonances sont observées en fonction de la température entre 100 °K et 400 °K. Les résultats obtenus sont expliqués en considérant que les deux couches constituent un système d'oscillateurs couplés, dont les fréquences propres, directement liées à leurs aimantations spontanées, varient avec la température et se croisent à une température entre 0 °K et 300 °K.We have studied spin wave resonance in both single layer films of permalloy (81 % Ni, 19 % Fe), and in double layer films composed of permalloy on which an antiferromagnetic layer of FeNiMn (50 % permalloy, 50 % Mn) or a layer of gadolinium is evaporated. The single layer films of permalloy are epitaxial films deposited under classical vaccuum (< 10-6 torr). For these films the higher order modes for H perpendicular to the film are very weakly excited, which indicates excellent homogeneity and very weak surface spin pinning. From the ratio of the higher order mode intensities to the principal mode intensity, we calculate the surface anisotropy constant, Ks to be less than 0.1 erg/cm2. On one of the surfaces of such a permalloy film we deposit a film of FeNiMn, in which case a ferro-antiferromagnetic coupling between the two films is found to exist. This coupling pins the spins at one surface of the permalloy film, allowing spin wave modes of odd symmetry to be excited. The intensities of these modes decrease as the temperature is raised, and disappear when the FeNiMn is no longer antiferromagnetic. We have also studied spin wave resonances in polycrystalline double layer films of gadolinium on permalloy deposited at 5 x 10-9 torr. The spin wave resonances, observed as a function of temperature between 100 °K and 400 °K, are those corresponding to two coupled oscillators, whose frequencies, being directly proportional to their magnetizations, vary with temperature and cross at temperatures between 0 °K and 300 °K

Un puits : reflet de la vie quotidienne à Montpellier au XIIIe siècle

The presentation of the totality of chattels (ceramics, wood, metal, glass, leather, cloths) and the fauna filling a well, in the rue Barallerie in Montpellier, gives an exceptional and diversified image of the life in this urban metropolis at the 13th century. The pre-eminence of ceramics in the other categories is remarkable, with virtually all pieces of crockery being regional with few imports. The study of ceramics, completed by the characterisation of clays in the laboratory and compared with written sources, contributes to the research on production in the Montpellier area, perhaps of the city itself in this period. It gives a first approach to their distribution and gives information on the mode of supply of this district. Dishes and objects made of wood constitute one of the major sets discovered in France, uncommon in the Mediterranean area.La présentation de l'ensemble des mobiliers (céramiques, bois, métal, verre, cuir, tissus) et de la faune comblant un puits, rue de la Barallerie à Montpellier, donne une image diversifiée et exceptionnelle de la vie dans cette métropole urbaine au XIIIe s. La primauté des céramiques sur les autres catégories est remarquable, comme la quasi-exclusivité des vaisselles régionales à côté de très rares importations. L'étude des céramiques, complétée par la caractérisation des argiles en laboratoire et confrontée aux sources écrites, contribue aux recherches sur les productions de l'aire montpelliéraine, voire de la ville même à cette époque. Elle donne une première approche de leur diffusion et renseigne sur le mode d'approvisionnement de ce quartier. Les vaisselles et objets en bois constituent un des ensembles majeurs découverts en France et souvent mal connus dans le Midi méditerranéen.Leenhardt Marie, Leguilloux Martine, Vallauri L., Vayssettes J.-L., Waksmann S.-Y., Merle-Thirion V. Un puits : reflet de la vie quotidienne à Montpellier au XIIIe siècle. In: Archéologie du Midi médiéval. Tome 17, 1999. pp. 109-186