การสร้างไมโครแมกนิโตมิเตอร์แบบไม่สัมผัส โดยอาศัยหลักการแมกนิโต-ออพติกส์ของแคร์
Non-Contact Magneto-optical Kerr's Micromagnetometor


ผศ.ดร.สุพัฒน์พงษ์ ดำรงรัตน์  (หัวหน้าโครงการ)
Supattanapong Dumrongrattana. (Asst. Prof.)
อ.ประสาทพร จงจุรา
Prasatporn Jongruja. (Lecturer)
รศ.วีระพงศ์ จิ๋วประดิษฐ์กุล
Weerapong Chewpraditkul. (Assoc. Prof.)
อ.ปณิตา ชินเวชกิจวานิชย์
Panita Chinvetkivanich. (Lecturer)
ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์

ความสำคัญและที่มาของการวิจัย
ในปัจจุบัน วัสดุแม่เหล็กมีปริมาณการใช้งานสูงมาก ทั้งที่เป็นอุตสาหกรรมการผลิตภายในประเทศ และการนำเข้าวัสดุแม่เหล็กเข้ามาประกอบชิ้นส่วนของสินค้าต่าง ๆ เช่นอุตสาหกรรมการผลิตหม้อแปลงไฟฟ้า บาลลาสต์ หรือมอเตอร์ไฟฟ้าซึ่งใช้วัสดุแม่เหล็กประเภทโลหะอัลลอยด์ในปริมาณสูง อุตสาหกรรมการผลิตชิ้นส่วนวัสดุแม่เหล็กประเภทเฟอร์ไรท์ ทั้งแบบแม่เหล็กถาวรและแม่เหล็กชั่วคราวภายในประเทศ เพื่อนำมาใช้เป็นชิ้นส่วนในของเด็กเล่น หรือชิ้นส่วนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ หรือแม้แต่การนำเข้าเทปแม่เหล็กและแผ่นแม่เหล็ก เพื่อนำมาตัดทำม้วนเทปและแผ่นฮาร์ดดิส ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญของอุตสาหกรรมการผลิตคอมพิวเตอร์ และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ วัสดุแม่เหล็กเหล่านี้มีความสำคัญต่ออุตสาหกรรมหลายประเภท แต่ยังมีผู้สนใจศึกษาเกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็กน้อยมาก แม้ในกลุ่มวิศวกรไฟฟ้า ซึ่งใช้ชิ้นส่วนวัสดุแม่เหล็กในอุปกรณ์ต่าง ๆ จำนวนมาก ทำให้การควบคุมคุณภาพสินค้าชิ้นส่วนวัสดุแม่เหล็กเกิดขึ้นได้ยาก
ในการตรวจสอบคุณสมบัติวัสดุแม่เหล็ก เช่นการจัดหา B-H Curve หรือพลังงานสูญเสียในแกนวัสดุแม่เหล็ก สามารถทดสอบได้ โดยใช้อุปกรณ์มาตรฐาน ซึ่งเมื่อต้องการทดสอบต้องตัดชิ้นส่วนงานให้มีตามขนาดมาตราฐานจึงสามารถใช้ทดสอบได้ ทำให้สิ้นเปลืองวัสดุที่ใช้ทดสอบจำนวนมาก และเป็นอุปกรณ์ที่ยังไม่เหมาะกับงานที่มีวัสดุทดสอบชิ้นเล็ก หรือวัสดุที่จะทดสอบเป็นชิ้นส่วนอุปกรณ์ที่มีขนาดและรูปร่างแน่นอน ไม่สามารถปรับขนาดและรูปร่างของชิ้นงานได้ แม้ในปัจจุบันจะมี Vibration magnetometer ซึ่งต้องการปริมาณชิ้นงานตัวอย่างขนาดเล็กลง และใช้ได้ทั้งในลักษณะเป็นผงหรือเป็นชิ้นเล็ก ๆ แต่การทดสอบยังค่อนข้างต้องใช้อย่างระมัดระวังในการเตรียมชิ้นงานตัวอย่างสูง และไม่สามารถศึกษาโครงสร้างทางแม่เหล็กในระดับ microstructure ได้
ไมโครแมกนิโตมิเตอร์ แบบไม่สัมผัส นี้ อาศัยหลักการทางแมกนิโตออพติกส์ของแคร์ (Kerr's effect) อันเป็นปรากฎการณ์ที่คลื่นแสง ซึ่งเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เกิดปฏิสัมพันธ์กับแมกนิไตเซซั่นของวัสดุแม่เหล็ก ทำให้คลื่นแม่เหล็กสะท้อนมีขนาดของสนามไฟฟ้าที่อยู่ในระนาบตกกระทบเปลี่ยนไป หรือเกิดการปิดระนาบโพลาไรเซซั่นของคลื่นสะท้อนที่สัมพันธ์กับขนาดและทิศทางของแมกนิไตเซซั่น ที่ผิววัสดุแม่เหล็ก ทำให้การวัดแมกนิไตเซซั่น ไม่จำเป็นต้องมีชิ้นส่วนใดสัมผัสกับชิ้นงาน
ถ้าลำแสงที่ตกกระทบวัสดุแม่เหล็กมีขนาดเล็ก โดยสามารถบังคับการอ่านสัญญาณแสงสะท้อนจากบริเวณแคบ ๆ บนชิ้นงานผ่านแผ่นรูเข็มของกล้องจุลทัศน์ได้ จะสามารถให้ละเอียดในการวัดแมกนิไตเซชั่น ทำได้ในพื้นที่แคบที่มีขนาดเล็กกว่า 1 ตารางไมครอนได้ ทำให้สามารถศึกษาปรากฎการณ์แม่เหล็กได้ในบริเวณแคบ ๆ ของโดเมนเดี่ยวในวัสดุแม่เหล็ก หรือแม้แต่ศึกษาสมบัติของผนังโดเมนแม่เหล็กได้ ทั้งนี้ถ้าระบบทางกลในการเคลื่อนชิ้นงานมีความละเอียดสูง ทำให้เราสามารถศึกษาปรากฏการณ์ทางแม่เหล็ก ระดับ microstructure ได้ดี
ในการจัดให้เครื่องวัดมีคุณภาพในการวัดสูง อุปกรณ์ต้องสามารถลดการสั่นสะเทือนของระบบได้ เพื่อลดสัญญาณรบกวนที่เกิดจากการสั่นสะเทือน แหล่งกำเนิดแสงให้ปริมาณแสงคงที่ มีแสงรบกวนในห้องทดลองน้อย และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เพื่อตัดสัญญาณรบกวนออกจากระบบ อุปกรณ์นี้จะมีความสามารถใช้ในการศึกษา
  1. Hysteresis Loop ของวัสดุกลุ่มเฟอโรแมกนิติก และเฟอรไรต์
  2. โครงสร้างโดเมนแม่เหล็กของวัสดุแม่เหล็กชั่วคราวและวัสดุแม่เหล็กถาวร ทั้งในลักษณะฟิมล์บาง และลักษณะเป็นชิ้น
  3. พฤติกรรมการกลับทิศทางแมกนิไตเซชั่นของวัสดุแม่เหล็ก
  4. หาทิศทางของแมกนิไตเซชั่น ของโดเมนในวัสดุแม่เหล็กได้

วัตถุประสงค์ของโครงการ
  1. เพื่อศึกษาและออกแบบสร้างอุปกรณ์วัดคุณสมบัติแม่เหล็กไม่สัมผัส
  2. เพื่อทดสอบความสามารถในการทำงานของอุปกรณ์ที่สร้างขึ้น
  3. เพื่อพัฒนาให้อุปกรณ์ที่สร้างขึ้นมีคุณภาพดีขึ้น เช่น การวัดคุณสมบัติแม่เหล็กของวัสดุในพื้นที่เล็กในระดับตารางไมครอน และลดสัญญาณจากสัญญาณแสงรบกวน การสั่นสะเทือน และพัฒนาให้คุณภาพในการวัดดีขึ้น จนสามารถใช้อุปกรณ์ในการทำวิจัยพื้นฐานเกี่ยวกับวัสดุแม่เหล็กได้เช่น การศึกษาการเคลื่อนตัวของโดเมนแม่เหล็ก เป็นต้น
ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับจากการวิจัย
  1. ทำให้เกิดการศึกษา เพื่อสร้างองค์ความรู้ด้านเครื่องมือวัดคุณสมบัติแม่เหล็กของวัสดุด้วยเทคนิคทางแสง ซึ่งให้ผลการวัดที่มีความละเอียดสูง
  2. เพื่อกระตุ้นให้เกิดการศึกษาคุณสมบัติของวัสดุแม่เหล็ก ซึ่งมีความสำคัญต่อการพัฒนาด้านอิเล็กทรอนิกส์ และคอมพิวเตอร์สูง
  3. เพื่อพัฒนาอุปกรณ์วัดออกสู่เชิงพาณิชย์


return science and mathematic topic

Revised: 2 April 1999
© 1999 by Research and Intellectual Property Promotion Center.