產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的裝置和方法，質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥或重力校正器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及磁頭-盤組件裝置，“質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥”或“重力校正器”與利用在硬盤表面上制造的毫微級(jí)特征部、毫微級(jí)隆起部和毫微級(jí)坑產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的方法。該裝置包括計(jì)算機(jī)硬盤；壓電滑動(dòng)頭和/或GMR讀取頭；典型的硬驅(qū)動(dòng)器電子部件，其中，利用聚焦離子束(FIB)，通過(guò)在預(yù)先決定的半徑上分開(kāi)多個(gè)密耳或mm，沉積需要數(shù)目的指定高度的毫微級(jí)隆起部，和蝕刻相等數(shù)目的指定深度的毫微級(jí)坑，而在所述盤上制造缺陷。通過(guò)旋轉(zhuǎn)所述盤，(1)利用壓電滑動(dòng)頭產(chǎn)生相關(guān)的機(jī)械力，和/或(2)利用GMR讀取頭產(chǎn)生相關(guān)的磁力，供(a)表面表征工作一般使用，(b)通過(guò)在旋轉(zhuǎn)盤上有或無(wú)物體，產(chǎn)生動(dòng)力。
【專利說(shuō)明】產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的裝置和方法，質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥或重力校正器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用磁頭盤組件且更準(zhǔn)確地說(shuō)，利用在可用于產(chǎn)生用于工作和動(dòng)力的機(jī)械與電能的旋轉(zhuǎn)盤上的毫微級(jí)(Nano-)隆起部或毫微級(jí)坑產(chǎn)生的重力磁感應(yīng)產(chǎn)生重力磁感應(yīng)(gravitomagnetic induct1n)的裝置和方法。

【背景技術(shù)】
[0002]曾經(jīng)有許多努力去建立重力磁感應(yīng)裝置，且在科學(xué)文獻(xiàn)中有少量的諸如效應(yīng)一類的重力磁感應(yīng)報(bào)告具有一席之地。但以后的例子中沒(méi)有一個(gè)可接受用作重力磁感應(yīng)的可重現(xiàn)例子；在現(xiàn)有技術(shù)中也沒(méi)有任何利用磁頭盤組件產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的裝置。
[0003]當(dāng)扭轉(zhuǎn)時(shí)，陀螺儀產(chǎn)生一力，該力“超出平面”地工作，并似乎可以克服重力提升陀螺儀自己。雖然，即使在牛頓模型下，這個(gè)力也理解為虛假的，但盡管如此，它仍產(chǎn)生關(guān)于重力磁感應(yīng)裝置和任何數(shù)目的申請(qǐng)專利的裝置的許多議論。或許，最好的已知例子為授予Pennsylvania 的 Valley Forge 的 GE 航空和航天公司(GE Aerospace)和 Philadelphia 的GE Re-Entry Systems公司的工程師Henry William Wallace的一系列專利。他構(gòu)造了快速旋轉(zhuǎn)黃銅盤的裝置，該黃銅是大部分由帶有總共半整數(shù)的原子核的自旋的元素制成的材料[美國(guó)專利 3，626, 605 的“運(yùn)動(dòng)質(zhì)量場(chǎng)”發(fā)生器:Method and apparatus for generating asecondary gravitat1nal force field (產(chǎn)生次級(jí)重力場(chǎng)的方法和裝置)]。他宣稱，通過(guò)快速轉(zhuǎn)動(dòng)這種材料的盤，原子核自旋可對(duì)準(zhǔn)，結(jié)果可按照類似于Barnett效應(yīng)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方式產(chǎn)生“重力磁”場(chǎng)。
[0004]Hayasaka和Takeuchi報(bào)告了重量沿著右旋轉(zhuǎn)的陀螺儀的軸線減小。由Nitschke和Wilmath進(jìn)行的對(duì)他們的主張的測(cè)試卻產(chǎn)生不存在的結(jié)果。幾年后，建議進(jìn)行進(jìn)一步的測(cè)試。Provatidis和Tsiriggakis提出了裝備有多對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的質(zhì)量顆粒的新穎的陀螺儀,這些顆粒只畫(huà)出圓的上(或下)180度，這樣產(chǎn)生每個(gè)全轉(zhuǎn)的凈脈沖。這點(diǎn)可通過(guò)將先前使用的圓形軌道轉(zhuǎn)換為完全處在半球的表面上的具有可變曲率的8字形的路徑(無(wú)窮大的符號(hào))來(lái)達(dá)到。而且，還提出整個(gè)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，與通過(guò)兩個(gè)伺服電機(jī)的離心力的共振一起，產(chǎn)生向著上述半球的對(duì)稱軸線的抗重力推力[Antigravity Mechanism(抗重力機(jī)構(gòu))，美國(guó)專利申請(qǐng)61/110，307號(hào)(遞交日期:2008年10月31日)]。在2011年11月，Provatidis教授公布了詳細(xì)的現(xiàn)代化的報(bào)告。
[0005]俄羅斯研究者Eugene Podkletnov宣稱,在1995年用超導(dǎo)體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):快速轉(zhuǎn)動(dòng)的超導(dǎo)體可減小重力效應(yīng)。許多研究都企圖再現(xiàn)Podkletnov的實(shí)驗(yàn)，都沒(méi)有結(jié)果。
[0006]在2006年,Martin Tajmar等人的文章宣稱,在轉(zhuǎn)動(dòng)的超導(dǎo)體周圍檢測(cè)到與該超導(dǎo)體的角加速度成比例的人工重力場(chǎng)。
[0007]在2007年7月，新西蘭的Canterbury Ring Laser集團(tuán)的Graham等人報(bào)告了用較大的轉(zhuǎn)動(dòng)超導(dǎo)體測(cè)試同一效應(yīng)的結(jié)果。他們報(bào)告在實(shí)驗(yàn)的測(cè)量精度范圍內(nèi)，沒(méi)有顯示任何效應(yīng)。給定實(shí)驗(yàn)的條件，Canterbury集團(tuán)得出結(jié)論,如果存在任何這種“Tajmar”效應(yīng),貝U它比2006年Tajmar預(yù)測(cè)的小至少22倍。然而,他們文章的最后一句說(shuō):“我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)確認(rèn)或駁斥這些最近的結(jié)果不具有敏感性
[2007] ”。
[0008]參見(jiàn)圖2A，滑動(dòng)頭200以俯仰角飛行，其尾端208比前沿206更接近盤的表面。由于在飛行期間的俯仰角的作用和因?yàn)榛瑒?dòng)頭200包括尾端斜坡218，在滑動(dòng)頭200上的最低飛行點(diǎn)234在尾端208前面運(yùn)動(dòng)，并在空氣支承表面214、216與尾端斜坡218的接合處；圖2B分別顯示具有帶斜坡尾端的側(cè)軌道的滑動(dòng)頭200的底部平面圖和側(cè)視圖。如圖所示，滑動(dòng)頭200包括第一和第二軌道202和204，它們從前沿206延伸至滑動(dòng)頭200的尾端208，在該兩個(gè)軌道202和204之間形成凹下的區(qū)域222。軌道202和204包括前端斜坡210和尾端斜坡218，在它們之間布置有空氣支承表面214和216。又如圖所示，滑動(dòng)頭200包括軌道204和前端斜坡210與尾端斜坡218的角度。凹下區(qū)域222用虛線表示?；瑒?dòng)頭200是50%的滑動(dòng)器。如本領(lǐng)域技術(shù)所知的，術(shù)語(yǔ)“50%”是指滑動(dòng)器的尺寸。但應(yīng)理解，滑動(dòng)頭200不是限于50%的滑動(dòng)器，可為任何希望的尺寸。
[0009]圖3A示出帶有將讀和寫功能組合為單個(gè)、或使用IBM術(shù)語(yǔ)為“合并頭”的元件以及寫頭的磁頭。小的聚集的磁場(chǎng)通過(guò)感應(yīng)磁化或“激活”盤上的一區(qū)域。在底部的間隙將磁場(chǎng)集中在該盤上。當(dāng)加電流以產(chǎn)生磁場(chǎng)時(shí)，“硬”盤介質(zhì)永久被磁化，其極性與書(shū)寫磁場(chǎng)匹配。電流反向可使磁盤位(disk bit)的極性反向，以重寫或擦去以數(shù)字格式儲(chǔ)存的信息。定時(shí)時(shí)鐘與盤的轉(zhuǎn)動(dòng)同步，使得可精確地知道和控制帶有磁性“位單元”的頭的位置。位代表I和0(反向的磁極性)。雖然盤被永久地磁化，位可容易地反向或重寫，因?yàn)樵擃^施加由通過(guò)簡(jiǎn)單地使線圈電流反向產(chǎn)生的相反磁場(chǎng)。由于磁性的域較小，因此MR和GMR要求更精確的同步。該頭的READ部分的任務(wù)為讀取該盤的數(shù)據(jù)位。讀取就是現(xiàn)有技術(shù)工藝被應(yīng)用以及MR和最新的GMR原理被應(yīng)用之處。MR和GMR 二者使用某種程度相似的頭結(jié)構(gòu)。非常薄的MR或GMR傳感器帶夾在相反地偏置的接觸元件之間，且這個(gè)零件放置在兩個(gè)磁性屏蔽件之間，以減小雜散磁場(chǎng)。顯示了 MR和GMR頭結(jié)構(gòu)。軟鄰近層(Soft Adjacent Layer) (SAL)被附近的磁場(chǎng)磁化。SAL產(chǎn)生使MR兀件中的磁化偏移的磁場(chǎng),使得其磁場(chǎng)角偏移至45° ,這是這種類型的傳感器的最優(yōu)角度。雖然讀和寫是獨(dú)立的功能，但是寫頭和讀頭靠近一起放置且接近記錄介質(zhì)是很關(guān)鍵的。因此，寫頭直接制造到旋轉(zhuǎn)閥GMR的讀取頭上。如圖3a所示，為了形成集成或合并頭設(shè)計(jì)，GMR傳感器的頂部屏蔽件成為寫頭的底部磁極。該GMR頭和寫頭共享一個(gè)磁性層。高效的集成的讀-寫組件稱為合并頭。該寫頭可以在快速旋轉(zhuǎn)的盤之上小于30微米，且處理實(shí)際上是瞬時(shí)的。將來(lái)，更高的密度可能要求接近零的間隙。
[0010]圖3B示出在磁頭-盤組件中使用的印刷電路板的一個(gè)實(shí)施例。印刷電路板400包括多個(gè)層，該多個(gè)層包括動(dòng)力平面、多個(gè)接地平面和信號(hào)路徑。為了硬盤驅(qū)動(dòng)器的操作，一般，該印刷電路板包括數(shù)字電路356、時(shí)鐘340、模擬電路360和控制/動(dòng)力與線路調(diào)節(jié)370。磁頭-盤組件[HDA]連接器330連接來(lái)自印刷電路的動(dòng)力和控制導(dǎo)體，以便確定至磁頭盤組件的路徑。對(duì)于這個(gè)實(shí)施例，接地平面在數(shù)字電路接地平面310和模擬電路接地平面320之間分開(kāi)。用于產(chǎn)生要讀取的數(shù)據(jù)和在硬盤驅(qū)動(dòng)器中寫數(shù)據(jù)的時(shí)鐘340安裝在印刷電路板300上且聯(lián)接至數(shù)字電路接地平面310。類似地，控制硬盤驅(qū)動(dòng)器的操作的數(shù)字電路350也安裝在印刷電路板上且在數(shù)字電路接地平面310上接地。在從磁頭-盤組件讀取的模擬信號(hào)上工作的模擬電路360安裝在印刷電路接地平面320上。來(lái)自模擬電路360的動(dòng)力和控制信號(hào)輸入到控制Il動(dòng)力線路調(diào)節(jié)電路370中，調(diào)節(jié)所述動(dòng)力和控制信號(hào)，以減小藕合在作動(dòng)器中的嘈聲。然后，使被調(diào)節(jié)的信號(hào)通過(guò)至HDA連接器330。
[0011]圖4示出安裝在懸掛臂420上且飛越轉(zhuǎn)動(dòng)的盤422的表面424的滑動(dòng)頭或朝下的合并頭；盤422沿箭頭425的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)使懸掛臂420如箭頭421所示運(yùn)動(dòng)，線性作動(dòng)器(沒(méi)有示出)控制磁頭402相對(duì)于盤422的徑向位置。
[0012]圖5示出朝下的滑動(dòng)頭或朝下的合并頭的側(cè)視圖。如圖5示出的側(cè)視圖所示，應(yīng)當(dāng)理解，一般來(lái)說(shuō)，盤422的頂部表面424A和底部表面424B同時(shí)分別被朝下的頭402A和朝上的頭402B利用。頭402A和402B安裝在由線性作動(dòng)器428控制的相應(yīng)的懸掛臂420A和420B上。在操作期間，盤422轉(zhuǎn)動(dòng)，以在盤422和頭402之間產(chǎn)生線速度。較高的線速度驅(qū)動(dòng)在盤422的表面424和頭402之間的空氣，在頭402的空氣支承表面214和216上產(chǎn)生升力(參見(jiàn)圖2)。這就是說(shuō)，頭402在盤422的表面424上“飛行”。隨著盤422轉(zhuǎn)動(dòng)，頭402通過(guò)線性作動(dòng)器428在盤422的半徑上側(cè)向地運(yùn)動(dòng)(如圖5所示)。相對(duì)于盤422的轉(zhuǎn)動(dòng)，頭402的側(cè)向運(yùn)動(dòng)慢。在機(jī)械力質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥裝置的操作期間，滑動(dòng)頭402經(jīng)受來(lái)自盤422表面上的毫微級(jí)坑或毫微級(jí)隆起部的機(jī)械力。同樣，在磁力質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥裝置的操作期間，合并頭402經(jīng)受從盤422表面上的毫微級(jí)坑或毫微級(jí)隆起部產(chǎn)生的磁力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥或重力校正器是包括具有毫微級(jí)特征部的盤、壓電滑動(dòng)頭和/或與典型硬驅(qū)動(dòng)器的電子部件組合的GMR讀取頭的產(chǎn)品/裝置。旋轉(zhuǎn)閥是硬驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語(yǔ)。根據(jù)本發(fā)明，產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的裝置包括:計(jì)算機(jī)硬盤；壓電滑動(dòng)頭和/或與典型硬驅(qū)動(dòng)器的電子部件組合的GMR讀取頭，其中，在MR盤上，利用聚焦離子束(FIB)制造多個(gè)缺陷，和在盤的預(yù)先決定的半徑上分開(kāi)多個(gè)密耳或mm，沉積多個(gè)指定高度的毫微級(jí)隆起部并蝕刻出多個(gè)指定深度的毫微級(jí)坑。
[0014]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，該“質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥”或“重力校正器”根據(jù)定義是新類型的磁頭盤組件裝置，它可用于通過(guò)利用在硬盤上制造的毫微級(jí)特征部，與硬驅(qū)動(dòng)器頭組合，產(chǎn)生重力磁感應(yīng)，以利用壓電滑動(dòng)頭產(chǎn)生相關(guān)的機(jī)械力，和/或利用GMR讀取頭產(chǎn)生相關(guān)的磁力，以供在表面表征工作中一般使用，還可利用在旋轉(zhuǎn)盤上有或沒(méi)有物體產(chǎn)生動(dòng)力。該裝置性能的詳細(xì)說(shuō)明為，該盤以每秒500英寸的恒定線速度旋轉(zhuǎn)，GMR電阻在16mA下的DC偏壓為恒定的，MR元件約為10微米長(zhǎng)，和10納米寬，磁頭垂直放置，在旋轉(zhuǎn)盤表面之上約51納米(2微英寸)。這個(gè)現(xiàn)象被下列實(shí)驗(yàn)證實(shí)，下面給出簡(jiǎn)要說(shuō)明。
[0015]毫微級(jí)特征部，毫微級(jí)隆起部和毫微級(jí)坑為毫微級(jí)工藝的技術(shù)術(shù)語(yǔ)。毫微級(jí)工藝是在原子或分子水平上操作物體的能力，以在毫微級(jí)尺寸規(guī)模下制造有用的東西。磁頭盤組件構(gòu)造為包括制造毫微級(jí)特征部產(chǎn)品/裝置，在硬的驅(qū)動(dòng)器磁性介質(zhì)盤的表面上制造的毫微級(jí)隆起部和毫微級(jí)坑。利用聚焦離子束(FIB)在2400奧斯特、31.5密耳、95mm的MR盤上制造14個(gè)缺陷。如圖1所示，在盤上在半徑上分開(kāi)50密耳(約1.27mm)沉積7個(gè)約
1.25微英寸(約32納米)高的隆起部，和蝕刻7個(gè)約2微英寸(約51納米)深的坑。指定的面積尺寸分別為40X40、20X20、10X10、6X6、4X4、2X2和1X1平方微米。
[0016]在制造以后，將盤放置在MG250的主軸上，并利用寬磁道MIG感應(yīng)頭被消磁。然后，利用50%的滑動(dòng)器掃描該盤，而壓電晶體則安裝在其中一個(gè)滑動(dòng)器的側(cè)面(即，壓電滑動(dòng)件或滑動(dòng)頭)，并測(cè)量該盤以得到來(lái)自該壓電滑動(dòng)頭的機(jī)械力信號(hào)。再將MG250讀取通道與包含磁化MR元件的50%滑動(dòng)器GMR頭使用。MR電流在16mA時(shí)是最優(yōu)的，而線速度則保持在每秒500英寸(ips)(除非另有說(shuō)明)。該滑動(dòng)頭和MR頭二者運(yùn)動(dòng)至所分析的缺陷的近似位置，然后踏在半徑上，直至在Lecroy LC920示波器上檢測(cè)到信號(hào)為止。然后，優(yōu)化該信號(hào)為最大的信號(hào)電平。再記錄和表征該最大信號(hào)，以得到信號(hào)振幅和定時(shí)特性。記錄和表征測(cè)量的最大信號(hào)為MR調(diào)制和質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥信號(hào)振幅和定時(shí)特性。然后，除去該盤，并利用Park Scientific AFM將每一個(gè)單獨(dú)的缺陷表征為沿著圓周方向的缺陷寬度,如在本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明中的表I所述。
[0017]GMR是在硬盤驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)工藝的術(shù)語(yǔ)中的“巨大的磁阻”的通常縮寫。在提及GMR頭中通常會(huì)提到該術(shù)語(yǔ)。GMR頭稱為巨大的，不是因?yàn)槠涑叽?，而是因?yàn)榫薮蟮拇抛栊?yīng)，這是由歐洲研究者Peter Gruenberg和Albert Fert在八十年代后期首先發(fā)現(xiàn)的。在用大的磁場(chǎng)和磁性材料的薄層工作時(shí)，Gruenberg和Fert注意到，當(dāng)這些材料受到磁場(chǎng)作用時(shí)，非常大的電阻變化?；贕MR頭工藝的盤驅(qū)動(dòng)器使用這些性質(zhì)幫助控制對(duì)在該盤上的非常小的轉(zhuǎn)動(dòng)響應(yīng)的傳感器。磁性轉(zhuǎn)動(dòng)使傳感器電阻產(chǎn)生非常大的變化，這種變化就提供可用該驅(qū)動(dòng)器中的(電路)靈敏的放大器拾取的信號(hào)。
[0018]GMR頭的自由層中的電子，在固定磁場(chǎng)之上通過(guò)，與在固定磁場(chǎng)上的電子對(duì)準(zhǔn)，在該頭結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生低電阻。當(dāng)該頭在相反極性的磁場(chǎng)之上通過(guò)時(shí)，在GMR頭中的自由層的電子轉(zhuǎn)動(dòng)，使它們不與固定磁場(chǎng)上的電子對(duì)準(zhǔn)。這造成結(jié)構(gòu)電阻的增加。因?yàn)镚MR頭的電阻變化是由自由層中的電子旋轉(zhuǎn)特性變化造成的，因此GMR頭也稱為“旋轉(zhuǎn)閥”，它是IBM創(chuàng)造的術(shù)語(yǔ)。
[0019]觀察到的MR調(diào)制讀回信號(hào)對(duì)應(yīng)于由隆起部和坑的邊緣產(chǎn)生的磁化極性的切換。正和負(fù)的磁轉(zhuǎn)換調(diào)制脈沖之間的時(shí)間變化乘以線速度的乘積使得當(dāng)用原子力顯微鏡(AFM)測(cè)量時(shí)，沿著圓周的缺陷寬度在200納米內(nèi)。(I)觀察到[質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥]“MS信號(hào)”為中心峰值偏移電壓，該偏移電壓依賴于缺陷的類型及其尺寸。(2)觀察到由微形制造缺陷引起的MR磁性調(diào)制信號(hào)的極性依賴于在MR介質(zhì)上的DC消磁的極性,但MR質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥信號(hào)(或“MS”信號(hào))獨(dú)立于DC消磁的極性。沒(méi)有涂覆磁性記錄材料[沒(méi)有示出]的玻璃基體在頭的平臺(tái)區(qū)域中做成YAG激光隆起部的結(jié)構(gòu)，以保證磁頭盤組件的可靠性。用在本發(fā)明中使用的GMR頭掃描這些非磁性介質(zhì)涂覆的盤，以(3)驗(yàn)證重力磁感應(yīng)場(chǎng)與磁場(chǎng)方向無(wú)關(guān)，而MR磁調(diào)制信號(hào)則與介質(zhì)的磁化極性有關(guān)，因?yàn)樵跊](méi)有磁性介質(zhì)的地方，沒(méi)有電磁信號(hào)。
[0020]如圖所示，在該旋轉(zhuǎn)盤上的坑產(chǎn)生正的向上力。這利用一種類型的稱為壓電[PZT]滑動(dòng)頭的硬盤缺陷測(cè)力儀驗(yàn)證。隆起部缺陷產(chǎn)生向下力，這點(diǎn)也可用PZT滑動(dòng)頭驗(yàn)證。
[0021]通過(guò)利用磁力顯微鏡[MFM]測(cè)量缺陷，在200納米深的1X 10平方微米的坑缺陷上，以納牛頓為單位標(biāo)定力，GMR頭可用于使測(cè)量的重力感應(yīng)信號(hào)被具體地量化。
[0022]該裝置性能的詳細(xì)情況為:盤以每秒500英寸的恒定線速度旋轉(zhuǎn)，GMR電阻在16mA下加恒定的DC偏壓，MR元件約為10微米長(zhǎng)，和10納米寬，該頭垂直放置在該旋轉(zhuǎn)盤的表面之上約51納米[2微英寸]。
[0023]當(dāng)用MFM測(cè)量時(shí)，2伏的重力感應(yīng)信號(hào)振幅等價(jià)于2納牛頓的力。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]參考附圖，對(duì)照以下說(shuō)明可更好地理解本發(fā)明的上述和其它特征、方面與優(yōu)點(diǎn):
[0025]圖1示出利用聚焦離子束在硬驅(qū)動(dòng)器盤的表面上制造的毫微級(jí)特征部的俯視圖，
[0026]圖2A和2B示出傳統(tǒng)的壓電[PZT]滑動(dòng)頭的底部平面圖和側(cè)視圖，
[0027]圖3A示出磁頭，讀和寫功能的元件組合為單個(gè)或利用IBM術(shù)語(yǔ)為“合并頭”;圖3B示出在磁頭-盤組件中使用的印刷電路板的一個(gè)實(shí)施例，
[0028]圖4示出安裝在懸掛臂上且在轉(zhuǎn)動(dòng)盤的表面上方飛行的傳統(tǒng)滑動(dòng)頭，
[0029]圖5示出朝下的傳統(tǒng)滑動(dòng)頭或朝下的傳統(tǒng)合并頭的側(cè)視圖，
[0030]圖6A、6B、6C、6D和6E示出質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥裝置，圖6A示出典型的磁頭盤組件；圖6B示出毫微級(jí)坑的相關(guān)的原子力顯微圖[AFM];圖6(:示出典型的被寫的硬盤磁力顯微圖[MFM]；圖6D示出毫微級(jí)坑的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥讀回信號(hào)；和圖6E示出毫微級(jí)坑的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥的讀回信號(hào)，其數(shù)據(jù)寫在盤上，這又稱為盤驅(qū)動(dòng)器證明者丟失脈沖測(cè)試，
[0031]圖7A、7B、7C分別示出毫微級(jí)隆起部的相關(guān)的AFM ;典型的PZT滑動(dòng)頭讀回信號(hào)，和相同的毫微級(jí)隆起部的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥讀回信號(hào)，
[0032]圖8A、8B、8C分別表示毫微級(jí)坑的相關(guān)的AFM ;典型的PZT滑動(dòng)頭讀回信號(hào)；和相同的毫微級(jí)坑的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥讀回信號(hào)，
[0033]圖9示出對(duì)于相同的毫微級(jí)隆起部的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥讀回信號(hào)的典型的磁感應(yīng)和重力感應(yīng)特性，
[0034]圖10示出對(duì)于相同的毫微級(jí)坑的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥讀回信號(hào)的典型的磁感應(yīng)和重力感應(yīng)特性，
[0035]圖11示出在質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥裝置中，坑或隆起部體積對(duì)于重力校正的量子重力特性，
[0036]圖12A和12B示出在質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥裝置中，磁感應(yīng)獨(dú)立于重力感應(yīng)，
[0037]圖13示出在質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥裝置中，重力和電磁之間的時(shí)間帶間隙，
[0038]圖14A和14B示出在毫微級(jí)特征部的盤原型上，與證明者丟失脈沖缺陷檢測(cè)和校正算法比較的，在工業(yè)硬盤證明者上使用的電流壓電滑動(dòng)頭缺陷檢測(cè)和證明者丟失脈沖缺陷檢測(cè)與校正算法，以及標(biāo)注為MS信號(hào)的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥信號(hào)的檢測(cè)，
[0039]圖15A顯示在原型硬盤的表面上的刮傷類型的缺陷的照片，圖15B示出典型的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥讀回信號(hào)，
[0040]圖16A顯示在原型硬盤的表面上的淺坑類型的缺陷的照片，圖16B示出典型的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥讀回信號(hào)，
[0041]圖17A顯示在原型硬盤的表面上的短隆起部類型的缺陷的照片，圖17B示出典型的質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥讀回信號(hào)，
[0042]圖18A示出原子力顯微鏡組件的圖，其中，181為對(duì)尖端的垂直位置進(jìn)行傳感的器件；182為粗定位系統(tǒng)，以將該尖端帶至樣件的附近；183為反饋系統(tǒng)，以控制該尖端的垂直位置；184為探頭尖端；185為壓電掃描器，它以光柵樣式使樣件在該尖端下方運(yùn)動(dòng)(或尖端在該樣件上方)；186為驅(qū)動(dòng)該掃描器、測(cè)量數(shù)據(jù)和將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；圖18B為用于確定標(biāo)定坑的精確尺寸的標(biāo)定坑的AFM圖形，和
[0043]圖19A示出磁力顯微鏡的懸臂梁的圖，其中，191為帶有磁性涂層的尖端，192為懸臂梁的路徑，193為平的磁性樣件，194為磁性域，圖19B為用于確定標(biāo)定坑的精確的重力磁力振幅的標(biāo)定坑的MFM輪廓。

【具體實(shí)施方式】
[0044]典型磁介質(zhì)硬盤的表面包含在鐵磁體垂直材料鈷和鉬和鉻(Cr)的10-20納米厚的沉積層上的I納米或更小的金剛石樣的薄涂層，該沉積層位于沉積在拋光至粗糙度小于IA的鋁基體上的約I微米厚的磷化鎳(NiP)層上。
[0045]還稱為FIB的聚焦離子束是特別用在半導(dǎo)體和材料科學(xué)領(lǐng)域中用于材料的特定位置分析、沉積和剝蝕的技術(shù)。FIB裝備是類似于掃描電子顯微鏡(SEM)的科學(xué)工具。然而，SEM是在腔中使用聚焦的電子束來(lái)對(duì)樣件成像，而FIB裝備則替代地使用聚焦的離子束。FIB還可包括在帶有電子和離子束柱二者的系統(tǒng)中，容許用任何一種束來(lái)研究相同特征?，F(xiàn)在，參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的裝置和方法的一些優(yōu)選實(shí)施例。
[0046]圖1為使用聚焦離子束(FIB)，在2400奧斯特、31.5密耳95mm的MR盤上制造的14個(gè)缺陷的頂視圖。如圖所示，在盤上在半徑上分開(kāi)50密耳(約1.27毫米)，沉積7個(gè)約為1.25微英寸(約32納米)高的隆起部，和蝕刻出7個(gè)約為2微英寸(約51納米)深的坑。具體的面積尺寸分別為40\40、20\20、10\10、6\6、4\4、2\2和1父1平方微米。在制造以后，將該盤放置在MG250的主軸上，并利用寬磁道MIG感應(yīng)頭被消磁。然后，利用帶有安裝在其中一個(gè)滑動(dòng)器(即壓電滑動(dòng)件或滑動(dòng)頭)側(cè)部上的壓電晶體的50%滑動(dòng)器掃描該盤，并測(cè)量該盤，以得到來(lái)自壓電滑動(dòng)頭的機(jī)械力信號(hào)。再將MG250讀通道與包含磁化MR元件的50%滑動(dòng)器MR頭使用。MR電流在16mA時(shí)是最優(yōu)的，線速度保持在每秒500英寸(ips)[除非另外指出]。
[0047]該滑動(dòng)頭和MR頭二者運(yùn)動(dòng)至所分析的缺陷的近似位置，然后踏在半徑上，直至在Lecroy LC920示波器上檢測(cè)出信號(hào)為止。再將該信號(hào)優(yōu)化，得到最大的信號(hào)電平。再記錄和表征該最大的信號(hào)，以得到信號(hào)振幅和定時(shí)特性。[R.D.Hemstead，IBMJ.Res&Dev.，Vol.18，p547, 1974]。記錄和表征該測(cè)量的最大信號(hào)，以得到MR調(diào)制和質(zhì)量旋轉(zhuǎn)閥信號(hào)振幅和定時(shí)特性。然后除去該盤并利用Park Scientific AFM表征每一個(gè)單獨(dú)的缺陷，以得到沿著圓周方向的缺陷寬度，如表I所述。
[0048]表I
[0049]

【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的裝置，它包括: a)計(jì)算機(jī)硬盤， b)壓電滑動(dòng)頭，和/或 c)與典型硬驅(qū)動(dòng)器的電子部件組合的GMR讀取頭， 其中，利用聚焦離子束(FIB)，通過(guò)在預(yù)先決定的半徑上分開(kāi)多個(gè)密耳或_沉積多個(gè)指定高度的毫微級(jí)隆起部和蝕刻同樣數(shù)目的指定深度的毫微級(jí)坑，而在所述盤上制造多個(gè)缺陷。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中，利用聚焦離子束(FIB)，在2400奧斯特、31.5密耳、95_的盤上制造14個(gè)缺陷。
3.如權(quán)利要求1的裝置，其中，在盤上在半徑上分開(kāi)50密耳(約1.27mm)，在盤上沉積7個(gè)約1.25微英寸(約32納米)高的隆起部，和蝕刻出7個(gè)約2微英寸(約51納米)深的坑。
4.如權(quán)利要求1的裝置，其中，毫微級(jí)隆起部和毫微級(jí)坑的具體的面積尺寸為40X40、20X20、10X10、6X6、4X4、2X2 和 1X1 平方微米。
5.如權(quán)利要求1的裝置，其中，所述裝置還產(chǎn)生重力磁信號(hào)和/或相關(guān)的機(jī)械力，供表面表征工作的一般使用，并且，通過(guò)在旋轉(zhuǎn)的盤上有或無(wú)物體，在頭上感應(yīng)出動(dòng)力。
6.如權(quán)利要求1的裝置，其中，在該旋轉(zhuǎn)盤上的所述毫微級(jí)隆起部或毫微級(jí)坑產(chǎn)生用于工作和動(dòng)力的機(jī)械和電能。
7.如權(quán)利要求1的裝置，其中，利用在旋轉(zhuǎn)盤表面上的毫微級(jí)隆起部或毫微級(jí)坑，根據(jù)缺陷類型和沿著盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向的尺寸，該裝置還能夠表征其它類似的硬盤表面。
8.如權(quán)利要求1的裝置，其中，在旋轉(zhuǎn)盤上的所述毫微級(jí)隆起部或毫微級(jí)坑產(chǎn)生重力和抗重力的感應(yīng)，和相關(guān)的重力框架拉動(dòng)。
9.利用權(quán)利要求1所述的裝置產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的方法，它包括下列步驟: a)利用聚焦離子束(FIB)，通過(guò)在盤上在預(yù)先決定的半徑上分開(kāi)多個(gè)密耳或mm，沉積多個(gè)指定高度的毫微級(jí)隆起部和蝕刻多個(gè)指定深度的毫微級(jí)坑，而在盤上制造多個(gè)缺陷， b)當(dāng)GMR電阻在約16mA的電流下加恒定的DC偏壓、該MR元件為約10微米長(zhǎng)、10納米寬且該頭垂直放置在旋轉(zhuǎn)盤的表面之上約51納米(2微英寸)時(shí)，以大約每秒500英寸的恒定線速度使所述有毫微級(jí)特征部的盤旋轉(zhuǎn)。
10.如權(quán)利要求9所述的利用權(quán)利要求1所述的裝置產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的方法，其中，利用聚焦離子束(FIB)，在2400奧斯特、31.5密耳、95mm的盤上制造14個(gè)缺陷。
11.如權(quán)利要求9所述的利用裝置產(chǎn)生重力磁感應(yīng)的方法，其中，在盤半徑上分開(kāi)50密耳(約1.27mm)，在盤上沉積7個(gè)約1.25微英寸(約32納米)高的隆起部，和蝕刻出7個(gè)約2微英寸(約51納米)深的坑。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，毫微級(jí)隆起部和毫微級(jí)坑的具體的面積尺寸為40X40、20X20、10X10、6X6、4X4、2X2 和 1X1 平方微米。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，在旋轉(zhuǎn)盤上的所述毫微級(jí)隆起部或毫微級(jí)坑產(chǎn)生供工作和動(dòng)力的機(jī)械能和電能。
14.如權(quán)利要求9所述的方法,它能夠產(chǎn)生重力磁性信號(hào)和/或相關(guān)的機(jī)械力，供表面表征工作一般使用，且通過(guò)在旋轉(zhuǎn)盤上有或無(wú)物體產(chǎn)生動(dòng)力。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，利用在旋轉(zhuǎn)盤表面上的毫微級(jí)隆起部或毫微級(jí)坑，根據(jù)缺陷類型和沿著盤轉(zhuǎn)動(dòng)方向的尺寸，它能夠表征其它類似的盤表面。
16.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，如此在旋轉(zhuǎn)盤上制造的所述毫微級(jí)隆起部或毫微級(jí)坑產(chǎn)生重力和抗重力感應(yīng)，以及相關(guān)的重力框架拉動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B82Y15/00GK104054256SQ201380005636
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年8月27日
【發(fā)明者】邁克爾·愛(ài)德華·博伊德 申請(qǐng)人:邁克爾·愛(ài)德華·博伊德