[发明专利]极弱微磁场的测量方法

说明书

技术领域：

本发明是关于一种极弱微磁场(磁通量小于10^-15韦伯)的测量方法，特别是涉及电子全息术测量弱磁场。

背景技术：

对磁现象进行观察和利用，是人类最古老的技术领域之一。我们中国人远在公元之前三世纪，就使用了磁罗盘，后来又把它用于航海业。

近年来，磁测量技术获得了较大的发展，促进这种发展的主要有两个原因。(1)现实生活的需要，例如对石油和天然气采用磁力勘探，宇宙、超导现象、生物磁场等研究，阿哈拉诺夫-玻姆(简称A-B)效应验证；(2)现代物理学的成就提供了一些新的测量方法的可能性。

在先技术中对弱磁场测量有两种方法：

1.利用各种形状的线圈与电流计相结合，这种方法被广泛地应用于地磁测量、宇宙测量、勘探矿床等[参见在先技术：磁场参数测量工具，(苏)阿拉法谢耶夫等著，科学出版社，1983]。

2.利用各种磁强计。上述两种方法的主要缺点是：灵敏度低，测量灵敏度为1×10^-10～10^-12韦伯，对于许多特殊应用，例如上述的A-B效应验证和漏磁场测量都不能满足要求。

发明内容：

本发明针对上述在先技术中的缺点，提出一种用电子全息技术测量极弱微磁场的方法。主要是测量磁场的磁通量。

本发明的测量方法中所用的电子全息技术是两步成像过程，第一步以干涉条纹的形式将物体波面记录下电子全息图；第二步利用衍射原理，将电子全息图中的信息进行解码，显然这种成像是将物像在空间和时间上分离。第一步在记录时用一种波长，本发明中采用0.03nm；第二步重现可用另一种波长，本发明中用632.8nm。在第二步重构过程中还可进行各种技术处理。电子全息的特点不仅在于电子的德布罗意波长很短(100KV电子的波长约为0.03nm)，能获得高分辨率的重现像，更重要的是电子是带电粒子，当电子束通过电磁场区域时，电子波的位相携带有电磁场的信息，因而是探测电磁场的有力工具。

本发明的测量方法的具体做法是：

<1>由磁性材料构成的待测样品，为了能使电子束穿过待测样品，要将待测样品减薄到小于或等于500nm(纳米)厚度；

<2>将待测样品放在电子显微镜中拍摄待测样品的电子全息图；

<3>将拍摄好的带有待测样品电子全息图的电子干板置放在光学马赫-陈特尔干涉仪上进行位相差放大，获得干涉图，读取干涉图中的干涉条纹数目N，求得待测样品的磁通量φ， φ = ( N - 1 ) h 2 n e - - - ( 1 ) ]]>式中N为干涉条纹数目，n为位相差放大次数，h为普朗克常数，e为电子电荷。

关于电磁场影响电子波的位相，可用量子理论解释。当电子经过电磁场后，位相变化为

    Δ(x₀y₀)＝(π/λV_a)∫V(x₀，y₀，z)ds-(2πe/h)∫A(x₀，y₀，z)dz    (2)式中λ为电子的德布罗意波波长，V_a为电子的加速动能，V为静电势，h为普朗克常数，e为电子电荷，A为磁矢势。

通常电子的偏转角很小，许多理论和实验已经证明了积分可沿电子的入射方向Z轴进行，则