[发明专利]磁畴观测装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁畴，特别是一种磁畴观测装置。

背景技术

纳米磁性材料是一种重要的纳米材料。除了具有纳米材料的介观特性外，还具 有其特殊的磁性能，如量子尺寸效应、超顺磁性，交换耦合特性，磁各向异性以及 磁致伸缩效应等。这些性质使其在现代科学技术中具有重要而广泛的应用，从而使 纳米磁性材料成为国际科技研究的热点领域之一。磁畴结构及其运动规律直接决定 了磁性材料的物理性质和应用方向，因此纳米尺度的磁畴检测是进行纳米磁性材料 研究的前提条件。

目前观测磁性材料上的磁畴主要是通过磁力显微镜来实现的。磁力显微镜中镀 有磁性薄膜的探针会与被测样品所产生的磁场发生相互作用，这使得磁力显微镜的 微探针悬臂的弯曲程度和共振频率发生变化，通过分析探针振动位相或频率的改变 可得出被测样品上的磁畴结构及分布等信息。这种方法对被测样品的制备质量要求 较低且允许施加的磁场范围较大，但也存在如下不足之处：

1)磁力显微镜的价格昂贵，在100万元以上；

2)对被测样品的尺寸有要求，直径在15cm以下；

3)磁力显微镜所用针尖较昂贵(一般为1000元以上)并易损坏；且当被测样品 与针尖所用材料的磁性不匹配时(针尖和样品各自的漏磁场和各向异性场需满足一 定条件)，针尖和样品之间会形成磁化干扰，得到的磁畴结构分布图将由表征正常畴 结构的杂散场衬度和干扰形成的磁化衬度叠加而成。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服上述在先技术的不足，提供一种磁畴观测装 置，该装置应具有造价较低、不易损坏，不受待测样品的尺寸限制，通用性强的特 点。

本发明的基本构思：

本发明是基于巨磁阻磁头的电阻值随外界磁场的变化而变化的原理进行磁畴的 观测的。给巨磁阻磁头加上一个恒定的电流后，当外界的磁场发生变化时，巨磁阻 磁头本身的电阻值会改变，因而此巨磁阻磁头的读出信号端的电压信号也会发生相 应变化。利用伪彩色法并通过计算机中的软件将巨磁阻磁头扫描待测样品表面时所 获得的一系列电压数据进行画图，即可得出被测样品上磁畴结构及其分布情况。

本发明的技术解决方案如下：

一种磁畴观测装置，其构成的特点是：在电控位移台上固定有一供置放待测样 品的四维样品调整架，在该四维样品调整架的正前设有xy向扫描器，在该xy向扫 描器中间的方形通孔内壁上设有沿z轴运动的z向扫描器，在该z向扫描器的后端 固定磁头夹具，该磁头夹具的后端固定装有巨磁阻磁头的磁头悬架组件，在该巨磁 阻磁头的一侧是光学显微镜、CCD摄像头和监视器，所述的光学显微镜和CCD摄 像头组合在一起后和所述的磁头悬架组件中的滑块同光轴并构成成像关系，所述的 光轴与z轴垂直，所述的CCD摄像头的输出端接所述的监视器的输入端，在所述的 巨磁阻磁头的另一侧与所述的光学显微镜相对设有离子风机，所述的巨磁阻磁头的 读出信号端通过所述的磁头夹具与数字源表相连，该数字源表一方面向所述的巨磁 阻磁头提供一个恒定的电流，同时采集所述的巨磁阻磁头读出信号端的电压信号， 该数字源表的信号输出端与计算机相连。

所述的磁头夹具是由防静电材料制成的。

将固定待测样品的四维样品架固定在电控位移台上，由电控位移台带动四维样 品架在z向上移动，由电控位移台和四维样品架作为待测样品的粗定位装置；

磁头悬架组件固定在磁头夹具上，由z向扫描器和xy向扫描器带动巨磁阻磁头 在z向上向待测样品做细逼近，并对待测样品表面在xy向上进行扫描；

利用光学显微镜、CCD摄像头和监视器实时观测巨磁阻磁头和待测样品之间的 接触情况；

用离子风机对巨磁阻磁头吹风消除静电对巨磁阻磁头的影响；

所述的计算机具有绘图软件，利用伪彩色法并通过计算机中的绘图软件将巨磁 阻磁头扫描待测样品表面所获得的一系列电压数据进行画图，得出被测样品上磁畴 结构及其分布情况。

本发明相对于在先技术有以下优点：

1、造价比较低，在50万元以下；

2、装有巨磁阻磁头的磁头悬架组件是商用的，较便宜(一般两美元左右)；利 用离子风机解决了巨磁阻磁头易受静电损坏的问题后，一般不会受其它问题的影响 而导致损坏；不存在与磁性材料之间的匹配问题；

3、对被测样品的尺寸没有限制；