[实用新型]磁力像原子力显微镜

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种显微镜，尤其涉及一种磁力像原子力显微镜。

背景技术

磁力像原子力显微镜是在原子力显微镜(AFM)基础上发展起来的显微镜，自从问世后就成为了研究磁性材料的有力工具。1987年马丁(Martin)等人在宾尼等人发明AFM一年后研发出MFM，早期的MFM是用光学干涉仪检测探针位置，但是存在悬臂定位和灵敏度线性等技术问题，后来霍瑟卡(Hosaka)等人研究了光反射检测技术并用于MFM，此外还研发并推广了抬高模式技术。MFM是一种重要的微磁结构和杂散场检测技术，尤其随着上述MFM技术发展及磁性记录密度增加，MFM在高密度磁性记录材料的测量和评估中扮演越来越重要的角色。

MFM基本原理是利用磁性探针和磁性样品表面间的磁作用力来感应磁力梯度之变化，样品表面产生的游离磁场会作用在磁性探针上；且利用偏移传感器侦测探针偏移，因此能测出作用力或作用力强度梯度的变化。采取两段式扫描，利用原子力显微镜得到样品外形轮廓，然后再把探针拉高，使探针沿着原路径的轨迹作第二次扫描，然后记录探针振动频率、相位或振幅变化，以此方式同时量取表面变化及磁力影像。

MFM特点是：(1)可检测样品表面磁畴中非常小的磁力(10-13N)和力梯度(10-4Nm-1)；(2)以小于30nm的分辨率获得磁畴分布图像。不同于SP-STM与旋转SEM观测的样品内部磁畴图，MFM得到的磁畴图像是样品表面的磁畴分布；(3)与其他磁成像技术比较，MFM具有分辨率高、可在大气中工作、不破坏样品而且不需要特殊的样品制备等优点。因此，MFM使人们可以方便获得磁体的高分辨率形貌像和磁力梯度像。广泛地用于磁盘、磁带、钡铁氧、TbFe非晶薄膜等磁性材料从而促进了人类在纳米科技的全面发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种磁力像原子力显微镜，可在大气、真空等条件下对磁性材料进行形貌及磁畴分析。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：一种磁力像原子力显微镜，包括底座和顶座，所述底座上表面设有支架，支架上方通过支柱固定顶座，顶座下方设有扫描器，顶座内部设有压板模块和探针器，底座上表面中部设有步进马达，步进马达上设有二维移动架，底座通过数据传输线连接电子控制系统。

所述电子控制系统包括实现扫描器的各种预设功能及维持扫描状态的反馈系统，通过数据传输线与底座相连并外接计算机系统，对于计算机的人机交互软件的操作、指令均由电子控制系统使探针器头部系统来实现其功能、完成实时过程的处理、数据的获取以及数据的分析处理输出。

本实用新型的有益效果为：可在大气、真空等条件下对磁性材料进行形貌及磁畴分析，为目前研究磁性记录材料及新型磁性纳米材料的重要工具之一。它是利用探针和样品间原子力、磁力的关系，得知样品表面的形貌及磁畴分布，其磁畴分辨率可达到30nm。

附图说明

下面根据附图对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本实用新型实施例所述的磁力像原子力显微镜的结构示意图；图中：1、底座；2、步进马达；3、二维移动架；4、扫描器；5、顶座；6、压板模块；7、探针器；8、电子控制系统；9、数据传输线；10、支架。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例所述的一种磁力像原子力显微镜，包括底座1和顶座5，所述底座1上表面设有支架10，支架10上方通过支柱固定顶座5，顶座5下方设有扫描器4，顶座5内部设有压板模块6和探针器7，底座1上表面中部设有步进马达2，步进马达2上设有二维移动架3，底座1通过数据传输线9连接电子控制系统8。

所述电子控制系统8包括实现扫描器4的各种预设功能及维持扫描状态的反馈系统，通过数据传输线9与底座1相连并外接计算机系统，对于计算机的人机交互软件的操作、指令均由电子控制系统使探针器7头部系统来实现其功能、完成实时过程的处理、数据的获取以及数据的分析处理输出。

将MFM操作软件安装到计算机系统，打开软件形貌、磁力双图像窗口，输出不同电压控制扫描器4，从而带动样品移动扫描，扫描分两次，第一次是针尖在动态力模式下工作，与样品以一定频率间歇接触产生范德华作用力，经过MFM头部内的信号检测装置进入电子控制系统8，电子控制系统8将信号转化为图像并发送到计算机系统；一行扫描完成后，通过计算机系统界面输入抬高高度数值(由磁力作用距离确定)，命令电子控制系统8控制MFM头部探针抬起相应高度沿着前次形貌轨迹再次以动态力模式扫描，探针发生的形变及相位变化信号经过MFM头部内的信号检测装置进入电子控制系统，电子控制系统将信号转化为图像并发送到计算机系统；处理后可得磁畴图像；样品一行扫描两次分别得到形貌及磁力图像后移至下一行继续扫描；由此扫描完样品可同时获得形貌和磁力两幅图像。