[发明专利]一种磁化矢量测量方法

说明书

本发明涉及材料表面磁性测量领域，一种磁化矢量测量方法，测量装置包括光源、非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III、半透明反射镜、物镜、样品、样品台、磁体、旋转台、补偿器、检偏器、非球面镜IV、光电探测器、锁相放大器、步进电机、计算机，所述光源、非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III、半透明反射镜、物镜依次组成照明光路，所述物镜、半透明反射镜、补偿器、检偏器、非球面镜IV依次组成成像光路，能够在宽场磁光克尔显微镜中实现了克尔对比度的分离和增强，能够得到任何样品的表面磁化的三维矢量图，并在观测样品中磁畴的实验中抑制了棱镜中的寄生法拉第效应的贡献，增加对比度和信噪比。

技术领域

本发明涉及材料表面磁性测量领域，尤其是一种采用特殊光源及磁体结构的一种磁化矢量测量方法。

背景技术

磁光克尔效应测量装置是材料表面磁性研究中的一种重要手段，其工作原理是基于由光与磁化介质间相互作用而引起的磁光克尔效应，其不仅能够进行单原子层厚度材料的磁性检测，而且可实现非接触式测量，在磁性超薄膜的磁有序、磁各向异性、层间耦合和磁性超薄膜的相变行为等方面的研究中都有重要应用。克尔显微镜是一种常用的装置，其工作原理为：平面偏振光与非透明的磁性媒介表面相互作用后，被反射的光的偏振平面产生了顺时针或逆时针的旋转，其旋转方向与媒介的磁化方向有关，通常反射光中的椭圆偏振是叠加的，反射光经过反射光路中的检偏器后，克尔旋转转变为磁畴对比度，从而得到样品表面不同区域的磁畴的磁化特征。现有技术缺陷一：传统的克尔显微镜使用机械机构来调整光阑狭缝来改变样品上的照亮区域，而这不易满足实验的精度要求；现有技术缺陷二：对于具有较小克尔旋转的材料或稀磁半导体薄膜样品，不能得到分辨率较好的图像，所述一种磁化矢量测量方法能解决问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用十字形排列的LED灯组作为光源，无需光阑狭缝来改变样品上的照亮区域，能够测量并实时显示样品表面磁化矢量的x分量和y分量，并能够将样品表面磁化的面内分量和面外分量产生的对比度区分开来，增加了信噪比，并减少了寄生法拉第效应，提升了装置灵敏度。

本发明所采用的技术方案是：

测量装置主要包括光源、非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III、半透明反射镜、物镜、样品、样品台、磁体、旋转台、补偿器、检偏器、非球面镜IV、光电探测器、锁相放大器、步进电机、计算机，所述光源、非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III、半透明反射镜、物镜依次组成照明光路，所述物镜、半透明反射镜、补偿器、检偏器、非球面镜IV依次组成成像光路，样品位于样品台上，所述样品、样品台、旋转台依次位于物镜下方，光源发出的光依次经过非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III，被半透明反射镜转变为线偏振后偏向进入物镜，并汇聚到样品表面，被样品表面反射，样品表面的反射光经物镜汇集后依次经过半透明反射镜、补偿器、检偏器、非球面镜IV后进入光电探测器，所述磁体由正极和负极组成，样品台具有中心轴，样品台能够绕中心轴在水平面内旋转，所述磁体的正极和负极相对于样品台中心轴对称，磁体固定于旋转台上，并能够随旋转台绕样品台中心轴360度旋转，所述光源由四个成十字形排列的长方形LED灯组成，所述四个LED灯为灯I、灯II、灯III和灯IV，每个LED灯发出的光的波长均为600纳米，每个LED灯均连接有一根光纤，所述光纤的直径为1.5毫米，LED灯发出的光通过光纤引导至光源的输出端，每个LED灯输出功率均为150毫瓦，通过调整非球面镜I、非球面镜II、视场光阑和非球面镜III的位置，使得光源的输出端成像于物镜的背聚焦平面。

使用旋转磁场方法来抽取二次磁光克尔信号分量，优点是对二次以及线性磁光克尔信号都较灵敏，能够从单晶或者薄膜样品中抽取二次磁光克尔信号。