[发明专利]一种磁化矢量测量方法

摘要

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。

主权项

1.一种磁化矢量测量方法，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，每个LED灯发出的光的波长均为600纳米，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，其特征是，测量不同方向克尔灵敏度的方法为：测量纯极向克尔灵敏度的方法：开启灯I、灯II、灯III和灯IV，处理光电探测器探测到的电流后得到磁畴图像；测量竖直方向的纵向克尔灵敏度的方法：开启灯I和灯III，处理光电探测器探测到的电流后得到磁畴图像；测量水平方向的纵向克尔灵敏度的方法：开启灯II和灯IV，处理光电探测器探测到的电流后得到磁畴图像；抑制极向灵敏度的方法：以脉冲序列模式开启和关闭光源的LED，开启灯I两微秒后关闭，然后开启灯III两微秒后关闭，如此重复，并与光电探测器同步，处理光电探测器探测到的电流后，得到两组连续的具有相反入射角的图像，将两组图像相减，从而得到纯面内灵敏度；获得多成分的成像的方法：交替地开启和关闭灯I和灯IV，开启灯I两微秒后关闭，然后开启灯IV两微秒后关闭，如此重复，能够在正交灵敏度条件下得到样品中的磁畴图案；测量二次磁光克尔信号方法的步骤为：一.初始时，样品易磁轴方向与光入射平面平行，将该方向定义为γ＝0；二.将磁场方向调至沿光入射平面方向，此时的角度定义为磁场角度x＝0；三.通过计算机控制步进电机以及锁相放大器，在某一个固定的样品方向γ记录光电探测器的电流，所述电流作为磁场方向的函数，调节磁场方向，磁场角度x取值范围从0到360度，步进0.1度；四.重复第三步骤五次，并对结果取平均，得到光电探测器的电流相对于磁场方向的变化；五.旋转样品台，在样品角度γ范围0到180度，每隔10度都实施以上测量步骤三和步骤四；六.二次磁光克尔信号分量的抽取，分离光电探测器测得的光强包括的线性和二次克尔信号，如果克尔角θ远小于检偏器的偏移角δ，测得的光强和克尔角之间的关系能够由表示，其中I₀为克尔旋转为0时从样品表面反射的光强；七.将得到的数据按照公式拟合，从而得到样品角度γ对应的Q₁和Q₂的值，进而求得样品的各向异性二次磁光耦合常数AG以及各项同性的磁光克尔耦合常数