[发明专利]元素分辨且高空间分辨的界面自旋构型二维定量磁成像方法

摘要

本发明提供一种元素分辨且高空间分辨的界面自旋构型二维定量磁成像方法。该方法基于电子能量损失谱磁手性各向异性的基本原理，针对晶体异质结构的界面区域，在其特定的两个衍射条件下分别记录待测元素在特定能量范围内的一系列能量过滤像。这两个系列的能量过滤像组成的两个数据立方中含有界面区域的形貌、元素、磁性信息。对两个数据立方中进行漂移校准、降噪、去背底、加和定则等图像后处理，可得到一副高分辨磁结构像。从该磁结构像中可提取元素分辨的自旋、轨道磁矩在入射电子束方向的定量信息，同时其衬度可直接展示多层膜界面特定元素的磁自旋构型在材料二维平面内的变化信息。

主权项

1.一种元素分辨且高空间分辨的界面自旋构型二维定量磁成像方法，包括以下步骤，s1.数据采集：s11.切取3d过渡族金属X磁性元素的超晶格多层膜特定位置和特定晶体学方向上的透射样品；s12.在最优衍射条件下，分别在衍射面的两个位置处采集X元素电子能量损失谱信号进行能量过滤成像；其中，每个位置均连续采集一系列能量过滤图像Ⅰ组成数据立方，其能量损失范围包括X‑L₃峰前20eV、X‑L₃峰、X‑L₂峰、X‑L₂峰后50eV；s13.在同一观察区域测定材料在观察区域沿z方向的厚度、晶体结构和晶体取向；s2.图像处理：s21.将步骤s12中同一位置采集的数据立方Ⅰ通过计算获得两幅图像Ⅱ；所述图像Ⅱ分别含有去除背底的X‑L3峰信号和X‑L2峰信号在二维空间的分布；s22.根据EMCD加和法则对四幅图像Ⅱ进行运算，并设定恰当的灰度值范围，得到两幅衬度图像；s23.结合步骤s13中测定的参数进行动力学衍射计算，进而对所述衬度图像进行矫正；s3.信息提取：s31.从矫正后的所述衬度图像中直接分辨出X元素自旋磁矩的大小和方向在二维空间中的变化；s32.建立矫正后的所述衬度图像灰度和磁矩矢量之间的数值关联，并从该衬度图像中提取局域X自旋磁矩的大小和方向平行于z轴的分量，获取xy平面空间内各处X磁矩的定量数值信息；s33.根据提取的所述定量数值信息，重建界面处X元素的自旋磁矩构型，获得界面处X磁矩的耦合情况。