[發(fā)明專利]磁疇觀測(cè)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810035176.5
• 申請(qǐng)日: 2008-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN101266286A
• 公開（公告）日: 2008-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊永斌;徐文東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號(hào): G01R33/12
• 分類號(hào): G01R33/12
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 張澤純

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及磁疇，特別是一種磁疇觀測(cè)裝置。

背景技術(shù)

納米磁性材料是一種重要的納米材料。除了具有納米材料的介觀特性外，還具有其特殊的磁性能，如量子尺寸效應(yīng)、超順磁性，交換耦合特性，磁各向異性以及磁致伸縮效應(yīng)等。這些性質(zhì)使其在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中具有重要而廣泛的應(yīng)用，從而使納米磁性材料成為國(guó)際科技研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。磁疇結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)規(guī)律直接決定了磁性材料的物理性質(zhì)和應(yīng)用方向，因此納米尺度的磁疇檢測(cè)是進(jìn)行納米磁性材料研究的前提條件。

目前觀測(cè)磁性材料上的磁疇主要是通過(guò)磁力顯微鏡來(lái)實(shí)現(xiàn)的。磁力顯微鏡中鍍有磁性薄膜的探針會(huì)與被測(cè)樣品所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生相互作用，這使得磁力顯微鏡的微探針懸臂的彎曲程度和共振頻率發(fā)生變化，通過(guò)分析探針振動(dòng)位相或頻率的改變可得出被測(cè)樣品上的磁疇結(jié)構(gòu)及分布等信息。這種方法對(duì)被測(cè)樣品的制備質(zhì)量要求較低且允許施加的磁場(chǎng)范圍較大，但也存在如下不足之處：

1)磁力顯微鏡的價(jià)格昂貴，在100萬(wàn)元以上；

2)對(duì)被測(cè)樣品的尺寸有要求，直徑在15cm以下；

3)磁力顯微鏡所用針尖較昂貴(一般為1000元以上)并易損壞；且當(dāng)被測(cè)樣品與針尖所用材料的磁性不匹配時(shí)(針尖和樣品各自的漏磁場(chǎng)和各向異性場(chǎng)需滿足一定條件)，針尖和樣品之間會(huì)形成磁化干擾，得到的磁疇結(jié)構(gòu)分布圖將由表征正常疇結(jié)構(gòu)的雜散場(chǎng)襯度和干擾形成的磁化襯度疊加而成。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述在先技術(shù)的不足，提供一種磁疇觀測(cè)裝置，該裝置應(yīng)具有造價(jià)較低、不易損壞，不受待測(cè)樣品的尺寸限制，通用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

本發(fā)明的基本構(gòu)思：

本發(fā)明是基于巨磁阻磁頭的電阻值隨外界磁場(chǎng)的變化而變化的原理進(jìn)行磁疇的觀測(cè)的。給巨磁阻磁頭加上一個(gè)恒定的電流后，當(dāng)外界的磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，巨磁阻磁頭本身的電阻值會(huì)改變，因而此巨磁阻磁頭的讀出信號(hào)端的電壓信號(hào)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化。利用偽彩色法并通過(guò)計(jì)算機(jī)中的軟件將巨磁阻磁頭掃描待測(cè)樣品表面時(shí)所獲得的一系列電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行畫圖，即可得出被測(cè)樣品上磁疇結(jié)構(gòu)及其分布情況。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種磁疇觀測(cè)裝置，其構(gòu)成的特點(diǎn)是：在電控位移臺(tái)上固定有一供置放待測(cè)樣品的四維樣品調(diào)整架，在該四維樣品調(diào)整架的正前設(shè)有xy向掃描器，在該xy向掃描器中間的方形通孔內(nèi)壁上設(shè)有沿z軸運(yùn)動(dòng)的z向掃描器，在該z向掃描器的后端固定磁頭夾具，該磁頭夾具的后端固定巨磁阻磁頭，在該巨磁阻磁頭的一側(cè)是光學(xué)顯微鏡、CCD攝像頭和監(jiān)視器，所述的光學(xué)顯微鏡和CCD攝像頭組合在一起后和所述的巨磁阻磁頭的滑塊同光軸并構(gòu)成成像關(guān)系，所述的光軸與z軸垂直，所述的CCD攝像頭的輸出端接所述的監(jiān)視器的輸入端，在所述的巨磁阻磁頭的另一側(cè)與所述的光學(xué)顯微鏡相對(duì)設(shè)有離子風(fēng)機(jī)，所述的巨磁阻磁頭的讀出信號(hào)端通過(guò)所述的磁頭夾具與數(shù)字源表相連，該數(shù)字源表一方面向所述的巨磁阻磁頭提供一個(gè)恒定的電流，同時(shí)采集所述的巨磁阻磁頭讀出信號(hào)端的電壓信號(hào)，該數(shù)字源表的信號(hào)輸出端與計(jì)算機(jī)相連。

所述的磁頭夾具是由防靜電材料制成的。

將固定待測(cè)樣品的四維樣品架固定在電控位移臺(tái)上，由電控位移臺(tái)帶動(dòng)四維樣品架在z向上移動(dòng)，由電控位移臺(tái)和四維樣品架作為待測(cè)樣品的粗定位裝置；

巨磁阻磁頭固定在磁頭夾具上，由z向掃描器和xy向掃描器帶動(dòng)巨磁阻磁頭在z向上向待測(cè)樣品做細(xì)逼近，并對(duì)待測(cè)樣品表面在xy向上進(jìn)行掃描；

利用光學(xué)顯微鏡、CCD攝像頭和監(jiān)視器實(shí)時(shí)觀測(cè)巨磁阻磁頭和待測(cè)樣品之間的接觸情況；

用離子風(fēng)機(jī)對(duì)巨磁阻磁頭吹風(fēng)消除靜電對(duì)巨磁阻磁頭的影響；

所述的計(jì)算機(jī)具有繪圖軟件，利用偽彩色法并通過(guò)計(jì)算機(jī)中的繪圖軟件將巨磁阻磁頭掃描待測(cè)樣品表面所獲得的一系列電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行畫圖，得出被測(cè)樣品上磁疇結(jié)構(gòu)及其分布情況。

本發(fā)明相對(duì)于在先技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、造價(jià)比較低，在50萬(wàn)元以下；

2、巨磁阻磁頭是商用磁頭，較便宜(一般兩美元左右)；利用離子風(fēng)機(jī)解決了巨磁阻磁頭易受靜電損壞的問(wèn)題后，一般不會(huì)受其它問(wèn)題的影響而導(dǎo)致?lián)p壞；不存在與磁性材料之間的匹配問(wèn)題；

3、對(duì)被測(cè)樣品的尺寸沒有限制；

4、為配合微米水平待掃描區(qū)域的選擇，設(shè)置了四維樣品架，作為樣品的粗定位裝置。

總之，本發(fā)明裝置具有造價(jià)較低、不易損壞，不受待測(cè)樣品的尺寸限制，通用性強(qiáng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明磁疇觀測(cè)裝置實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖

具體實(shí)施方式