[發明專利]一種磁性線材的磁疇成像方法及磁疇壁形狀判別方法

有效

• 申請號: 201810417270.0
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108918424B
• 公開（公告）日: 2020-10-02
• 發明（設計）人: 方曉華;張向平;趙永建
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: G01N21/21
• 分類號: G01N21/21
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種磁性線材的磁疇成像方法及磁疇壁形狀判別方法，所述磁疇壁形狀為在外磁場下磁性線材中傳播的磁疇壁的形狀，測量裝置主要包括激光器、濾光片I、棱鏡偏振器、白光源、分束器I、分束器II、1/2波片、1/4波片、分束器III、照像機、非球面鏡I、濾光片II、沃拉斯頓棱鏡、光電探測器I、光電探測器II、位移臺、物鏡、非球面鏡II、樣品、樣品管、拾波線圈組、磁體、前置放大器、示波器、計算機，xyz為空間直角坐標系，zx為水平面，xy平面與水平面垂直，所述激光器的波長在400納米到800納米范圍可調，所述激光器、濾光片I、棱鏡偏振器、分束器I、分束器II、物鏡、非球面鏡II、樣品組成入射光路，所述樣品、非球面鏡II、物鏡、分束器II、1/2波片、1/4波片、分束器III、沃拉斯頓棱鏡、光電探測器I、光電探測器II組成反射光路，所述白光源、分束器I、分束器II、物鏡、非球面鏡II、樣品、1/2波片、1/4波片、分束器III、濾光片II、非球面鏡I、照像機組成照明光路，使得能夠通過照像機觀察激光器發出的激光束在樣品表面的光點位置，所述拾波線圈組由一對拾波線圈組成且通過電纜與前置放大器連接，前置放大器、示波器、計算機之間依次電纜連接，光電探測器I、光電探測器II均分別電纜連接計算機，將激光器發射的激光的偏振角設置為45度，當棱鏡偏振器的偏振角設置為0度，則光束為S偏振，當棱鏡偏振器的偏振角設置為90度，則光束為P偏振，所述1/2波片可旋轉，能夠用于補償裝置光路中的偏振畸變，其角度設置條件是，使得在非磁性樣品表面的反射光通過1/2波片后的S偏振與P偏振的比例為1∶2，所述1/4波片能夠測量克爾橢圓率，在測量克爾旋轉時再將1/4波片從光路中移除，光束的主要部分通過沃拉斯頓棱鏡后分成S偏振光束和P偏振光束，分別進入光電探測器I和光電探測器II，光電探測器I和光電探測器II的輸出信號分別輸入計算機，得到兩個信號的和V_sum以及兩個信號的差V_diff，從而得到克爾橢圓率物鏡固定在位移臺上且能夠在zx平面內移動，精度100nm，通過移動位移臺能夠改變光束在樣品表面的入射角，所述樣品管嵌套于兩個拾波線圈內且與拾波線圈共軸，所述樣品位于樣品管內且長度與樣品管長度一致，

其特征是，所述一種磁性線材的磁疇成像方法及磁疇壁形狀判別方法包括獲得線材樣品中磁化磁疇分布的三維矢量圖方法和磁疇壁形狀判別方法，

所述獲得線材樣品中磁化磁疇分布的三維矢量圖方法的步驟如下：

一.通過照像機觀察激光器發出的激光束在樣品表面的光點位置，不同的光點位置對應于光在樣品表面的不同入射角；

二.調節位移臺使得激光束從物鏡的不同位置穿過物鏡，定義激光束入射到物鏡中心位置的情況下，位移臺上的坐標為x＝0，y＝0；

三.調節位移臺坐標x＝1.0mm，y＝2.0mm，對應光的入射角γ_i為40度，測量m_x方向的包含了極向和縱向克爾效應的信號，光電探測器I和光電探測器II的輸出信號分別輸入計算機處理后得到ε^+γ；

四.調節位移臺坐標x＝3.0mm，y＝2.0mm，對應光的入射角γ_i為-40度，測量m_x方向的包含了極向和縱向克爾效應的信號，光電探測器I和光電探測器II的輸出信號分別輸入計算機處理后得到ε^-γ；

五.由公式和分別得到極向和縱向克爾效應的橢圓率和

六.調節位移臺坐標x＝2.0mm，y＝3.0mm，對應光的入射角γ_i為-40度，測量m_y方向的包含了極向和縱向克爾效應的信號，光電探測器I和光電探測器II的輸出信號分別輸入計算機處理后得到ε^-γ；

七.調節位移臺坐標x＝2.0mm，y＝1.0mm，對應光的入射角γ_i為40度，測量m_y方向的包含了極向和縱向克爾效應的信號，光電探測器I和光電探測器II的輸出信號分別輸入計算機處理后得到ε^+γ；

八.由公式和分別得到極向和縱向克爾效應的橢圓率和

九.由公式計算極向和縱向克爾效應的校準系數，并畫出磁化的三維矢量圖，圖中x、y、z方向信號強度的比例為

m_x、m_y和m_z分別為x、y、z三個方向的磁化矢量，n_i是非磁性環境氛圍的折射率，n_m是磁性材料的折射率，γ_m是折射角；

所述磁疇壁形狀判別方法包括下列步驟：

一.磁體產生周期性的斜坡磁場，當樣品中的磁疇壁通過拾波線圈時會在拾波線圈中形成電流突變，拾波線圈組中產生的電流通過前置放大器放大后輸入示波器，在示波器中得到電流突變，并標記相鄰兩個電流突變之間的時間t1；

二.開啟激光器，激光束在樣品表面反射后，最終進入光電探測器I和光電探測器II，當樣品中的磁疇壁通過激光在樣品上的光點時，樣品表面磁化的克爾效應在反射光中產生突變，分別記錄光電探測器I和光電探測器II中相鄰的信號突變之間的時間t2和t3；

三.求出t1和(t2+t3)/2的比值，從而得到磁疇壁在傳播過程中的曲率。