[發明專利]一種具有靈敏度選擇功能的克爾顯微鏡

在審

• 申請號: 201810429228.0
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108362765A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 張向平;方曉華;趙永建
• 申請（專利權）人: 金華職業技術學院
• 主分類號: G01N27/72
• 分類號: G01N27/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及材料表面磁性測量領域，一種具有靈敏度選擇功能的克爾顯微鏡，包括光源、非球面鏡I、非球面鏡II、視場光闌、偏振器、非球面鏡III、半透明反射鏡、物鏡、樣品、樣品臺、磁體、旋轉臺、補償器、檢偏器、非球面鏡IV、光電探測器、鎖相放大器、步進電機、計算機，光源、非球面鏡I、非球面鏡II、視場光闌、偏振器、非球面鏡III、半透明反射鏡、物鏡依次組成照明光路，物鏡、半透明反射鏡、補償器、檢偏器、非球面鏡IV依次組成成像光路，本發明在寬場磁光克爾顯微鏡中實現了克爾對比度的分離和增強，能夠得到任何樣品的表面磁化的三維矢量圖，并在觀測樣品中磁疇的實驗中抑制了棱鏡中的寄生法拉第效應的貢獻，增加了對比度和信噪比。

技術領域

本發明涉及材料表面磁性測量領域，尤其是一種采用特殊光源及磁體結構的一種具有靈敏度選擇功能的克爾顯微鏡。

背景技術

磁光克爾效應測量裝置是材料表面磁性研究中的一種重要手段，其工作原理是基于由光與磁化介質間相互作用而引起的磁光克爾效應，其不僅能夠進行單原子層厚度材料的磁性檢測，而且可實現非接觸式測量，在磁性超薄膜的磁有序、磁各向異性、層間耦合和磁性超薄膜的相變行為等方面的研究中都有重要應用。克爾顯微鏡是一種常用的裝置，其工作原理為：平面偏振光與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產生了順時針或逆時針的旋轉，其旋轉方向與媒介的磁化方向有關，通常反射光中的橢圓偏振是疊加的，反射光經過反射光路中的檢偏器后，克爾旋轉轉變為磁疇對比度，從而得到樣品表面不同區域的磁疇的磁化特征?，F有技術缺陷一：傳統的克爾顯微鏡使用機械機構來調整光闌狹縫來改變樣品上的照亮區域，而這不易滿足實驗的精度要求；現有技術缺陷二：對于具有較小克爾旋轉的材料或稀磁半導體薄膜樣品，不能得到分辨率較好的圖像，所述一種具有靈敏度選擇功能的克爾顯微鏡能解決問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明采用十字形排列的LED燈組作為光源，無需光闌狹縫來改變樣品上的照亮區域，能夠測量并實時顯示樣品表面磁化矢量的x分量和y分量，并能夠將樣品表面磁化的面內分量和面外分量產生的對比度區分開來，增加了信噪比，并減少了寄生法拉第效應，提升了裝置靈敏度。

本發明所采用的技術方案是：

所述一種具有靈敏度選擇功能的克爾顯微鏡主要包括光源、非球面鏡I、非球面鏡II、視場光闌、偏振器、非球面鏡III、半透明反射鏡、物鏡、樣品、樣品臺、磁體、旋轉臺、補償器、檢偏器、非球面鏡IV、光電探測器、鎖相放大器、步進電機、計算機，所述光源、非球面鏡I、非球面鏡II、視場光闌、偏振器、非球面鏡III、半透明反射鏡、物鏡依次組成照明光路，所述物鏡、半透明反射鏡、補償器、檢偏器、非球面鏡IV依次組成成像光路，樣品位于樣品臺上，所述樣品、樣品臺、旋轉臺依次位于物鏡下方，光源發出的光依次經過非球面鏡I、非球面鏡II、視場光闌、偏振器、非球面鏡III，被半透明反射鏡轉變為線偏振后偏向進入物鏡，并匯聚到樣品表面，被樣品表面反射，樣品表面的反射光經物鏡匯集后依次經過半透明反射鏡、補償器、檢偏器、非球面鏡IV后進入光電探測器，所述磁體由正極和負極組成，樣品臺具有中心軸，樣品臺能夠繞中心軸在水平面內旋轉，所述磁體的正極和負極相對于樣品臺中心軸對稱，磁體固定于旋轉臺上，并能夠隨旋轉臺繞樣品臺中心軸360度旋轉，所述光源由四個成十字形排列的長方形LED燈組成，所述四個LED燈為燈I、燈II、燈III和燈IV，每個LED燈均連接有一根光纖，所述光纖的直徑為1.5毫米，LED燈發出的光通過光纖引導至光源的輸出端，每個LED燈輸出功率均為150毫瓦，每個LED燈發出的光的波長均為600納米，通過調整非球面鏡I、非球面鏡II、視場光闌和非球面鏡III的位置，使得光源的輸出端成像于物鏡的背聚焦平面。

本裝置使用旋轉磁場方法來抽取二次磁光克爾信號分量，優點是對二次以及線性磁光克爾信號都較靈敏，能夠從單晶或者薄膜樣品中抽取二次磁光克爾信號。