[發(fā)明專利]一種旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的光譜磁光橢偏分析裝置及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910596122.4
• 申請(qǐng)日: 2019-07-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110333191B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 連潔;宋浩男;石玉君;戴凱;姜清芬;魏銘洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/21
• 分類號(hào): G01N21/21;G01N21/01;G01N21/25;G01B11/06
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 張慧芳

本發(fā)明公開(kāi)了一種旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的光譜磁光橢偏分析裝置及其應(yīng)用，所述光譜磁光橢偏分析裝置包括光源模塊、光路模塊、磁場(chǎng)模塊、樣品臺(tái)、電機(jī)控制模塊、探測(cè)及分析模塊，所述光路模塊包括準(zhǔn)直鏡、起偏器、補(bǔ)償器、檢偏器，所述探測(cè)及分析模塊包括計(jì)算機(jī)和探測(cè)器，所述準(zhǔn)直鏡、起偏器、補(bǔ)償器、樣品臺(tái)、檢偏器和探測(cè)器沿光路方向依次設(shè)置，起偏器、補(bǔ)償器位于入射光路，檢偏器位于出射光路，所述入射光路和出射光路位于所述樣品臺(tái)的兩側(cè)，且與樣品臺(tái)法線的夾角均為φ。本發(fā)明可以在縱向或極向磁光克爾效應(yīng)下對(duì)磁性薄膜材料的光學(xué)和磁學(xué)參數(shù)進(jìn)行表征，在一次測(cè)試中可以得到磁性薄膜樣品的厚度、光學(xué)參數(shù)、磁學(xué)參數(shù)，自動(dòng)化程度較高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磁光橢偏分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的光譜磁光橢偏分析裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

納米材料在通信、生物、軍工等領(lǐng)域正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，納米磁性薄膜材料作為一種特殊的納米材料，因?yàn)槠湓诖糯鎯?chǔ)、磁光傳感器件、磁光開(kāi)關(guān)等領(lǐng)域展現(xiàn)出的優(yōu)異性能受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注。納米磁性薄膜材料的制備、優(yōu)化等方向都需要更先進(jìn)的表征技術(shù)。磁光橢偏測(cè)量技術(shù)具有測(cè)試靈敏、精度好、測(cè)量速度快、不會(huì)對(duì)樣品造成物理?yè)p傷、可以實(shí)現(xiàn)樣品生長(zhǎng)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，是進(jìn)行磁性材料測(cè)量的理想手段。

目前磁光橢偏系統(tǒng)的基本儀器結(jié)構(gòu)為起偏器-樣品-檢偏器-探測(cè)器的形式，這種結(jié)構(gòu)在測(cè)量材料性質(zhì)時(shí)存在如下問(wèn)題：

1.未引入光譜測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行厚度和光學(xué)參數(shù)擬合，所得計(jì)算結(jié)果受測(cè)試誤差影響較大；

2.分析時(shí)需要已知材料厚度，或者將厚度較大的材料當(dāng)做體材料處理；

3.使用測(cè)試得到的光強(qiáng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，測(cè)試結(jié)果受直流誤差影響大；

4.測(cè)量速度慢，有些器件成本較高，僅適用于科學(xué)研究，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用性不強(qiáng)等。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的光譜磁光橢偏分析裝置及其應(yīng)用，利用旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的光譜磁光橢偏分析裝置可以在縱向或極向磁光克爾效應(yīng)下對(duì)磁性薄膜材料的光學(xué)和磁學(xué)參數(shù)進(jìn)行表征，在一次測(cè)試中可以得到磁性薄膜樣品的厚度、光學(xué)參數(shù)(復(fù)折射率)、磁學(xué)參數(shù)(磁光耦合系數(shù)和磁光克爾偏轉(zhuǎn)角)；自動(dòng)化程度較高，成本較低，能夠求出磁性樣品厚度和復(fù)折射率物理模型，能夠消除直流誤差影響，精確進(jìn)行磁光橢偏測(cè)量。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

首先，本發(fā)明提供一種旋轉(zhuǎn)補(bǔ)償器的光譜磁光橢偏分析裝置，包括光源模塊、光路模塊、磁場(chǎng)模塊、樣品臺(tái)、電機(jī)控制模塊、探測(cè)及分析模塊。所述光路模塊包括準(zhǔn)直鏡、起偏器、補(bǔ)償器、檢偏器，所述探測(cè)及分析模塊包括計(jì)算機(jī)和探測(cè)器，所述準(zhǔn)直鏡、起偏器、補(bǔ)償器、樣品臺(tái)、檢偏器和探測(cè)器沿光路方向依次設(shè)置，起偏器、補(bǔ)償器位于入射光路，檢偏器位于出射光路，所述入射光路和出射光路位于所述樣品臺(tái)的兩側(cè)，且與樣品臺(tái)法線的夾角均為φ。

進(jìn)一步的，所述光源模塊包括氙燈光源、單色儀、光纖耦合器、光纖，所述單色儀與計(jì)算機(jī)連接；所述補(bǔ)償器和檢偏器分別與電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接，電機(jī)通過(guò)電機(jī)控制模塊與計(jì)算機(jī)連接，所述補(bǔ)償器由電機(jī)帶動(dòng)勻速旋轉(zhuǎn)，所述檢偏器由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度可調(diào)節(jié)；所述磁場(chǎng)模塊包括電磁鐵和磁鐵控制系統(tǒng)，電磁鐵通過(guò)磁鐵控制系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)連接；所述樣品臺(tái)設(shè)置在電磁鐵兩個(gè)磁極的中心位置。

進(jìn)一步的，所述光纖的出射端口、準(zhǔn)直鏡、起偏器和補(bǔ)償器與入射光同光軸設(shè)置；所述檢偏器和探測(cè)器與樣品反射光同光軸設(shè)置。

進(jìn)一步的，所述樣品臺(tái)包括調(diào)節(jié)XY軸的二維平移臺(tái)，調(diào)節(jié)Z軸的一維平移臺(tái)和調(diào)節(jié)俯仰的αβ軸傾斜平臺(tái)。

進(jìn)一步的，所述入射光路和出射光路的各個(gè)器件固定在V型支架上并且設(shè)置在所述樣品臺(tái)的兩側(cè)，光纖與V型支架通過(guò)光纖接口連接；夾角φ可調(diào)節(jié)。