[發(fā)明專利]一種磁性橢偏測(cè)量裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110643025.3
• 申請(qǐng)日: 2021-06-09
• 公開（公告）號(hào): CN113310907B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉世元;劉佳敏;江浩;龔雯棋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/21
• 分類號(hào): G01N21/21;G01N21/01;G01R33/12
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 劉洋洋

本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種磁性橢偏測(cè)量裝置，裝置包括橢偏測(cè)量模塊、磁場(chǎng)加載模塊以及樣品臺(tái)，橢偏測(cè)量模塊用于對(duì)樣品進(jìn)行光學(xué)測(cè)量，磁場(chǎng)加載模塊包括水平磁場(chǎng)加載模塊以及豎直磁場(chǎng)加載模塊，其中，水平磁場(chǎng)加載模塊包括水平移動(dòng)組件、第一永久磁鐵磁極對(duì)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)，旋轉(zhuǎn)臺(tái)用于帶動(dòng)水平移動(dòng)組件在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，水平移動(dòng)組件用于使第一永久磁鐵磁極對(duì)中的兩磁鐵相向或向背運(yùn)動(dòng)；豎直磁場(chǎng)加載模塊包括豎直移動(dòng)組件以及第二永久磁鐵磁極對(duì)，豎直移動(dòng)組件使得第二永久磁鐵磁極對(duì)的兩磁鐵相對(duì)樣品臺(tái)相向或相背運(yùn)動(dòng)。本申請(qǐng)可以對(duì)不同磁場(chǎng)強(qiáng)度和不同模式磁場(chǎng)下的待測(cè)樣品開展橢偏參數(shù)和穆勒矩陣測(cè)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)測(cè)量相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種磁性橢偏測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)存在外界磁場(chǎng)加載時(shí)，磁性材料的磁化強(qiáng)度、磁化方向、磁化耦合系數(shù)與介電張量會(huì)發(fā)生改變，從而此磁性材料的光學(xué)特性會(huì)發(fā)生改變，這種利用磁控調(diào)控材料光學(xué)豎向的物理現(xiàn)象通常被稱為磁光效應(yīng)。目前，利用磁性材料的磁光效應(yīng)特性開發(fā)了諸如磁光存儲(chǔ)、磁光隔離、磁光開關(guān)、磁光調(diào)制、自旋電子、磁性感知等磁學(xué)器件，并且廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體、能源、醫(yī)療和國(guó)防科技等領(lǐng)域。而深入認(rèn)知與透徹理解磁性材料的磁光特性，能夠?yàn)榇艑W(xué)器件的設(shè)計(jì)、優(yōu)化與制造提供必要的理論與實(shí)驗(yàn)支撐，因此，準(zhǔn)確表征磁性材料的磁光特性具有十分重要的研究意義。

目前，表征磁性材料的磁光特性主要有如下方式：磁光克爾效應(yīng)磁強(qiáng)計(jì)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)與超導(dǎo)量子干涉器件磁強(qiáng)計(jì)。以上裝置均是磁學(xué)現(xiàn)象研究的重要儀器，然而這些儀器僅能測(cè)量出部分磁光特性，如磁矩等，無(wú)法獲取與磁性樣品磁光特性有關(guān)的更豐富信息。然而，當(dāng)橢偏測(cè)量方法的基礎(chǔ)上集成磁場(chǎng)加載裝置，能實(shí)現(xiàn)磁光克爾效應(yīng)與磁光法拉第效應(yīng)的表征，但這些方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)任意磁場(chǎng)方位下與任意磁場(chǎng)強(qiáng)度下材料磁光特性的測(cè)量，并且所獲取信息也比較有限。因此，本領(lǐng)域亟需提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)不同磁場(chǎng)加載配置下樣品橢偏參數(shù)與穆勒矩陣測(cè)量的裝置與方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種磁光橢偏測(cè)量裝置，可以對(duì)不同磁場(chǎng)強(qiáng)度和不同模式磁場(chǎng)下的待測(cè)樣品開展橢偏參數(shù)和穆勒矩陣測(cè)量，獲得任意磁場(chǎng)方位和強(qiáng)度下待測(cè)樣品光學(xué)常數(shù)、磁光耦合系數(shù)、磁光克爾角和橢率角等參數(shù)的測(cè)量。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種磁光橢偏測(cè)量裝置，所述裝置包括橢偏測(cè)量模塊、磁場(chǎng)加載模塊以及樣品臺(tái)，其中：所述橢偏測(cè)量模塊包括入射起偏光路和反射檢偏光路，入射起偏光路上的測(cè)量光經(jīng)所述樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品反射后進(jìn)入所述反射檢偏光路，其中，所述入射起偏光路沿光路方向依次布置有光源、準(zhǔn)直透鏡以及偏振態(tài)發(fā)生組件，所述反射檢偏光路沿光路方向依次布置有偏振態(tài)探測(cè)組件、會(huì)聚透鏡以及光譜儀；所述磁場(chǎng)加載模塊包括水平磁場(chǎng)加載模塊以及豎直磁場(chǎng)加載模塊，其中，所述水平磁場(chǎng)加載模塊包括水平移動(dòng)組件、第一永久磁鐵磁極對(duì)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)，所述水平移動(dòng)組件設(shè)于平行設(shè)于所述樣品臺(tái)兩側(cè)，所述旋轉(zhuǎn)臺(tái)用于帶動(dòng)所述水平移動(dòng)組件在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，第一永久磁鐵磁極對(duì)中的兩磁鐵設(shè)于所述樣品臺(tái)的兩側(cè)并分別設(shè)于所述水平移動(dòng)組件上，用于相向或向背運(yùn)動(dòng)或在水平移動(dòng)組件的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述豎直磁場(chǎng)加載模塊包括豎直移動(dòng)組件以及第二永久磁鐵磁極對(duì)，所述豎直移動(dòng)組件垂直于所述樣品臺(tái)平面，所述第二永久磁鐵磁極對(duì)的兩磁鐵設(shè)于所述樣品臺(tái)的上下側(cè)并分別設(shè)于所述豎直移動(dòng)組件上，用于使得所述第二永久磁鐵磁極對(duì)的兩磁鐵相對(duì)所述樣品臺(tái)上的樣品相向或相背運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選地，所述第一永久磁鐵磁極對(duì)中的兩磁鐵對(duì)稱設(shè)于所述樣品臺(tái)的兩側(cè)，且所述樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品位于所述第一永久磁鐵磁極對(duì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)中間。

優(yōu)選地，所述水平移動(dòng)組件包括第一雙向絲杠和設(shè)于所述第一雙向絲杠兩端的第一基座，所述第一永久磁鐵磁極對(duì)中的兩磁鐵分別設(shè)于所述第一基座上。

優(yōu)選地，所述水平移動(dòng)組件還包括間距控制單元，用于控制所述第一永久磁鐵磁極對(duì)中的兩磁鐵與樣品之間的距離。

優(yōu)選地，所述第二永久磁鐵磁極對(duì)的兩磁鐵對(duì)稱設(shè)于所述樣品臺(tái)的上下側(cè)，且所述樣品臺(tái)上的待測(cè)樣品位于所述第二永久磁鐵磁極對(duì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)中間。