[發明專利]一種室溫強場磁光電多物理場低溫掃描成像系統

在審

• 申請號: 202210750949.8
• 申請日: 2022-06-28
• 公開（公告）號: CN115060657A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發明（設計）人: 彭波;郭永正
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/65;G01N21/64;G01N21/41;G01N21/19;G01N21/01
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 閆樹平

本發明涉及磁光測試系統領域，具體為一種室溫強場磁光電多物理場低溫掃描成像系統。本發明利用磁體、低溫恒溫器、常溫掃描位移臺和常溫物鏡，在實現超強磁場、極低溫和真空極端測量條件下，無需使用條件苛刻且昂貴的低溫真空物鏡和低溫掃描位移臺，僅需常規的常溫掃描位移臺和常溫物鏡即可實現極端條件測試以及控溫定點測試。本發明通過設置不同設備參數以及控制光譜儀、探測器與光彈調制器可實現磁場、電場、光場和微波的同時激勵下的拉曼、熒光、磁光克爾、磁圓二色譜、線二色譜、雙折射等掃描成像測試。有效解決了行業磁光特性研究不能達到對樣品低溫、多常溫外場聯用調控測試樣品磁、光、電性質；降低了實驗研究成本以及技術設備難度。

技術領域

本發明涉及磁光測試系統領域，具體為一種室溫強場磁光電多物理場低溫掃描成像系統。

背景技術

隨著人工智能、大數據、超級計算機的迅猛發展，全球產生的數據總量正以年均50％的速度急劇增長，對信息存儲與邏輯運算技術提出了更高的要求，要求計算體系架構更加低功耗、高效率、低成本。

而目前采用的馮諾依曼架構，運算器與存儲器分離，存儲器的速率低于運算器速率5-6個數量級，致使運算器與存儲器之間的數據傳輸成為影響系統性能的瓶頸，導致約40％的能耗用于數據的往返搬運而非計算或存儲。因此，開發新型高速、高密度、低功耗非易失性存儲技術成為業界研究的重點和挑戰。

磁隨機存儲器普遍通過電控磁技術調控磁性材料磁矩來實現數據存儲，然而研究外場對磁性材料的調控機制、磁矩翻轉動微觀動力學機制、磁光電耦合機制的技術尚不成熟，當前設備均不能實現磁光電多物理場耦合掃描成像功能，極大影響了磁隨機存儲器的進一步發展，以及對新一代電控磁技術、下一代自旋軌道力矩型磁隨機存儲器的研究。因此，研發新型的微區磁光掃描成像系統，通過磁光電等手段探索多物理場調控磁性的微觀物理機制、以提高電控磁效率迫在眉睫。

現行研究材料磁光特性的系統有磁光克爾測量裝置、Raman熒光測量裝置都是一些獨立測試系統，雖然測量精度較高，但是均不能達到對樣品低溫、多常溫外場聯用調控測試樣品磁、光、電性質。這就需要多種裝置分別進行多次裝樣測試來實現磁光特性研究，無疑加大了實驗成本以及技術設備難度。

發明內容

針對上述存在問題或不足，為解決現有磁光特性研究僅能通過多種測量裝置分別測量導致多物理場測量復雜度和成本較高的問題，本發明提供了一種室溫強場磁光電多物理場低溫掃描成像系統。該系統通過設置不同設備參數以及控制光譜儀、探測器與光彈調制器即可實現磁場、電場、光場和微波同時激勵下的拉曼、熒光、磁光克爾、磁圓二色譜、線二色譜、雙折射等掃描成像測量。

一種室溫強場磁光電多物理場低溫掃描成像系統，由磁體、低溫恒溫器、常溫掃描位移臺、激光器、常溫物鏡、光彈調制器、光譜儀、探測器、控制器、鎖相放大器、電壓源、電流源、射頻源和電腦構成。

所述激光器提供波長范圍200nm～2000nm的激光(例如常用的248nm，405nm、532nm、633nm、785nm、1064nm，1550nm的激光器)，激光依次經光闌、偏振片和光彈調制器調制后，通過分光鏡反射進入常溫物鏡。

所述光彈調制器用于調制激光o光和e光的相位差來調制激光光束的偏振狀態。

所述常溫物鏡用于聚焦激光光束和收集待測樣品反饋的光學信號；通過控制常溫物鏡上下移動將分光鏡反射來的激光光束聚焦于待測樣品上，之后收集待測樣品反饋(吸收、反射、散射和發射)的光學信號，再依次經分光鏡、濾色片和偏振片后被透鏡聚焦耦合進光譜儀，隨后傳輸至探測器。

所述光譜儀用于分辨待測樣品反饋的光學信號的頻率特征。

所述探測器用于探測待測樣品反饋的光學信號強度。

所述鎖相放大器處理(分離放大)探測器轉換的特定頻率信號，根據收集光強度、頻率的差異，在電腦端實現對待測樣品物性的分析和表征。