磁性材料的性能zui終取決(jue) 於(yu) 其局部磁疇結構及其動態特性。因此，高橫向分辨率磁性材料的表征對於(yu) 基礎研究和現代技術都具有重要意義(yi) ，許多顯微方法已經發展出來用於(yu) 測量磁疇和磁化強度。
掃描近場光學顯微鏡反射模式局部磁光克爾效應成像
洛倫(lun) 茲(zi) 模式透射電子顯微鏡(TEM)和帶極化分析的掃描電子顯微鏡(SEMPA)可用於(yu) 高分辨率探測磁疇和磁化。然而，這種方法需要昂貴的電子光學器件和真空條件，這限製了国产成人在线观看免费网站範圍。在原子力顯微鏡(atomic force microscopy, AFM)廣泛国产成人在线观看免费网站於(yu) 納米尺度研究的基礎上，磁力顯微鏡(magnetic force microscopy, MFM)可用於(yu) 磁成像。然而，MFM不能直接測量材料的磁化強度，隻能檢測表麵附近的磁雜散場。此外，為(wei) 了避免影響TEM和SEMPA中的電子運動，幾乎沒有施加外磁場。在MFM技術中，外磁場下的測量應謹慎處理，以免磁化懸臂梁受到損傷(shang) 。此外，當樣品為(wei) 軟磁材料時，磁尖會(hui) 對所研究的磁性結構產(chan) 生影響。基於(yu) 克爾或法拉第效應的經典磁光學顯微鏡是研究當前外加磁場下磁疇的一種合適方法。然而，經典光學顯微鏡的分辨率受限於(yu) 衍射極限，即約為(wei) 照射光的半個(ge) 波長。
掃描近場光學顯微鏡(SNOM)是一種先jin的光學顯微鏡方法，它將亞(ya) 波長大小的探針放置在靠近樣品表麵的位置，並對其進行光柵掃描以形成光學圖像。突破衍射極限的SNOM分辨率取決(jue) 於(yu) 探頭尺寸和探頭表麵距離，兩(liang) 者都應遠小於(yu) 光的波長。利用Kerr和Faraday效應，構建了許多不同配置的近場磁光成像係統，包括孔徑透射、孔徑反射和無孔徑soms。在大多數這些係統中，通過將光纖探頭彎曲到音叉的一隻臂上來實現探頭表麵距離控製，這種技術效果很好，但需要為(wei) 每次探測做充分的準備。此外，高質量(Q)因子將掃描速度限製在相對較低的值。這些缺點給近場磁光成像實驗帶來了困難。
圖1
實驗布置示意圖如圖1所示。采用國產(chan) SNOM工作在反射模式下。探針表麵距離調節是通過使用一個(ge) 壓電雙晶片傳(chuan) 感器來實現的，該傳(chuan) 感器由兩(liang) 個(ge) 薄的壓電陶瓷層組成，連接到一個(ge) 與(yu) 地麵相連的公共中心電極上。其中一個(ge) 用作抖動壓電的壓電層電連接到鎖相放大器的參考信號。在其上施加恒定的正弦波電壓，以驅動雙晶片平行於(yu) 表麵振動。另一層，當雙晶片以其諧振頻率驅動時，檢測壓電片產(chan) 生zui大感應壓電電壓。感應電壓通過前置放大器增強，然後通過鎖相放大器解調。當探頭接近表麵時，由於(yu) 尖端與(yu) 表麵的相互作用，傳(chuan) 感器的振蕩受到抑製，導致鎖相放大器的輸出信號減小。將減小的信號與(yu) 反饋電路的一個(ge) 設定點進行比較，並利用產(chan) 生的差值來控製成像時的尖端-樣本距離。
圖2
圖2給出了由這種方法產(chan) 生的保偏纖維探針的光學顯微照片。用遠場p偏振相幹光(= 635 nm)照射樣品。考慮到安裝幾何的問題，入射光的角度設置在樣品表麵法線的45°左右。利用保偏單模光纖探頭采集樣品近場光信號。收集的光由配備偏振分析儀(yi) 的PMT (CR131, Hamamatsu, Japan)進行分析。采用閉環壓電三維定位平台(PI517.3CL, Physik Instrument，德國)作為(wei) 掃描儀(yi) ，提供納米分辨率的運動。
圖3
對於(yu) 偏振測量，為(wei) 了避免金屬塗層SNOM探針的退極化效應，使用了未塗層的纖維探針。這些未塗覆的探針是通過測量它們(men) 在實驗中使用的波長上的偏振特性來預先選擇的。測量了不同線偏振方向的兩(liang) 束入射光的偏振特性。一個(ge) 平行於(yu) 纖維的快軸，另一個(ge) 平行於(yu) 纖維的慢軸。通過轉動分析儀(yi) ，記錄光強的變化。圖3顯示了兩(liang) 個(ge) 典型的歸一化光強曲線，其中正方形表示入射光的偏振方向平行於(yu) 纖維的快軸時的結果，三角形表示偏振方向平行於(yu) 纖維的慢軸時的結果。不難發現，平行於(yu) 快軸的偏振方向消光比約為(wei) 15:1，平行於(yu) 慢軸的偏振方向消光比僅(jin) 為(wei) 2:1左右。一般來說，線偏振光在通過探針尖端時發生去極化。
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