[发明专利]一种纳米结构磁性测量方法

说明书

本发明涉及物理测量技术领域，一种纳米结构磁性测量方法，测量装置包括激光器、分束器、凸透镜I、光电探测器、锁相放大器、棱镜偏振器、凸透镜II、保偏光纤I、电光调制器、保偏光纤II、凸透镜III、波片I、透镜台、原子力显微镜、探针、样品、磁铁、样品台、信号发生器、示波器、波片II、凸透镜IV、平面镜，采用同一束光的两个正交偏振分量干涉的方法来获得样品表面的磁化信息，两个偏振光分量共用一个光路，避免光束分离和重新汇集，能够相对较容易地保证两个光束以同样的光路传播，并减少光路中的光学元件，使得信号较少地受样品以及干涉环路中光学元件的移动影响，提高了信噪比，采用斜入射的光束测量克尔效应的纵向、横向和极向三个分量。

技术领域

本发明涉及物理测量技术领域，尤其是一种采用光束干涉方法来研究材料表面单个纳米结构磁光克尔信号的一种纳米结构磁性测量方法。

背景技术

磁光克尔效应测量装置是材料表面磁性研究中的一种重要手段，其工作原理是基于由光与磁化介质间相互作用而引起的磁光克尔效应，其不仅能够进行单原子层厚度材料的磁性检测，而且可实现非接触式测量，在磁性超薄膜的磁有序、磁各向异性、层间耦合和磁性超薄膜的相变行为等方面的研究中都有重要应用。磁光克尔效应测量装置主要是通过检测一束线偏振光在材料表面反射后的偏振态变化引起的光强变化进行样品表面的磁化观测。现有技术缺陷一：传统的聚焦克尔显微镜的空间分辨率由光学衍射极限所决定，其成像的效果极易受到光学元件限制，因此无法得到纳米尺度的磁化动态特征。现有技术缺陷二：在某些通过测量两束光在样品表面的干涉来得到样品的磁化信息的方法中，两束光的光路是分开控制的，而且需要在探测之前重新合并，因此需要较多的光学元件，因此得到的信号的信噪比较低，现有技术缺陷三：现有技术的干涉法测样品的克尔旋转的装置中，只能测量极向克尔效应，所述一种纳米结构磁性测量方法能解决问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采用同一束光的两个正交偏振分量干涉的方法来获得样品表面的磁化信息，光的两个正交偏振分量共用一个光路，减少光路中的光学元件，提高了信噪比，本发明通过采用斜入射的光束能够测量克尔效应的纵向、横向和极向三个分量；另外，本发明采用具有通孔的原子力显微镜探针，能够得到样品表面纳米尺度结构的磁化动态特征。

本发明所采用的技术方案是：

测量装置主要包括激光器、分束器、凸透镜I、光电探测器、锁相放大器、棱镜偏振器、凸透镜II、保偏光纤I、电光调制器、保偏光纤II、凸透镜III、波片I、透镜台、原子力显微镜、探针、样品、磁铁、样品台、信号发生器、示波器、波片II、凸透镜IV、平面镜，激光器的波长在400纳米到800纳米范围可调，xyz为空间直角坐标系、xy平面为水平面，zx平面与水平面垂直，原子力显微镜位于透镜台下方，探针位于原子力显微镜下方，所述探针为原子力显微镜探针且为圆台形状，所述圆台的上底面直径为3微米、下底面直径为 1.5微米，所述圆台的轴线方向与水平面垂直，样品、磁铁及样品台依次位于探针的正下方，所述探针中具有通孔I和通孔II，所述通孔I、通孔II的轴线和探针圆台的轴线均位于zx平面内，所述通孔I和通孔II的轴线分别位于探针圆台轴线的两侧、且均与所述探针圆台轴线成45度角，光电探测器与锁相放大器电缆连接，信号发生器、示波器分别电缆连接样品台，保偏光纤I具有慢轴和快轴，棱镜偏振器的透射轴与保偏光纤I的慢轴平行，保偏光纤I的慢轴位于电光调制器的横磁轴和横电轴之间夹角的角平分线上，电光调制器的横磁轴与保偏光纤II的慢轴平行，所述探针中的通孔I和通孔II的直径均为200纳米，所述保偏光纤I长度为2米，所述保偏光纤II长度为9米，波片I为半波片，波片II为1/4波片。