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专利号: 2018104292721
申请人: 金华职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-10-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种样品磁性的原位测量方法,测量装置主要包括光源、非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III、半透明反射镜、物镜、激光器、样品、样品台、衬底、步进电机、斜面台、顶针、磁体、狭缝光阑、光电探测器I、补偿器、检偏器、非球面镜IV、光电探测器II,所述光源、非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III、半透明反射镜、物镜依次组成照明光路,所述物镜、半透明反射镜、补偿器、检偏器、非球面镜IV依次组成成像光路,激光器、样品表面、狭缝光阑、光电探测器I组成校准光路,样品位于衬底上表面,衬底的边缘固定于样品台,所述衬底导电,衬底厚度为300纳米,所述样品、衬底、顶针、斜面台依次位于物镜下方,光源发出的光依次经过非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III,被半透明反射镜转变为线偏振后偏向进入物镜,并汇聚到样品表面,被样品表面反射,样品表面的反射光经物镜汇集后依次经过半透明反射镜、补偿器、检偏器、非球面镜IV后进入光电探测器,光源由十二个LED灯组成,包括L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7、L8、L9、L10、L11、L12,每个LED灯均连接有一根光纤的起始端,所述光纤的直径为1.5毫米,十二根光纤的末端均位于光源的输出端并以十字形排列,其中L3、L2、L1依次排列于正y轴,L4、L5、L6依次排列于负y轴,L10、L11、L12依次排列于正x轴,L9、L8、L7依次排列于负x轴,LED灯发出的光通过光纤引导至光源的输出端,每个LED灯输出功率均为150毫瓦,每个LED灯发出的光的波长均为600纳米,通过调整光路中的非球面镜I、非球面镜II、视场光阑、偏振器、非球面镜III和半透明反射镜,使得光源的输出端成像于物镜的背聚焦平面,所述步进电机连接斜面台,步进电机能够控制斜面台,斜面台仅能在水平方向平移,斜面台上表面与水平面夹角为三度,顶针为柱状且上端横截面为边长五毫米的正方形,所述顶针上端横截面与衬底的下表面接触,顶针仅能在竖直方向移动,顶针下端具有不锈钢球轴承,所述不锈钢球轴承与斜面台的上表面接触,当步进电机使得斜面台在水平方向平移时,从而能够控制顶针在竖直方向移动,并对衬底及样品施加应力,所述顶针、衬底和样品台之间通过电缆串联并连接至一个电流监控系统,从而形成电流监控回路,所述电流监控回路用于监控回路中的电流,以能够确定顶针与衬底的接触程度,其特征是,所述一种样品磁性的原位测量方法的步骤如下:

一.将预期达到的应力代入公式 求得对应的样品的曲率半径R,其中t为样品与

衬底厚度之和,exx为直接应力;

二.将上一步骤求得的R代入公式 求得顶针位移量d,其中,y为顶针上端横截面的正方形的边长;

三.步进电机控制斜面台在水平方向平移,从而控制顶针在竖直方向移动,并对衬底及样品施加应力,直到电流监控回路中探测到100nA以上电流,此时样品表面发生一定程度的弯曲;

四.使得激光器发出的激光以与水平面垂直的方向入射到样品,激光位移x定义为激光入射位置与样品中心的距离,入射光与反射光之间夹角为θ;

五.反射光进入光电探测器I,通过激光器和光电探测器I的位置,以及激光器到样品表面的距离L代入公式 来确定角θ,其中P为光电探测器I与样品中心的水平距离,由 代入公式 求得应力e’;

六.将应力e’与步骤一中预先设置的应力exx进行比较,以此来校准顶针的位移量和获得的应力关系;

七.测量不同方向克尔灵敏度:

测量纯极向克尔灵敏度的方法:十二个LED灯全部开启,或者是根据不同的样品及实际得到的实验图像,调整开启LED灯的数量,规则是L1、L6、L7和L12必须同时开启或关闭,L2、L5、L8和L11必须同时开启或关闭,L3、L4、L9和L10必须同时开启或关闭,如仅开启灯L1、L2、L5、L6、L7、L8、L11和L12,或仅开启灯L1、L3、L4、L6、L7、L9、L10和L12,处理光电探测器探测到的电流后得到磁畴图像;

测量竖直方向的纵向克尔灵敏度的方法:开启灯L1、L2、L3、L4、L5和L6,或者是根据不同的样品及实际得到的实验图像,调整开启LED灯的数量,规则是L1和L6必须同时开启或关闭,L2和L5必须同时开启或关闭,L3和L4必须同时开启或关闭,如仅开启灯L1、L2、L5和L6,或仅开启灯L1、L3、L4和L6,处理光电探测器探测到的电流后得到磁畴图像;

测量水平方向的纵向克尔灵敏度的方法:开启灯L7、L8、L9、L10、L11和L12,或者是根据不同的样品及实际得到的实验图像,调整开启LED灯的数量,规则是L7和L12必须同时开启或关闭,L8和L11必须同时开启或关闭,L9和L10必须同时开启或关闭,如仅开启灯L7、L8、L11和L12,或仅开启灯L7、L9、L10和L12,处理光电探测器探测到的电流后得到磁畴图像;

抑制极向灵敏度的方法:以脉冲序列模式开启和关闭LED:开启灯L1、L2和L3两微秒后关闭,然后开启灯L4、L5和L6两微秒后关闭,如此重复;或者是根据不同的样品及实际得到的实验图像,调整开启LED灯的数量和持续时间,如开启灯L1和L3两微秒后关闭,然后开启灯L4和L6两微秒后关闭,接下来,开启灯L2和L3两微秒后关闭,然后开启灯L4和L5,如此重复,并与光电探测器II同步,处理光电探测器II探测到的电流后得到两组连续的具有相反入射角的图像,将两组图像相减,从而得到纯面内灵敏度对应的磁畴图像;

获得多成分的成像的方法:开启灯L1、L2和L3两微秒后关闭,然后开启灯L7、L8和L9两微秒后关闭,如此重复,或者是根据不同的样品及实际得到的实验图像,调整开启LED灯的数量和持续时间,如开启灯L1和L3两微秒后关闭,然后开启灯L7和L9两微秒后关闭,接下来,开启灯L2和L3两微秒后关闭,然后开启灯L8和L9,如此重复,并与光电探测器II同步,处理光电探测器II探测到的电流后,得到样品中在正交灵敏度条件下的磁畴图案;

八.测量样品的难磁轴的磁光克尔磁滞回线得到各向异性磁场Ha。