一种磁光克尔转角在显微成像系统中的测量方法及其设备与流程

1.本发明属于磁光克尔测量技术领域，尤其涉及一种磁光克尔转角在显微成像系统中的测量方法及其设备。


背景技术：

2.磁光克尔测量技术在当代磁存储领域是一种无损伤的光学检测手段，对于磁性存储器件检测以及新型磁存储材料的研究具有指导性意义。常见磁光克尔检测技术包括单点激光检测方法和显微成像检测方法。单点激光检测一次只能测量一个点或者一个器件的信息，效率较低，且对于待测器件运动台的精度具有更高的要求。显微成像方法通过相机作为探测器，引入线偏振的照明光，实现百万点同时测量，同时对于检测区域具有更高的灵活性。常见的磁光克尔显微成像技术有两种计算磁光克尔角的方式。其中一种方法，通过检测入射光和出射光的光强，再根据马吕斯定律计算得到磁光克尔转角的方法，这种方法要求入射到器件表面的偏振光只有单一偏振方向，而实际上出射光为部分偏振光，且该方法对照明光源的稳定性具有极高的要求，使得测量结果存在较大误差。另一种方法，通过在检偏器安装高精度的旋转台，通过电机控制检偏器的角度，逆向得到磁光克尔转角，而实际上大多材料的磁光克尔角在微度和毫度量级，一般电机无法达到该精度，且该方法对照明光源的稳定性同样具有较高的要求，使得测量结构存在较大误差。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种磁光克尔转角在显微成像系统中的测量方法及其设备。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
5.一种磁光克尔转角在显微成像系统中的测量方法，包括以下步骤：
6.步骤1：照明光通过准直镜组和匀光镜组准直进行照明光的处理；
7.步骤2：通过步骤1处理后的照明光再次通过第一光阑和第二光阑进行光强和光斑的调制；
8.步骤3：经过步骤2后的照明光射入起偏器后得到偏振光；
9.步骤4：偏振光通过分光镜将一部分光反射并通过物镜到待测样品表面；
10.步骤5：首先将样品磁畴正向磁场饱和偏置，反射回来的偏振光带有样品状态为“0”表面的信息，并通过反射光透过分光镜进入全偏振相机模组，经孔径分光镜组对四个区域进行不同的偏振调制，成像在相机探测器的四个区域，得到样品“0”态下反射光偏振信息；
11.步骤6：将样品磁畴反向磁场饱和偏置，反射回来的偏振光带有样品状态为“1”的表面信息；并通过反射光透过分光镜进入全偏振相机模组，经孔径分光镜组对四个区域进行不同的偏振调制，成像在相机探测器的四个区域，得到样品“1”态下反射光偏振信息；
12.步骤7：样品“0”和“1”两种状态下反射回来的光的偏振方向存在θk的夹角，即磁光
克尔转角，最后通过全偏振相机模组实现高精度探测磁光克尔转角。
13.优选地，所述的一种磁光克尔转角在显微成像系统中的测量方法，所述全偏振相机模组可以对样品不同方向的磁畴状态实现实时成像观测。
14.优选地，所述的一种磁光克尔转角在显微成像系统中的测量方法，所述孔径分光镜组对不同的分光区域实现0度，45度，90度，135度四种不同偏振方向的调制。
15.优选地，所述的一种磁光克尔转角在显微成像系统中的测量方法，所述相机探测器的四个区域与孔径分光镜组对应的分光区域相对应设置。
16.一种适用于磁光克尔转角在显微成像系统的设备，包括准直透镜组、匀光镜组、第一光阑、第二光阑、起偏器、分光镜、全偏振相机模组、物镜及样品，所述准直透镜组的前方依次设置有匀光镜组、第一光阑、第二光阑、起偏器和分光镜，所述分光镜的一路朝向物镜，所述物镜的下方设置有样品，所述分光镜的另一路朝向全偏振相机模组。
17.优选地，所述的一种适用于磁光克尔转角在显微成像系统的设备，所述物镜为显微物镜。
18.优选地，所述的一种适用于磁光克尔转角在显微成像系统的设备，其特征在于：所述全偏振相机模组内设置有检偏器、孔径分光镜组及相机，所述相机的下方依次设置有径分光镜组和检偏器。
19.借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
20.本发明能实现精确的磁光克尔转角的测量，通过非机械转动的全偏振ccd模组检测方式来实现高精度探测。
21.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1是本发明的结构示意图；
24.图2是本发明的成像偏振分区调制的结构示意图。
具体实施方式
25.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
27.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关
系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
28.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.实施例
30.如图1所示，一种适用于磁光克尔转角在显微成像系统的设备，包括准直透镜组1、匀光镜组2、第一光阑3、第二光阑4、起偏器5、分光镜6、全偏振相机模组9、物镜10及样品11，所述准直透镜组1的前方依次设置有匀光镜组2、第一光阑3、第二光阑4、起偏器5和分光镜6，所述分光镜6的一路朝向物镜10，所述物镜10的下方设置有样品，所述分光镜6的另一路朝向全偏振相机模组9。
31.本发明中所述物镜10为显微物镜。
32.本发明中所述全偏振相机模组9内设置有检偏器7、孔径分光镜组8及相机，所述相机的下方依次设置有径分光镜组8和检偏器7。
33.如图2所示，在检偏器和相机的之间加入孔径分光成像系统，通过对不同的分光区域实现0度，45度，90度，135度四种不同偏振方向的调制，通过相机“a”“b”“c”“d”四个区域的成像进行全偏振分析，可精确得到目标样品表面磁畴在“0”和“1”两种状态的偏振角度，以此实现磁光克尔转角θk高精度测量。
34.一种磁光克尔转角在显微成像系统中的测量方法，包括以下步骤：
35.步骤1：照明光通过准直镜组和匀光镜组准直进行照明光的处理；
36.步骤2：通过步骤1处理后的照明光再次通过第一光阑和第二光阑进行光强和光斑的调制；
37.步骤3：经过步骤2后的照明光射入起偏器后得到偏振光；
38.步骤4：偏振光通过分光镜将一部分光反射并通过物镜到待测样品表面；
39.步骤5：首先将样品磁畴正向磁场饱和偏置，反射回来的偏振光带有样品状态为“0”表面的信息，并通过反射光透过分光镜进入全偏振相机模组，经孔径分光镜组对四个区域进行不同的偏振调制，成像在相机探测器的四个区域，得到样品“0”态下反射光偏振信息；
40.步骤6：将样品磁畴反向磁场饱和偏置，反射回来的偏振光带有样品状态为“1”的表面信息；并通过反射光透过分光镜进入全偏振相机模组，经孔径分光镜组对四个区域进行不同的偏振调制，成像在相机探测器的四个区域，得到样品“1”态下反射光偏振信息；
41.步骤7：样品“0”和“1”两种状态下反射回来的光的偏振方向存在θk的夹角，即磁光克尔转角，最后通过全偏振相机模组实现高精度探测磁光克尔转角。
42.本发明中所述全偏振相机模组可以对样品不同方向的磁畴状态实现实时成像观测。
43.本发明中所述孔径分光镜组对不同的分光区域实现0度，45度，90度，135度四种不同偏振方向的调制。
44.本发明中所述相机探测器的四个区域a、b、c及d与孔径分光镜组对应的分光区域
相对应设置。
45.以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。