克尔显微镜是考虑到成本的通用的领域观察技术之一。它可以观察广泛的磁性样品,可用于各种磁性器件。虽然还有其他可用的观察技术,但在今天的现代磁性材料实验室中,采用克尔效应的观察技术是一种有效的解决方案,下面将介绍如何快速有效的整合磁光克尔显微镜。
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如何快速构造磁光克尔效应显微镜
在磁光克尔效应显微镜的光学系统的设计中,可以集成在Mitutoyo FS110检测显微镜中的一些组件(如下图1所示)。然后显微镜有几个限制,需要进行重大修改,以适应MOKE显微镜的设计。其中一个主要的限制是显微镜中有限的无限空间。
图1
虽然显微镜有无限远校正光学,但它的设计不允许用户将额外的光学元件纳入显微镜的框架。为了实现高信噪比和尽可能多地消除背景光,可使用高质量的光学元件。例如,一对消光比为10-6的偏光片(格兰汤普森棱镜)占据了1/8立方英寸的体积。以前在显微镜中使用的片状偏光片的消光比zui多为10-4。此外,在显微镜的原始光路利用非偏振分束器,其透射比约为50%。这样的损失在这样一个敏感的设计中是不能容忍的,因为许多设计的成功取决于较好的光照条件。该分束器被偏振分束器取代,其透射比高达95%,其占据的体积与格兰汤普森棱镜相似(~1/8立方英寸)。因此,决定重建容纳无限空间的显微镜组件,为必要的光学组件创造更多的空间。这使光照直接进入无限空间,避免了通过以前安装在显微镜中的各种组件传输所带来的任何影响。图1系统中唯yi不用修改的部分是物镜。当安装Bertrand透镜时,管状透镜组件可以进行进一步修改。贝特朗透镜将使用户能够定位在后焦平面的照明点,并在实施时,将增加显微镜的易用性。
光源遵循图2所示的路径。激光器与多模0.2 NA光纤耦合。穿过纤维后,光通过准直透镜、格兰-汤姆逊偏振器和聚焦透镜,然后通过偏振分束器反射到样品上。光束聚焦在物镜的后焦平面上,然后被物镜准直以照亮样品。这种照明是由相干激光提供的,需要抖动才能获得均匀的照明。
图2
由于磁光克尔效应,照射样品的光在偏振、振幅和相位上发生变化。这些变化取决于磁化的方向。这种光随着磁化方向的变化,通过物体、偏振分束器和分析仪反射回来,然后被管状透镜聚焦到ccd上。
与第1个偏振器几乎垂直交叉的第二个偏振器与偏振分束器结合在一起,对从样品反射而不改变偏振的光起滤光器的作用。极化的旋转角度非常低(0.01度或更低,取决于观察的样品),因此克尔影响光的信号非常弱。这个微弱的信号通过第二个偏振器——也被称为分析器——通过管状透镜进入照相机,并在计算机界面中进行图像处理以增强。
偏振光的入射角是我们研究的一个因素。上面的光路图显示,垂直调整到光纤的尖端有利于改变入射角。如磁光克尔效应部分所述,纵向和横向克尔效应在正常入射下消失。因此,一个大而明确的入射角是至关重要的克尔显微镜。虽然很难定量测量设计的实际入射角,但这个角度的定义取决于光学元件和设计的质量。
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