两种类型的偏振显微镜用于磁光成像:宽视场(“常规”)显微镜，它可以立即提供特定样品区域的图像;激光扫描显微镜，其中激光光斑沿着样品表面扫描，依次建立图像。两者都适合于层状结构的研究，是宽视场反射显微镜，因为它是常用和通用的技术。
磁光显微镜之宽视场(“常规”)显微镜
标准宽视场克尔显微镜是带有应变自由光学反射显微镜，为了允许偏振显微镜。通过应用Köhler照明技术获得均匀照明图像，如图1中的射线图所示。灯聚焦在光圈光圈的平面上，通过场光圈，然后被部分反射平面的玻璃镜面线偏振并向下偏转进入物镜。样品反射后的光被物镜收集，然后再次通过半反射镜。大多数光学显微镜都带有无限远校正物镜，即反射光从每个方位平行束离开物镜并投射到无限远。这些束进入管状透镜形成中间图像，对相机或目镜进行进一步处理。在无限空间中，增加了反射镜、分析仪、补偿器等配件，而不会使图像失真。偏振器和分析仪通常由二向色偏振片制成，但也可以使用栅格偏振器或格兰-汤普森棱镜。
具有可变开口和可调横向位置的场膜片在试样上成像。因此，它确定样品的哪个部分被照亮，而不影响照明的分辨率或强度。后者是由光圈光圈控制的。关闭或打开这个光阑不仅改变光的强度，而且改变到达样品的光线的角度。因此，孔径光圈对于磁光显微镜至关重要，因为它允许选择入射方向:中心孔径光圈(图1a)产生垂直照射样品的照明锥。由于对称性，由平面内磁化分量产生的克尔振幅相互抵消，因此在这种情况下，根据极性克尔效应的要求，给出了对平面外磁化的唯yi灵敏度。中心孔径光圈也为平面内域的Voigt和梯度显微镜提供了zui佳条件。偏离中心的孔径膜片(图1b)导致斜入射光束束，这是纵向和横向克尔灵敏度所必需的。这里的入射角色散范围之间的垂直和zui大角度，是由物镜的数值孔径的限制光圈的平面与物镜的后焦平面共轭，也称为物镜的衍射平面或瞳孔。通过使用内置的、可调焦的伯特兰透镜或用辅助望远镜代替目镜，可以在显微镜的所谓conconscopical图像中看到瞳孔。当分析仪，偏振器和补偿器交叉zui大消光时，衍射图像的特征是十字形消光区(图1，插图)，这是由于在宽视场显微镜中使用会聚光束这一事实。所有不位于沿偏振面或垂直于偏振面中心入射面的光束都不能被熄灭，因为它们在透镜陡峭的光学界面处由于p和s分量的差透射而以椭圆和旋转偏振状态反射。这种去极化产生了四个明亮的象限，由十字分隔。为了获得zui佳的克尔对比度条件，通过正确定位光圈光圈，应将照明限制在conconscopic图像中zui大消光区域，如图1插图所示。对于极性克尔效应，使用中心的虹膜光圈，而纵向效应zui好通过平行于入射平面的偏离中心的狭缝孔径来调节。对于横向克尔效应，偏振片和消光交叉被旋转45◦(由于在反射器去偏振，在这种情况下使用补偿器是强制性的，以获得一个封闭的消光交叉)。此处，垂直于入射平面的位移狭缝或v形狭缝是zui佳解决方案。利用纵向克尔效应，将狭缝孔径置于消光叉的侧支上，形成横向入射面，也可获得横向灵敏度。
图1.宽视场磁光反射显微镜的射线路径和基本组成部分。为清晰起见，分别说明了照明和成像射线路径。用于垂直光入射的照明路径。斜入射(b)需要一个移位的孔径狭缝。(a)和(b)中的插图显示了显微镜的衍射面。在这里，可以查看和调整光圈，以满足极性克尔效应(居中的虹膜光圈)或纵向和横向效应(位移的狭缝光圈)的要求。消光交叉的方向取决于偏振器设置，由(P)表示，分析器(A)和zui终补偿器被调整为zui大消光。图像形成路径分别显示在(c)中。
光学显微镜的横向分辨率是由物镜的数值孔径和光的波长决定的。根据瑞利判据，可以分辨的两个物体之间的zui小距离为
其中λ为光的波长，N A = n0sinα为数值孔径，α为物镜开孔角的一半(即物镜接受的试样锥光角的一半)，n0为物镜与物镜之间介质的折射率(空气为n0 = 1;浸没油N0≈1.5)。α和n值越高，物镜收集的衍射光阶数越多，分辨率越高。可用的zui高数值孔径为1.4，用100倍放大率的油浸物镜获得。使用这种物镜和蓝光进行照明，可以分辨窄至150 nm的区域。更小的磁性物体，比如十纳米大小的畴壁，也可以通过数字对比度增强变得可见，但它们的图像会被衍射放大。zui近有研究表明，克尔信号也可以从宽度仅为30纳米的纳米线中获得。
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