新型表面磁光克尔效应实验系统

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1、第41卷第6期西安建筑科技大学学报(自然科学版)Vol.41No.62009年12月J.Xi'anUniv.ofArch.&.Tech.(NaturalScienceEditio时Dec.2009新型表面磁光克尔效应实验测量系统杨永明1.2张振彬2许启明2(1.西安建筑科技大学理学院，陕西西安710055;2.西安建筑科技大学材料科学与工程学院，陕西西安710055)摘要:用自制的表面磁光克尔效应实验系统，研究了软铁薄膜的克尔旋转角和克尔椭偏率，并观察到它的磁畴结构变化.该系统采用先进的CCD成像数码技

2、术，计算机图像处理技术以及可视化嵌入式编程技术，使操作和维护画面更加方便，直观.关键词:表面磁光克尔效应;计算机图像处理;磁感应强度中图分类号:0482.5文献标识码:^文章编号:1006-7930(2009)06-0876-04斗一一口1引1876年JohnKerr首先发现偏振光从抛光过的电酷铁酷极反射出来时，反射光的偏振面发生了旋J转，发现了酷光克尔效应(magneto-opticKerreHect)[l•1985年，中国科学院电子学研究所的杨先称和金如良等发表了"用酷光克尔效应对(Sm，Gd,Er

3、)Co5醋畴结构研究"一文[句，报道了在偏光显做镜下看到克尔极化效应显示的酷畴结构.1999年西班牙卡斯蒂利亚大学J.M.Riveiro头，J.P.AndreHs,J.Colino等人应用电醋溅射法，成功的在以玻璃为衬底的Co/Gd双分子膜接触面上生长了。离子，并且研究了它的酷光克尔效应[3J表面酷光克尔效应(surfacemagneto-opticKerreHect)方法之酷性解析灵敏度达一原子层厚度，且仪器配置适合于超高真空系统之工作，因而成为表面醋学的重要研究方法.复旦大学物理系在睡光克尔效应研究

4、方面也做了不少工作，取得可喜成果，女日钱栋梁，陈良尧，郑卫民等详细给出了一种完整测量克尔和法拉第旋转角的仪器[4J以及在1.5~6.OeV的光子能量范围内，准确地测量克尔和法拉第效应的绝对值.作为实验测量的例子，给出了MnBiAl合金薄膜样品和GaP块状样品的克尔和法拉第效应的光谱等.材料表面酷性以及由数个原子层所构成的超薄膜和多层不同材料膜酷性，是当今凝聚态物理领域中的较为重要的研究热点.表面酷光克尔效应实验系统是表面酷性研究中的一种重要手段，它在酷性超薄膜的酷有序、酷各向异性、层间榈合和酷性超薄膜的

5、相变行为等方面的研究中都有重要应用[5J本文的SMOKE新型测量系统，采用先进的CCD成像数码技术，计算机图像处理技术以及可视化嵌入式编程使操作和维护画面更加方便、直观和先进.在光学方面将采用优质起偏振片和检偏振片，高分辨率偏光显做镜，使相邻的材料中的酷畴分辨的更加清晰.2实验原理当一束单色线偏振光照射在睡光介质薄膜表面时，部分光线将发生透射，透射光线的偏振面与入射光的偏振面相比有一转角，这个转角称为酷光法拉第转角((h)[4J而反射光线的偏振面与入射光的偏振面相比也有一转角，这个转角称为酷光克尔转角(

6、(h)，前一种效应称为酷光法拉第效应，而后者被称为酷光克尔效应.酷光克尔效应包括三种情况:(1)纵向克尔效应，即酷化强度既平行于介质表面又平行于光线的入射面时的克尔效应;(2)极向克尔效应，即酷化强度与介质表面垂直时发生的克尔效应;(3)横向克尔效应，即酷化强度与介质表面平行时发生的克尔效应付日图1所示).收稿日期:2008-11-21修改稿日期:2009-10-12基金项目:陕西省教育厅资助项目(08JK320川西安建筑科技大学科技项目(RC0714)(JC0717资助)作者简介:杨永明09日8-).

7、男，陕西宝鸡人，博士后，副教授，主要研究磁光效应、光学材料及滋光技术.第6期杨永明等:新型表面磁光克尔效应实验测量系统877Inspectionpolarizer~三~~SincepolaroidPolarKerreílectLongitudinalKerreílectTromsverseKerreílectLightsoure国1三种磁光克尔效应国2表面磁光克尔效应原理图Fig.1Threemagneto-opticKerreHect(SMOKE)Fig.2Theprinciple01surIacem

8、agneto-opticKerreHect(SMOKE)如图2所示，如果样品是各向异性的，反射光将变成椭圆偏振光且偏振方向会发生偏转.而如果此时样品为铁酷状态，还会导致反射光偏振面相对于入射光的偏振面额外再转过一个小的角度，这个小角度称为克尔旋转角此，即椭圆长轴和参考轴间的夹角，且铁酷材料酷感应强度B越大，反射光的克尔转角越大，铁酷材料酷感应强度B与反射光的克尔转角。K成正比.线偏振光经样品表面反射成为椭圆偏振光，椭圆长短轴之比称为反射光的