在激光掃描克爾顯微鏡中，偏振激光束被掃描穿過試樣表面贩幻，反射后的偏振狀態(tài)用光電探測器進(jìn)行分析。領(lǐng)域信息是通過復(fù)雜的檢測方案獲得的锦聊，甚至具有矢量磁強(qiáng)計(jì)的能力。
磁光顯微鏡之激光掃描顯微鏡
圖1a說明了這種先jin顯微鏡的原理箩绍。準(zhǔn)直和偏振激光束聚焦在試樣表面的無限遠(yuǎn)校正物鏡孔庭。通過使用精確的XY階段，樣本以類似光柵的方式移動(dòng)材蛛。雖然這一階段掃描相對(duì)較慢(圖像的采集時(shí)間為數(shù)十秒)圆到，但它比光束掃描對(duì)克爾顯微鏡更有利，因?yàn)樗_保了整個(gè)掃描過程中的偏振狀態(tài)以及照射光線束的入射角是恒定的卑吭。通過掃描芽淡，圖像以逐點(diǎn)的方式構(gòu)建，其橫向分辨率基本上由探測激光束的大小決定豆赏。采用數(shù)值孔徑為1.3的100倍油浸物鏡挣菲，得到的激光光斑尺寸為0.8μm。如果在聚焦到樣品上之前掷邦，首先通過光束膨脹增大光束直徑以完全填滿物鏡孔徑白胀，則聚焦光斑尺寸為0.16μm。
圖1.a激光掃描克爾顯微鏡原理抚岗。光的偏振面由e矢量表示或杠。圖b顯示了從頂部的透視圖，以說明兩束光離開偏振分束器的正交偏振方向宣蔚。c平面內(nèi)和平面外磁化分量與k矢量方向的關(guān)系對(duì)比向抢。
反射光被同一個(gè)物鏡收集蔓涧，并通過一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的四分之一波片來補(bǔ)償橢圓度，zui后進(jìn)入湯姆遜偏振分光器笋额。為了zui大限度地提高靈敏度，分離器設(shè)置在45?的入射(未干擾)偏振篷扩。分路器提供兩束正交偏振方向的光束(圖1b)兄猩，擊中一對(duì)象限光電二極管。每一對(duì)相對(duì)的象限分別沿著樣本的x軸和y軸的投影對(duì)齊鉴未。兩束是相等的強(qiáng)度為未受干擾的45?偏振的情況下枢冤，而任何樣品誘導(dǎo)的偏振旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致相等但相反的強(qiáng)度(45?是zui敏感的角度對(duì)小的偏振變化)。通過適當(dāng)?shù)亟M合八個(gè)光電二極管象限的輸出铜秆，可以同時(shí)檢測和分離三個(gè)正交的磁化分量淹真，只要它們的采樣幾乎相等，這對(duì)于具有高數(shù)值孔徑的物鏡是正確的连茧。如圖1c所示核蘸，在兩束入射方向相反的光束的激勵(lì)下，縱向克爾對(duì)比改變符號(hào)啸驯，而極性對(duì)比保持不變客扎。通過將一個(gè)象限檢測器的所有四個(gè)二極管的信號(hào)相加，縱向分量將被抵消罚斗，而極性分量將被相加徙鱼。達(dá)到每個(gè)探測器的總強(qiáng)度降低和增強(qiáng),分別由等量由于光束分裂,純極地對(duì)比從而可以被減去兩個(gè)求和信號(hào)：
而非磁性表面對(duì)比度圖像生成,只需添加信號(hào)。通過以下
組合针姿，揭示了沿X軸磁化分量的縱向Kerr對(duì)比袱吆。由于所有數(shù)據(jù)都是同時(shí)從象限收集的，因此在一個(gè)樣品點(diǎn)上的三個(gè)磁化分量是同時(shí)捕獲的距淫。這種優(yōu)雅的矢量磁強(qiáng)計(jì)方法需要高度對(duì)稱的光束輪廓绞绒，以便每個(gè)象限接收相同的四分之一光束。增強(qiáng)信噪比可以通過應(yīng)用鎖相技術(shù)來實(shí)現(xiàn):照明激光束被調(diào)制榕暇，反射光由相敏檢測放大器測量处铛，因此只選擇與克爾幅度成比例的信號(hào)。
激光掃描顯微鏡的zui大潛力在于其對(duì)快速動(dòng)態(tài)過程的頻閃成像的宿命拐揭。由于無法實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)成像撤蟆，它們無法取代傳統(tǒng)顯微鏡進(jìn)行常規(guī)的區(qū)域研究。其優(yōu)點(diǎn)是能夠同時(shí)成像所有三種磁化分量(矢量磁強(qiáng)計(jì))堂污，并通過鎖定技術(shù)輕松消除背景對(duì)比度家肯。因此，可以獲得滿意質(zhì)量的靜態(tài)克爾圖像盟猖，無論是面內(nèi)還是面外域讨衣。也可以方便地在微觀尺度上測量其他量换棚，如磁導(dǎo)率或磁化曲線，從而探測磁性質(zhì)的空間變化反镇。激光掃描顯微鏡也提供了層選擇性成像的潛力固蚤，盡管這種選擇尚未應(yīng)用。
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