磁性系統(tǒng)成像只能通過(guò)對(duì)強(qiáng)磁化物體的磁力的觸覺來(lái)檢測(cè)爹梁。磁和光的相互作用只有在非常特殊的情況下才能用肉眼觀察到，而且是在法拉第發(fā)現(xiàn)磁對(duì)光偏振的影響之后提澎。盡管如此姚垃，一套非常令人印象深刻的工具已經(jīng)被開發(fā)出來(lái)，可以將磁性現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)為圖像盼忌，從而使它們“肉眼可見”积糯。其中一些技術(shù)是基于掃描隧道顯微鏡等現(xiàn)代儀器，而另一些技術(shù)則追溯到法拉第谦纱，甚至是直接探測(cè)磁力看成。
成像與mapping在微納米磁學(xué)中的應(yīng)用
成像在微納米磁學(xué)中的作用
固體中的磁性是通過(guò)鄰近原子的電子之間的量子力學(xué)交換在局部尺度上產(chǎn)生的。在鐵磁體中服协，交換有利于平行電子自旋绍昂，空間磁性結(jié)構(gòu)可以從非常簡(jiǎn)單到非常復(fù)雜啦粹。除了特殊的樣品形狀外偿荷，均勻磁化在與偶極子之間的遠(yuǎn)程相互作用相關(guān)的能量方面具有靜磁成本。如果偶極子不完全平行唠椭，則能量可以較小化跳纳，從而形成磁疇。各向異性效應(yīng)有利于磁化取向沿著某些晶體學(xué)方向進(jìn)一步復(fù)雜化的情況贪嫂。這種競(jìng)爭(zhēng)的本質(zhì)可以用所謂的“交換長(zhǎng)度”來(lái)概括寺庄，交換長(zhǎng)度決定了磁化方向發(fā)生重要變化的較小尺度，通常在納米范圍內(nèi)。在非平衡狀態(tài)下斗塘，過(guò)剩能量的存在會(huì)導(dǎo)致額外的復(fù)雜性赢织，包括成核和區(qū)域的生長(zhǎng)，自旋波激發(fā)在非常短波長(zhǎng)的傳播馍盟，以及類似鼓面振動(dòng)的靜磁模式的產(chǎn)生于置。這種物理學(xué)中成功的模型是經(jīng)典的(把小體積的材料當(dāng)作大磁矩)和現(xiàn)象學(xué)的:它是手工構(gòu)建的，遵循合理的指導(dǎo)原則贞岭，比如保留大磁矩的大小八毯，只允許它們的方向改變。直到現(xiàn)在瞄桨，才有工具可以完全測(cè)試這種描述话速，以對(duì)抗即使在微觀標(biāo)本中也可能發(fā)生的復(fù)雜行為，并指出改進(jìn)的方向芯侥。對(duì)這些問題進(jìn)行完全的量子力學(xué)處理仍然是棘手的泊交，但現(xiàn)在可以進(jìn)行足夠詳細(xì)和可控的實(shí)驗(yàn)，有些人可能會(huì)把它們視為“模擬計(jì)算”柱查。從應(yīng)用的角度來(lái)看活合，為了實(shí)現(xiàn)Tbit/in2面密度和Gbit/s數(shù)據(jù)速率及以上的磁記錄目標(biāo)，以及大規(guī)模集成磁邏輯物赶、磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器和自旋電子學(xué)白指，需要應(yīng)用于材料分析和器件表征的高性能顯微鏡。
測(cè)繪樣品磁化強(qiáng)度
在物理學(xué)中酵紫，人們通常更愿意知道樣品內(nèi)部的實(shí)際磁化結(jié)構(gòu)告嘲，而不是樣品周圍雜散場(chǎng)的分布，盡管在某些情況下(如傳統(tǒng)的磁記錄應(yīng)用)奖地，知道磁場(chǎng)是非常重要的橄唬。實(shí)驗(yàn)沒有提供足夠的信息來(lái)計(jì)算其中的一個(gè)。根據(jù)對(duì)該領(lǐng)域的了解参歹，即使在一個(gè)合理的體積上精確地繪制仰楚，反演來(lái)推斷磁化剖面也是不止一種情況的。
許多高分辨率磁成像技術(shù)測(cè)量的量與局部樣品磁化成正比.這些包括電子犬庇、光子或中子束與樣品的相互作用僧界，或原子與尖筆狀探針的相互作用。電磁輻射與磁化體的微妙相互作用已經(jīng)在磁光成像中得到了很好的利用臭挽，這成為20世紀(jì)觀察磁性微觀結(jié)構(gòu)的主要方法捂襟。
在磁光學(xué)中，光的偏振面在反射(克爾效應(yīng))或透射(法拉第效應(yīng))時(shí)的小旋轉(zhuǎn)被用來(lái)映射磁化欢峰。磁光記錄是基于相同的效果葬荷。這種方法允許在測(cè)量過(guò)程中施加外部磁場(chǎng)而不影響探針涨共，如果要研究磁化動(dòng)力學(xué)，這是一個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)宠漩。磁光技術(shù)的空間分辨率受衍射限制举反，但研究人員經(jīng)常低估光學(xué)顯微鏡的能力:分辨率幾乎可以比波長(zhǎng)小一個(gè)數(shù)量級(jí)。在比較不同的顯微技術(shù)時(shí)扒吁，應(yīng)該記住照筑，有用的空間分辨率是由信噪比以及光斑大小或相互作用長(zhǎng)度決定的。定量的瘦陈、“與平臺(tái)無(wú)關(guān)”的表征手段可以從作為空間頻率函數(shù)的信噪譜中獲得(例如凝危，在具有相對(duì)平坦分布的特征作為空間頻率函數(shù)的測(cè)試樣品上測(cè)量)。然后晨逝，分辨率可以簡(jiǎn)單地定義為信噪比跨越單位的頻率(因此反比為波長(zhǎng)或空間尺度)蛾默。然而，如果希望將光學(xué)的橫向分辨率擴(kuò)展到納米尺度捉貌，那么在某種程度上支鸡，交叉到近場(chǎng)掃描技術(shù)是必不可少的。事實(shí)證明趁窃，這對(duì)磁成像來(lái)說(shuō)是相當(dāng)具有挑戰(zhàn)性的牧挣。
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