磁光显微镜之激光扫描显微镜

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磁光显微镜之激光扫描显微镜

图1a说明了这种先jin显微镜的原理。准直和偏振激光束聚焦在试样表面的无限远校正物镜。通过使用精确的XY阶段，样本以类似光栅的方式移动。虽然这一阶段扫描相对较慢(图像的采集时间为数十秒)，但它比光束扫描对克尔显微镜更有利，因为它确保了整个扫描过程中的偏振状态以及照射光线束的入射角是恒定的。通过扫描，图像以逐点的方式构建，其横向分辨率基本上由探测激光束的大小决定。采用数值孔径为1.3的100倍油浸物镜，得到的激光光斑尺寸为0.8µm。如果在聚焦到样品上之前，首先通过光束膨胀增大光束直径以完全填满物镜孔径，则聚焦光斑尺寸为0.16µm。

图1.a激光扫描克尔显微镜原理。光的偏振面由e矢量表示。图b显示了从顶部的透视图，以说明两束光离开偏振分束器的正交偏振方向。c平面内和平面外磁化分量与k矢量方向的关系对比。

反射光被同一个物镜收集，并通过一个可旋转的四分之一波片来补偿椭圆度，zui后进入汤姆逊偏振分光器。为了zui大限度地提高灵敏度，分离器设置在45◦的入射(未干扰)偏振。分路器提供两束正交偏振方向的光束(图1b)，击中一对象限光电二极管。每一对相对的象限分别沿着样本的x轴和y轴的投影对齐。两束是相等的强度为未受干扰的45◦偏振的情况下，而任何样品诱导的偏振旋转导致相等但相反的强度(45◦是zui敏感的角度对小的偏振变化)。通过适当地组合八个光电二极管象限的输出，可以同时检测和分离三个正交的磁化分量，只要它们的采样几乎相等，这对于具有高数值孔径的物镜是正确的。如图1c所示，在两束入射方向相反的光束的激励下，纵向克尔对比改变符号，而极性对比保持不变。通过将一个象限检测器的所有四个二极管的信号相加，纵向分量将被抵消，而极性分量将被相加。达到每个探测器的总强度降低和增强,分别由等量由于光束分裂,纯极地对比从而可以被减去两个求和信号：

而非磁性表面对比度图像生成,只需添加信号。通过以下

组合，揭示了沿X轴磁化分量的纵向Kerr对比。由于所有数据都是同时从象限收集的，因此在一个样品点上的三个磁化分量是同时捕获的。这种优雅的矢量磁强计方法需要高度对称的光束轮廓，以便每个象限接收相同的四分之一光束。增强信噪比可以通过应用锁相技术来实现:照明激光束被调制，反射光由相敏检测放大器测量，因此只选择与克尔幅度成比例的信号。

激光扫描显微镜的zui大潜力在于其对快速动态过程的频闪成像的宿命。由于无法实现对区域运动的实时成像，它们无法取代传统显微镜进行常规的区域研究。其优点是能够同时成像所有三种磁化分量(矢量磁强计)，并通过锁定技术轻松消除背景对比度。因此，可以获得满意质量的静态克尔图像，无论是面内还是面外域。也可以方便地在微观尺度上测量其他量，如磁导率或磁化曲线，从而探测磁性质的空间变化。激光扫描显微镜也提供了层选择性成像的潜力，尽管这种选择尚未应用。

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