磁疇觀察顯微鏡主要功能

磁性材料、磁性薄膜磁疇的動(dòng)態(tài)靜態(tài)觀測(cè)等. Neoark磁疇觀測(cè)顯微鏡對(duì)極向/縱向磁光克爾效應(yīng)都十分靈敏，因此成為磁性微結(jié)構(gòu)觀測(cè)的理想工具. 該系統(tǒng)光源為100W的汞燈通過偏振片產(chǎn)生線偏振光，結(jié)合偏光顯微鏡使磁疇觀測(cè)，使其空間分辨率可以達(dá)到1mm，在實(shí)際測(cè)量時(shí)可達(dá)到1mm以下，非常有利于磁性微結(jié)構(gòu).。

該系列使用的光源為汞燈，可以從極向和縱向?qū)Υ女犨M(jìn)行觀測(cè)，并可以隨意切換觀測(cè)方向. 采用白光觀測(cè)，使得標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的空間分辨率可到達(dá)1mm(′50倍物鏡)，磁場大小為2T。

在居里溫度以下，鐵磁或亞鐵磁材料內(nèi)部存在很多具有各自的自發(fā)磁矩且磁矩成對(duì)的小區(qū)域。這些小區(qū)域排列的方向紊亂，宏觀上這些小區(qū)域的集合體在外界表現(xiàn)出整體磁矩為零，不顯磁性的現(xiàn)象。這些小區(qū)域即稱為磁疇。磁疇之間的界面稱為磁疇壁（magnetic domain wall）。當(dāng)有外磁場作用時(shí)，磁疇內(nèi)一些磁矩轉(zhuǎn)向外磁場方向，使得與外磁場方向接近一致的總磁矩得到增加，這類磁疇得到成長，而其他磁疇變小，結(jié)果是磁化強(qiáng)度增高。隨著外磁場強(qiáng)度的進(jìn)一步增高，磁化強(qiáng)度增大，但即使磁疇內(nèi)的磁矩取向一致，成了單一磁疇區(qū)，其磁化方向與外磁場方向也不完全一致。只有當(dāng)外磁場強(qiáng)度增加到一定程度時(shí)，所有磁疇中磁矩的磁化方向才能全部與外磁場方向取向完全一致。此時(shí)，鐵磁體就達(dá)到磁飽和狀態(tài)，即成飽和磁化。一旦達(dá)到飽和磁化后，即使磁場減小到零，磁矩也不會(huì)回到零，殘留下一些磁化效應(yīng)。這種殘留磁化值稱為殘余磁感應(yīng)強(qiáng)度（以符號(hào)Br表示）。飽和磁化值稱為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（Bs）。若加上反向磁場，使剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度回到零，則此時(shí)的磁場強(qiáng)度稱為矯頑磁場強(qiáng)度或矯頑力（Hc）。

從物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)來看，鐵磁質(zhì)內(nèi)電子間因自旋引起的相互作用是非常強(qiáng)烈的，在這種作用下，鐵磁質(zhì)內(nèi)部形成了一些微小的自發(fā)磁化區(qū)域，叫做磁疇。每一個(gè)磁疇中，各個(gè)電子的自旋磁矩排列的很整齊，因此它具有很強(qiáng)的磁性。磁疇的體積約為10^-12m³～10^-9m³，內(nèi)含約10¹⁷～10²⁰ 個(gè)原子。在沒有外磁場時(shí)，鐵磁質(zhì)內(nèi)各個(gè)磁疇的排列方向是無序的，所以鐵磁質(zhì)對(duì)外不顯磁性。當(dāng)鐵磁質(zhì)處于外磁場中時(shí)，各個(gè)磁疇的磁矩在外磁場的作用下都趨向于沿外磁場中的磁化程度非常大，它所建立的附加磁場強(qiáng)度B'比外磁場的磁場強(qiáng)度B在數(shù)值上一般要大幾十倍到數(shù)千倍，甚至達(dá)數(shù)萬倍。

相鄰磁疇的界限稱為磁疇壁，磁疇壁是一個(gè)過渡區(qū)，具有一定的厚度。磁疇的磁化方向在疇壁處不能突然轉(zhuǎn)一個(gè)很大的角度（主要有180°和90°兩種），而是經(jīng)過疇壁一定厚度逐步轉(zhuǎn)過去的，即在這個(gè)過渡區(qū)中原子磁矩是逐步改變方向的。疇壁內(nèi)部的能量總比疇內(nèi)的能量高，壁的厚薄和面積大小都使它具有一定能量。

磁疇的形狀尺寸.疇壁的類型與厚度總稱為磁疇結(jié)構(gòu)。同一磁性材料，如果磁疇結(jié)構(gòu)不同，則其磁化行為也不同，所以磁疇結(jié)構(gòu)不同是鐵磁性物質(zhì)磁性千差萬別的原因之一。磁疇結(jié)構(gòu)受到交換能、各向異性能、磁彈性能、磁疇壁能、退磁能的影響。平衡狀態(tài)時(shí)的疇結(jié)構(gòu)，這些能量之和應(yīng)具有最小值。

根據(jù)自發(fā)磁化理論，在冷卻到居里點(diǎn)以下而不受外磁場作用的鐵磁晶體中，由于交換作用使得整個(gè)晶體自發(fā)磁化達(dá)到飽和，顯然，磁化方向應(yīng)該沿著晶體的易軸，因?yàn)檫@樣交換能和磁晶能才都處于最小值。但因?yàn)榫w有一定的大小與形狀，整個(gè)晶體均勻磁化的結(jié)果必然產(chǎn)生磁極，磁極的退磁場卻給系統(tǒng)增加了一部分退磁能。對(duì)于“單疇”從能量觀點(diǎn)，把磁體分為n個(gè)區(qū)域時(shí)。退磁能降為原來的1/n，減少退磁能是分疇的基本動(dòng)力。但由于兩個(gè)相鄰磁疇間存在疇壁，又需要增加一定的疇壁能，因此自發(fā)磁化區(qū)域的劃分不能無限小，而是以疇壁能及退磁能相加等于極值為條件。為了降低能量.晶體邊緣表面附近為封閉磁疇，它們使得退磁能降為零。一個(gè)系統(tǒng)從高磁能的飽和組態(tài)變?yōu)榈痛拍艿姆之牻M態(tài)，從而導(dǎo)致系統(tǒng)能量降低的可能性是形成磁疇結(jié)構(gòu)的原因。

對(duì)于多晶體來說晶界，第二相.晶體缺陷、夾雜，應(yīng)力、成分的不均勻性等對(duì)疇結(jié)構(gòu)有顯著的影響。每一個(gè)晶粒會(huì)包含許多疇，在一個(gè)磁疇內(nèi)，磁化強(qiáng)度一般都沿著晶體的易磁化方向。對(duì)于非織構(gòu)的多晶體，各晶粒的取向是不同的，因此在不同晶粒內(nèi)部磁疇的取向是不同的。為了減少退磁場能，在夾雜物附近會(huì)出現(xiàn)附加疇。在平衡狀態(tài)時(shí)，疇壁一般都跨越夾雜物。

首先，材料內(nèi)部的自發(fā)磁化使原子磁矩定向排列，這一過程使原子間磁矩的相互作用能降低，但這個(gè)過程不能使整塊晶體都變成一個(gè)磁疇，甚至不可能是一個(gè)很大的疇，因?yàn)榇女犚诳臻g產(chǎn)生磁場，從而引起靜磁能。然而，磁疇的分割不能無限進(jìn)行下去，因?yàn)榇女牻缑娴倪^渡區(qū)域(稱為疇壁)是一個(gè)高能量區(qū)。當(dāng)磁疇被分割至很小時(shí)，疇壁能會(huì)非常大，因?yàn)楫牨诘捏w積分?jǐn)?shù)隨磁疇的變小而增加。這樣就形成了具有一定大小的磁疇結(jié)構(gòu)。有時(shí)，會(huì)在晶體的上、下表面形成三角棱體磁疇，以便將磁力線全部封閉在晶體內(nèi)部，進(jìn)一步降低靜磁能。 2100433B