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讓磁場“顯形”的黑科技,到底有多神奇?

來源:托托科技(蘇州)有限公司   2025年02月27日 14:15  

你是否想過,科學家如何“看見”一塊金屬內部的磁場?沒有顏色,沒有形狀,磁場仿佛隱形在材料中。但有一種“魔法”——磁光克爾顯微鏡,能讓磁場“原形畢露”。今天,我們就來揭開它的神秘面紗!

1 磁場也能被“看見”?關鍵是光與磁的“共舞”


磁場看不見摸不著,但物理學家發現,當線偏振光(振動方向單一的光)照射到磁性材料表面時,反射光的偏振方向會因材料磁化方向不同而發生微小偏轉。這種現象叫做磁光克爾效應(Magneto-Optic Kerr Effect, MOKE)。

舉個例子:想象你戴著一副偏光太陽鏡,如果鏡片突然微微旋轉,你看到的世界會變暗——克爾效應就像這種“旋轉”,只不過它是由磁場操控的!

2 磁光克爾顯微鏡的“三大法寶”

偏振光發射器

發射一束“整齊列隊”的線偏振光,所有光波振動方向一致,像一隊士兵正步走。

磁性材料舞臺

當這束光照射到磁性樣品表面,材料內部的磁疇(微小磁化區域)會根據自身磁化方向,讓反射光的偏振方向發生左旋或右旋。

讓磁場“顯形”的黑科技,到底有多神奇?

偏振探測器“解碼”

探測器像“偏振”,捕捉反射光的偏振變化,并將其轉化為明暗對比的圖像。磁化方向不同的區域在圖像中呈現不同亮度,磁場分布一目了然!

3 顯微鏡里的“磁場地圖”長啥樣?

讓磁場“顯形”的黑科技,到底有多神奇?

SrRuO3樣品磁疇

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CoFeB樣品磁疇

讓磁場“顯形”的黑科技,到底有多神奇?

Pt/Co/Ta樣品磁疇

讓磁場“顯形”的黑科技,到底有多神奇?

FeSiB樣品磁疇

讓磁場“顯形”的黑科技,到底有多神奇?

CoTb樣品磁疇

讓磁場“顯形”的黑科技,到底有多神奇?

Fe3GaTe2樣品磁疇

黑白條紋:相鄰磁疇磁化方向相反,一個讓光左旋(顯示為亮),一個讓光右旋(顯示為暗)。

彩色增強模式:通過光學處理,用不同顏色標記磁化方向,磁場分布瞬間變成“彩虹地圖”。

4 它憑什么成為材料科學的“火眼金睛”?

無損檢測

無需切開樣品,輕輕一掃,磁場分布盡收眼底。

高分辨率

現代設備甚至能看清納米級磁疇,比頭發絲細十萬倍!

實時動態觀測

外加磁場時,能直接拍攝磁疇運動的“微電影”,研究磁翻轉過程。

從19世紀發現克爾效應,到如今納米磁疇的精準成像,磁光克爾顯微鏡像一位“磁場翻譯官”,架起了人類與微觀磁世界的橋梁。或許未來某天,它還能幫我們解鎖室溫超導、量子計算機的密碼——科學,永遠在想象的路上。

讓磁場“顯形”的黑科技,到底有多神奇?

托托科技磁光克爾顯微鏡綜合測試設備,顯微磁疇空間分辨率優于0.5微米,磁光克爾角分辨率優于0.1毫度,支持極向克爾、縱向克爾、橫向克爾三種磁光克爾效應測量方式。在追蹤平面內數百萬點的磁疇動態信息的同時,可搭配探針臺實現電學、磁學、光學同步觀測。廣泛應用于磁學和自旋電子學領域中磁光克爾效應,磁滯回線,磁疇翻轉或擴展等觀測。

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