fd-smoke-a 表面磁光克尔效应实验系统使用说明(070417修订)

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1、仪器使用说明TEACHER'SGUIDEBOOKFD-SMOKE-A表面磁光克尔效应实验系统中国.上海复旦天欣科教仪器有限公司ShanghaiFudanTianxinScientific_EducationInstrumentsCo.,Ltd.FD-SMOKE-A表面磁光克尔效应实验系统一、概述1845年，MichaelFaraday首先发现了磁光效应，他发现当外加磁场加在玻璃样品上时，透射光的偏振面将发生旋转，随后他加磁场于金属表面上做光反射的实验，但由于金属表面并不够平整，因而实验結果不能使人信服。1877

2、年JohnKerr在观察偏振光从抛光过的电磁铁磁极反射出来时，发现了磁光克尔效应(magneto-opticKerreffect)。1985年Moog和Bader两位学者进行铁磁超薄膜的磁光克尔效应测量，成功地得到一原子层厚度磁性物质的磁滞回线，并且提出了以SMOKE来作为表面磁光克尔效应(surfacemagneto-opticKerreffect)的缩写，用以表示应用磁光克尔效应在表面磁学上的研究。由于此方法的磁性测量灵敏度可以达到一个原子层厚度，并且仪器可以配置于超高真空系统上面工作，所以成为表面磁学的重

3、要研究方法。由复旦大学表面物理国家重点实验室研制的SMOKE系统，可以达到国际上普遍使用的方案所能达到的检测灵敏度。另外，该系统可以配置于超高真空系统中，所以不仅可以完成大气表面磁光克尔效应实验，也可以完成超高真空中的超薄膜磁性测量。经过改进和工艺化，表面磁光克尔效应实验系统由上海复旦天欣科教仪器有限公司生产。该系统操作方便、实验数据稳定可靠，是科研单位和高校近代物理实验室进行磁性薄膜特性检测、磁学特性研究的优质仪器。二、仪器简介表面磁光克尔效应实验系统主要由电磁铁系统、光路系统、主机控制系统、光学实验平台以及

4、电脑（选配）组成。如图1所示。图1FD-SMOKE-A表面磁光克尔效应实验系统实验装置-1-1）电磁铁系统电磁铁系统主要由CD型电磁铁、转台、支架、样品固定座组成。其中CD型电磁铁由支架支撑00竖直放置在转台上，转台可以每隔90转动定位，同时支架中间的样品固定座也可以90定位转动，这样可以在极向克尔效应和纵向克尔效应之间转换测量。2）光路系统光路系统主要由半导体激光器、可调光阑（两个）、格兰－汤普逊棱镜（两个）、会聚透镜、光电接收器、四分之一波片组成，所有光学元件均有外壳固定，并由不锈钢立柱与磁性开关底座相连。

5、半导体激光器输出波长650nm，输出功率2毫瓦左右，激光器头部装有调焦透镜，实验时应该调节透镜，使激光光斑打在实验样品上的光点直径最小。可调光阑采用转盘形式，上面有直径分别为1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、6mm共10个孔。在光电接收器前同样装有可调光阑，这样可以减小杂散光对实验的影响。0格兰－汤普逊棱镜通光孔径8mm，转盘刻度分辨率1，配螺旋测微头，测微头量程10mm，测微0分辨率0.01mm，转盘将角位移转换为线位移，经过测量，外转盘转动10，测微头直

6、线移动3.00mm，0所以测微移动0.01mm，转盘转动2′。实验中设置消光位置偏转2左右，所以侧微移动约0.60mm。会聚透镜为组合透镜，焦距为157mm。光电接收器为硅光电池，前面装有可调光阑，后面通过三芯连接线与主机相连。00四分之一波片光轴方向在外壳上标注，外转盘可以360转动，角度测量分辨率1。3）主机控制系统表面磁光克尔效应实验系统控制主机主要由光功率计部分、克尔信号部分和扫描电源部分组成。光功率计部分由光功率计、光信号和磁信号前置放大器、激光器电源组成。仪器前面板如图2所示：-2-图2SMOKE光

7、功率计前面板示意图面板中左边方框为光功率计，分为2µW，20µW，200µW，2mW四档切换，表头采用三位半数字电压表。光功率计用来测量激光器输出光功率大小，以及通过布儒斯特定律来确定格兰－汤普逊棱镜的起偏方向。中间增益调节方框内两个电位器分别调节光路和磁路信号的前置放大器放大倍数。右边激光器方框为半导体激光器电源直流3V输出。图3SMOKE光功率计后面板示意图如图3所示，为SMOKE光功率计后面板示意图，最左边方框为电源插座，上部“磁路输入”将放置在磁场中的霍尔传感器输出的信号按照对应颜色接入SMOKE光功率

8、计控制主机中，同样，“光路输入”将光电接收器中的输出的光信号接入SMOKE光功率计控制主机进行前置放大。下部“磁路输出”和“光路输出”分别用五芯航空线接入SMOKE克尔信号控制主机后面板中的“磁信号”和“光信号”。克尔信号控制主机主要将经过前置放大的光信号和磁路信号进行放大处理并显示出来，另外内-3-有采集卡通过串行口将扫描信号与计算机进行通讯。SMOKE克尔信号控制主机前面板如图4所