绘制样品的杂散磁场的技术对比

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绘制样品的杂散磁场的技术对比

绘制杂散磁场

载流导线周围的铁屑圆形图案，以及从条形磁铁的两极发出的熟悉的弯曲形状(图1)是法拉第描述为磁场线的基本观察结果，后来被麦克斯韦纳入数学。在很长一段时间里，由Bitter提炼的铁锉法提供了zui大的空间分辨率。在Bitter方法中，磁性材料的表面覆盖磁性纳米颗粒，如果样品处于真空或低温环境中，则磁性纳米颗粒来自胶体悬浮液或蒸发剂。在磁烟沉降过程中，粒子在畴壁的杂散微磁场中聚集。zui后的装饰在光学或电子显微镜下成像，允许在多畴铁磁体或被磁场穿透的超导体中分辨非常小(100 nm)的磁性特征。

继Bitter之后，各种磁场成像技术得到了发展。目前应用zui广泛的仪器是磁力显微镜。在MFM中，磁性对比是通过铁磁尖端与样品杂散微磁场之间的静磁相互作用来实现的，特别是在畴边界处。在测量过程中，探头尖端垂直于样品表面振动，并且由于杂散磁场的存在，振动的频率和振幅会发生梯度变化。MFM成像可以达到小于10 nm的空间分辨率，并且可以通过先jin的尖端技术来提高分辨率，例如通过聚焦离子束铣削来修饰探针尖端。MFM的优点包括相对较高的空间分辨率，操作简单，样品制备简单。缺点是很难直接从MFM图像中提取定量信息。也许MFM zui近zui重要的扩展是磁耗散显微镜。通过监测维持恒定悬臂振荡幅值所需的驱动功率，可以通过每个周期的能量损失提取额外的细节，例如畴壁的运动或固定。

在目前可用的绘制薄标本周围和内部场分布的方法中，分辨率zui高的是使用电子显微镜的技术。例如，在洛伦兹显微镜中，高能(100至1000 keV)电子束入射到薄的(150 nm)磁性样品上，磁性对比来自于电子在通过样品中的磁感应时由于洛伦兹力而产生的偏转。这可以实现优于10纳米的横向分辨率，记住测量代表样品厚度的平均值。代表性的应用包括纳米级磁性元件和图像化自旋隧道结材料的详细磁性研究。

另一种基于电子传输的变化是电子全息术，这是一种电子干涉测量方法，记录干涉图样，从中可以重建物体的振幅和相位。该技术可以以非常高的分辨率(2 nm)测量薄铁磁样品内部和周围的磁通量绝对值。微型场感应电子设备的扫描，如霍尔探测器或超导量子干涉设备，是在小众应用领域的进一步选择。

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