如何快速构造磁光克尔效应显微镜

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如何快速构造磁光克尔效应显微镜

在磁光克尔效应显微镜的光学系统的设计中，可以集成在Mitutoyo FS110检测显微镜中的一些组件(如下图1所示)。然后显微镜有几个限制，需要进行重大修改，以适应MOKE显微镜的设计。其中一个主要的限制是显微镜中有限的无限空间。

图1

虽然显微镜有无限远校正光学，但它的设计不允许用户将额外的光学元件纳入显微镜的框架。为了实现高信噪比和尽可能多地消除背景光，可使用高质量的光学元件。例如，一对消光比为10^-6的偏光片(格兰汤普森棱镜)占据了1/8立方英寸的体积。以前在显微镜中使用的片状偏光片的消光比zui多为10^-4。此外，在显微镜的原始光路利用非偏振分束器，其透射比约为50%。这样的损失在这样一个敏感的设计中是不能容忍的，因为许多设计的成功取决于zui佳的光照条件。该分束器被偏振分束器取代，其透射比高达95%，其占据的体积与格兰汤普森棱镜相似(~1/8立方英寸)。因此，决定重建容纳无限空间的显微镜组件，为必要的光学组件创造更多的空间。这使光照直接进入无限空间，避免了通过以前安装在显微镜中的各种组件传输所带来的任何影响。图1系统中唯yi不用修改的部分是物镜。当安装Bertrand透镜时，管状透镜组件可以进行进一步修改。贝特朗透镜将使用户能够定位在后焦平面的照明点，并在实施时，将增加显微镜的易用性。

光源遵循图2所示的路径。激光器与多模0.2 NA光纤耦合。穿过纤维后，光通过准直透镜、格兰-汤姆逊偏振器和聚焦透镜，然后通过偏振分束器反射到样品上。光束聚焦在物镜的后焦平面上，然后被物镜准直以照亮样品。这种照明是由相干激光提供的，需要抖动才能获得均匀的照明。

图2

由于磁光克尔效应，照射样品的光在偏振、振幅和相位上发生变化。这些变化取决于磁化的方向。这种光随着磁化方向的变化，通过物体、偏振分束器和分析仪反射回来，然后被管状透镜聚焦到ccd上。

与第1个偏振器几乎垂直交叉的第二个偏振器与偏振分束器结合在一起，对从样品反射而不改变偏振的光起滤光器的作用。极化的旋转角度非常低(0.01度或更低，取决于观察的样品)，因此克尔影响光的信号非常弱。这个微弱的信号通过第二个偏振器——也被称为分析器——通过管状透镜进入照相机，并在计算机界面中进行图像处理以增强。

偏振光的入射角是我们研究的一个因素。上面的光路图显示，垂直调整到光纤的尖端有利于改变入射角。如磁光克尔效应部分所述，纵向和横向克尔效应在正常入射下消失。因此，一个大而明确的入射角是至关重要的克尔显微镜。虽然很难定量测量设计的实际入射角，但这个角度的定义取决于光学元件和设计的质量。

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