[发明专利]一种旋转补偿器的光谱磁光椭偏分析装置及其应用

说明书

本发明公开了一种旋转补偿器的光谱磁光椭偏分析装置及其应用，所述光谱磁光椭偏分析装置包括光源模块、光路模块、磁场模块、样品台、电机控制模块、探测及分析模块，所述光路模块包括准直镜、起偏器、补偿器、检偏器，所述探测及分析模块包括计算机和探测器，所述准直镜、起偏器、补偿器、样品台、检偏器和探测器沿光路方向依次设置，起偏器、补偿器位于入射光路，检偏器位于出射光路，所述入射光路和出射光路位于所述样品台的两侧，且与样品台法线的夹角均为φ。本发明可以在纵向或极向磁光克尔效应下对磁性薄膜材料的光学和磁学参数进行表征，在一次测试中可以得到磁性薄膜样品的厚度、光学参数、磁学参数，自动化程度较高。

技术领域

本发明属于磁光椭偏分析技术领域，特别涉及一种旋转补偿器的光谱磁光椭偏分析装置及其应用。

背景技术

纳米材料在通信、生物、军工等领域正在发挥着越来越重要的作用，纳米磁性薄膜材料作为一种特殊的纳米材料，因为其在磁存储、磁光传感器件、磁光开关等领域展现出的优异性能受到了越来越广泛的关注。纳米磁性薄膜材料的制备、优化等方向都需要更先进的表征技术。磁光椭偏测量技术具有测试灵敏、精度好、测量速度快、不会对样品造成物理损伤、可以实现样品生长过程的实时监测等优点，是进行磁性材料测量的理想手段。

目前磁光椭偏系统的基本仪器结构为起偏器-样品-检偏器-探测器的形式，这种结构在测量材料性质时存在如下问题：

1.未引入光谱测试数据进行厚度和光学参数拟合，所得计算结果受测试误差影响较大；

2.分析时需要已知材料厚度，或者将厚度较大的材料当做体材料处理；

3.使用测试得到的光强数据进行分析，测试结果受直流误差影响大；

4.测量速度慢，有些器件成本较高，仅适用于科学研究，在工业领域应用性不强等。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种旋转补偿器的光谱磁光椭偏分析装置及其应用，利用旋转补偿器的光谱磁光椭偏分析装置可以在纵向或极向磁光克尔效应下对磁性薄膜材料的光学和磁学参数进行表征，在一次测试中可以得到磁性薄膜样品的厚度、光学参数(复折射率)、磁学参数(磁光耦合系数和磁光克尔偏转角)；自动化程度较高，成本较低，能够求出磁性样品厚度和复折射率物理模型，能够消除直流误差影响，精确进行磁光椭偏测量。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

首先，本发明提供一种旋转补偿器的光谱磁光椭偏分析装置，包括光源模块、光路模块、磁场模块、样品台、电机控制模块、探测及分析模块。所述光路模块包括准直镜、起偏器、补偿器、检偏器，所述探测及分析模块包括计算机和探测器，所述准直镜、起偏器、补偿器、样品台、检偏器和探测器沿光路方向依次设置，起偏器、补偿器位于入射光路，检偏器位于出射光路，所述入射光路和出射光路位于所述样品台的两侧，且与样品台法线的夹角均为φ。

进一步的，所述光源模块包括氙灯光源、单色仪、光纤耦合器、光纤，所述单色仪与计算机连接；所述补偿器和检偏器分别与电机的转动轴连接，电机通过电机控制模块与计算机连接，所述补偿器由电机带动匀速旋转，所述检偏器由电机带动旋转，旋转角度可调节；所述磁场模块包括电磁铁和磁铁控制系统，电磁铁通过磁铁控制系统与计算机连接；所述样品台设置在电磁铁两个磁极的中心位置。

进一步的，所述光纤的出射端口、准直镜、起偏器和补偿器与入射光同光轴设置；所述检偏器和探测器与样品反射光同光轴设置。

进一步的，所述样品台包括调节XY轴的二维平移台，调节Z轴的一维平移台和调节俯仰的αβ轴倾斜平台。

进一步的，所述入射光路和出射光路的各个器件固定在V型支架上并且设置在所述样品台的两侧，光纤与V型支架通过光纤接口连接；夹角φ可调节。