[发明专利]一种基于激光自混合干涉技术的交变梯度磁性测量系统

说明书

本发明公开了一种基于激光自混合干涉技术的交变梯度磁性测量系统，应用于半导体技术领域，包括：谐振装置：用于使待测样品在交变梯度磁场中与样品杆发生共振；信号采集装置：用于在发生共振时，基于激光自混合干涉技术，测得待测样品的光功率信号；信号处理装置：用于将光功率信号调制转换为数字信号；计算机：用于将数字信号转换为待测样品的实时位移信息，并结合样品杆的振幅与受力的关系，确定待测样品的磁矩。本发明通过激光自混合干涉技术来代替压电双晶片测量待测样品的微小振动，并结合样品杆的振幅与受力的关系，确定待测样品的磁矩，实现了远距离、无接触、高精度地对弱磁性物品的磁性进行测量，克服了现有磁强计技术的诸多显著弊端。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种基于激光自混合干涉技术的交变梯度磁性测量系统。

背景技术

超高精度磁强计是磁性材料表征不可或缺的基础性设备，在科研和产业领域发挥着重要作用。

目前，科研上常用的精密磁强计主要有振动样品磁强计(VSM)、超导量子干涉器件磁强计(SQUID)、磁光克尔效应磁强计(MOKE)。VSM结构简单，技术难度较低，但工作于低频区间，因此存在机械振动大，功能拓展困难等问题。SQUID是目前精度最高的磁测量手段，但其超导组件必须工作于液氦温度以下，因此运行成本颇高，而且无法在扫场过程中进行测量，因此测试速度很慢，严重限制了其在工业生产中的应用。MOKE可对纳米级薄膜样品的局域磁信号进行测量，但是所测得的磁滞回线以克尔角为纵坐标，无法得到定量测试结果，同时其穿透深度有限，不适合进行深层磁学信息检测。而交变梯度磁强计技术(AGM)则是一种尚未投入到实际应用中去、理论精度相对更高的磁强计技术。AGM是利用交变梯度场使磁性样品在周期力作用下发生共振，并通过振动信息传递样品磁化状态的一种测试方法。AGM的测试速度相比于传统的磁性测试速度更快，测试精度的理论极限可达10-12emu，但是利用压电双晶片这种接触式的测量振幅方式会容易带来较大误差，并且使得谐振系统非常脆弱，维护费用高昂。

为此，如何提供一种克服上述现有磁强计技术(VSM，SQUID，MOKE，传统AGM等)的诸多显著弊端，实现远距离、无接触、高精度地对弱磁性物品的磁性进行测量的基于激光自混合干涉技术的交变梯度磁性测量系统是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种基于激光自混合干涉技术的交变梯度磁性测量系统。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于激光自混合干涉技术的交变梯度磁性测量系统，包括：

谐振装置：用于使待测样品在交变梯度磁场中与样品杆发生共振；

信号采集装置：用于在发生共振时，基于激光自混合干涉技术，测得待测样品的光功率信号；

信号处理装置：用于将光功率信号调制转换为数字信号；

计算机：用于将数字信号转换为待测样品的实时位移信息，并结合样品杆的振幅与受力的关系，确定待测样品的磁矩。

可选的，谐振装置包括：样品杆以及交变梯度磁场生成模块；

样品杆上固定有待测样品；

交变梯度磁场生成模块通过生成交变梯度磁场，使待测样品与样品杆发生共振。

可选的，信号采集装置，包括：可调衰减器以及由半导体激光器、分光器、透镜、光电探测器构成的激光腔；

半导体激光器产生激光，在经过分光器后形成第一参考激光和第二参考激光，第一参考激光经过透镜照射到待测样品上，经过待测样品反射后，获得带有待测样品位移信息的反射激光，反射激光经过位于激光腔和待测样品间的可调衰减器，被调制为测试激光，测试激光返回至分光器后与第二参考激光发生干涉，被光电探测器接收，并输出数字信号形式的光功率信号。