FD-SMOKE系统测量铁磁性薄膜的克尔效应
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／ ・ ｘｓ ：
—堂 — — 一 ＿ — — — — ： — —
Ｌ） （ ｌ １ ｕ ｏ
｜偏向 振 ， 方
６ ／
｜
‘ 起 偏 器 的 偏振方 向
２ 实验装置
实 验 装 置 如 图 ３所 示 。 由 以下 ６ 部 分 组 成 ：
（） １ 光学减震 台 ；（ ） 路 系统 ，包括 入射 光路 ２光 与接 收光 路 ；（ ） 磁 电源 主 机 和 可 程 控 电磁 ３励 铁 ；（ ） ４ 前级放 大器 和直 流 电源 组合 器 （ 为激光 器提供精密稳压 电源 ， 将光 电检测装置接 收到的 克 尔信 号作 前级 放 大 ，并 送 入 系统控 制 装 置 中
吸收率不同 】 即使样品处于非磁状态 ， ， 反射光
的椭偏 率也 要发 生变 化 ， 而铁 磁 性 会 导致 椭 偏率 有
一
品是各向异性 的， 反射光将变成椭圆偏振光且偏振
收稿 日期 ：２ １ ｏ ０ １一 ４一ｌ ５ 作者简介 ：郝 海玲 （９ ９一） １７ ，女 ，硕士 ，专业凝聚态物理 ，
探测到的克尔信号只是克尔旋转角【 。 ８ 】
当要测量克尔椭偏率 ｓ 时 ，在检偏 器前另加 一个 １４波片 ，它来自以产生 ２的相位差 ， ／ 此时
检偏器看到的是 ｉ ＋ ） ＝ 一 。 ，而不 （ ＋
是 ０ ＋ ，因此测量 到的信号为克 尔椭偏 率【 。 ９ 】
经过推导可得在磁饱和情况下 Ａ ｓ为：
Ｉ 二
］
］
］
］
］
］
］
（ ） 在加人 １４波 片 后 测 出 的实 验数 据 如 表 ２ ／
２所 示 。
表 ２ 加入 １４波片后实验数据表 ／
参 考 文 献
刘祥林 ，刘公强 ，金绥更 ．磁光材料 和磁 光器件［ ． Ｍ］ 北京 ：北京科学技术出版社 ，１９ ： ３— ４ ９０ ２ ２．
Ａｂ ｔａ ｔ Ｍａ ｎ ｔ— ｐ ｉ ａ ｒ ｆｅ ｔｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｏ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｔｒａ ａ ｎ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｕ ｈ ａ ｉｈ ｓ ｎ ｉ ｖｔ ｆ ｓｒ ｃ ： ｇ ｅｏ ｏ ｔ ｌＫｅｒ ｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ｆｔ ｕ ｆｃ ｇ ｅｉ ｍａ ｅ ｌｈ ｓ ｍａ ｙ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ，ｓ ｃ ｈｇ ｅ ｓｔ ｉ ｏ ｃ ｈ ｃ ｉ ｓ ｉ ｙ ｔｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａ ｄ ｎ ｎ ｃ ｎ ａ ｔ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｏ ｅ ｏ ｈ ｍｐ ｒａ ｔＭｏ ｅ Ｐ ｙ ｉ ｓ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｉ ｎ ｖ ｒ ｉｅ ． ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ －ｏ ｔ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ． ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔｉ ｎ ｆｔ ｅ ｉ ｏ ｔ ｎ ｄ ｍ ｈ ｓｃ ｘ ｉ ｎ ｎ ｕ ｉｅ ｓｔ ｓ ｉ ｅ ｉ
Ｍｏ ｇ Ｅ ｏ Ｒ，Ｂ ｄ ｒ ． Ｓ ａ ｅ Ｄ Ｓ ＭＯＫＥ ｓ ｎ ｌ ｒ ｍ ｒｏ ｇ ｅ ・ ｉ ａｓｆｏ ｆ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｇ ｅ
检 偏 器 在 消 光 点 时 偏 振 方 向 检 偏 器 的
式（ ） ９ 中，， ＋ ） ， 一 ） （ 和 （ 。分别是正负磁饱 和状态 下 的光 强 。从 式 （ ） 以看 出 ，光 强 的 变 化 ９可
△ 只与 ０ 有关 ， ， 而与 Ｓ 无关。说明在 图 １ 光路中
ｐｓｉ ｎ ｅａ ｖ ａｎ ｔ ａｕａｏ ｅｆ ｗ ｒ ｎ ｖｒ ｅｒ ｆ ｃ，ｈ Ｕｐｅｍ ｊｒ ｘｓ ｎ ｅａｓ ｅｗ ｅ ｅｒｆ － ｏｉｖ ａｄｎｇｔｅｍ ｇｅ ｃ ｔｒｔｎｉ ｔ ｒ ａ ａｄｒ ｅｓ Ｋ ｒ ｅｔ ｔ ｅ ｉｓ ａｏ ｉａ ｄｔ ｌ ｂ ｔｅｎｔ ｅ ｔｅ ｉ ｉｓ ｉ ｎｈ ｏ ｄ ｅ ｅ ｅ ｅ ａ ｈｎ ｅ ｈ ｅｒ
（ 下转 第 １６页 ） １
实 际测 量 时最好 测 量磁滞 回线 中正 向饱 和时 的
和反 向饱 和时的克尔旋转 角
金薄膜的克尔旋转角 ＝ ． １ ３ ０４。
＝
（） ９
・
１ ６・ １
实验科 学与技术
２ １ ８月 ０ １年
（ 上接 第 ２ ６页 ）
表 １ 实验数据
附加 的变化 ， 这个 变 化称 为克 尔椭 偏率 ，即椭
圆长短 轴 之 比 Ｊ 。按 照 磁 场 相 对 入 射 面 的 配 置 状
研 究方向磁 性材料 ；现 在 山西省 晋 中职 业技 术 学院任教 ，职称 助讲 。
态不同， 表面磁光克尔效应可以分为以下 ３ 种¨ ：
（ ） 向克 尔效 应 ，其 磁 化 方 向垂 直 于 样 品表 １极
图 ２ 偏 振器 件 配置 方 位
的信号检测装置 中 ， 将霍尔传感器探测到 的信号 送人检 测装 置 ）；（ ） ５ 信号 检 测 主机 ；（ ） ６ 控制
（） １
通常 、 在一阶近似有 Ｊ ：
＝０ ＋ｉ ｓ
系统 和计算机 。
通过检偏棱镜 的光强为 ：
， Ｉ ｓ ８ Ｅ ｃ ｓ ＝ ｉ ＋ ｏ８ｌ ｎ （） ２
ＨＡＯ ｉｌ Ｈａ—ｉ ｎｇ （ ｅａｔ ｎ ｆ ｏｎ ａｏ ， ｉｚｏｇＶ ｃｔ ｎｌ ｅｈ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ， ｉ ｈ ｎ ３ ６ ０ ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｔ ｕ ｄｔ ｎ Ｊｎｈｎ ｏａ ｏａ Ｔ ｃｎｃｌ ｏ ｅｅ Ｊｎ ｏｇ０ ０ ０ ，Ｃ ｉ ｍｅ ｏ Ｆ ｉ ｉ ｌ ｚ ａ
１８ ９５年 ，科学家对表 面磁光 克尔效应的研究 能达到亚原子单层的磁性探测灵敏度和易于与超高 真空系统结合 的特点… ，使其 发展成为一 种重要
常规 的研究 薄 膜磁 学性质 的技术 。现今 它被 广泛 应 用于研 究 表面超 薄 膜 的磁 有 序 、磁 性 相 变 、磁 各 向
方 向会发 生偏转 ；而 如果 此 时 样 品 为铁 磁 状 态 ，还 会导 致反 射光 偏振 面相对 于入射 光 的偏振 面额 外再
关 键 词 ：克尔效应 ； 磁滞 回线；克 尔旋转 角；椭偏率 中 图分 类 号 ：０ ４ 文 献 标 志 码 ：Ｂ ４１ 文章 编号 ：１７ ６ ２—４５ （０ １ ０ ０ ２ ０ ５ ０ ２ １ ）４— ０５— ３
Ｔｅ ｔｔ ｅ Ｆｅ ｒ ｍ ａ ｎ ｔｃ Ｆｉ ｙ ｔ ｅ Ｓ ｓｅ ｏ ｓ ｈ ｒ ｏ ｇ ｅ ｉ ｌ ｂ ｈ ｙ ｔ ｍ ｆＦＤ —Ｓ ＯＫＥ ｍ — Ｍ
Ｔ ｉ ａ ｅ ｓ ｓ ｔ ｅｓ ｓ ｍ ｏ ｄ ｔｃ ｒ ｎ ａｌ ｙｆ ｍ ａ ｌｓｉ ｈ ｏ ｇｔ ｄ ｎ ｅ ｒｈ ｓｅ ｅ ｉ ｏ ｄ ｅ ｎ ａ ｕ ｅ ｔｅ ａ ｓ ｅ ｏ ｅ ｈ ｓｐ ｐ ｒｕ ｅ ｈ ｙ ｔ ｔ ｅｅ ｔｉ ｌ ｌ ｓ ｍｐ ｅ ｎ ｔ ｅ ｌｎ ｉ ｉａ Ｋ ｒ ｙ ｔｒ ｓｓｌ ｐ ｍｏ ，ａ ｄ ｍｅ Ｆ ｈ ｌ ｆｔ ｅ ｏ ｏ ｉ ｕ ｌ ｏ ｓ ｎ ｈ
・
２ ６・
实验科学与技术
２ １ 年 ８月 ０１
面并且平行于人射面；（ ） 向克尔效应 ，其磁化 ２纵
方向在样品膜面内，并且平行于入射面 ；（ ） 向 ３横
克尔效应 ， 其磁化方向在样品膜面内，并且垂直于 入射面。 在图 ｌ 的光路中 ， 假设取入射光 为 Ｐ偏振 光 ， 其电场矢量 平行于入射 面， 当光线从 磁化 了的 样品表面反射时 ， 由于克尔效应反射光 中含有很小 的垂直于 层 的电场分量 ，如图 ２ 。 所示。
ｏ ｇ ｅ ｃ ｍａｅ ａ ｓ ｆｍａ ｎ ｔ ｔ ｒ ｌ． ｉ ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｋｅ ｆ ｃ ；ｍａ ｎ ｔ ｙ ｔｒ ｓｓ ｈ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒｅ ｅｔ ｇ ｅｉ ｈ ｓｅｅ ｉ ｏ ｐ；Ｋｅｒ ｒｔ ｔ ｎ ａ ｇｅ Ｕ ｐ ｉｉ ａｅ ｃ ｒ ｏ ａｉ ｎ ｌ ；ｅ ｉ ｔ ｔ ｒｔ ｏ ｅｙ
第 ９卷 第 ４期 ２１ ０ １年 ８月
实验科学与技术
Ｅ ｐ ｒ ｎ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｘ ｅ ｍｅ ｔＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ
Ｖ０１９ Ｎｏ ４ ． ． Ａｕ ｕ ｔ ２ ｇ ｓ． ０１ Ｉ
Ｆ Ｄ—Ｓ Ｋ ＭＯ Ｅ系统 测 量 铁 磁 性 薄 膜 的 克 尔 效 应
郝 海玲
（ 中职业技术学院 基础部 ，山西 晋中 ０ ｏ ｏ ） 晋 ３６ ０
摘要 ：表 面磁光 克尔效应测 量磁 性材料磁 性具有很 多优 点，如测 量灵敏度 高、非接触 式测量 。该 实验是 高校 重要的近代 物 理 实验之一 。在 用表 面磁光 克 尔效应 系统测量铁磁性薄膜材料 时 ，文 中利 用该 系统测 出铁 合金膜样 品在 纵向克 尔模 式下的 磁 滞回线 ，测 出正 负磁 在正向饱和状 态和反向饱和状 态时的克 尔效应 角 ，即椭 圆长轴和参 考轴之 间的 夹角。并计算得在 饱 和状 态下的克 尔旋转角和椭偏率 。应用该 实验可研 究磁性材料表 面的磁性质 。
面 轴
测量灵敏度高 、 非接触式测量 、测量同一样品厚度 不等的楔形磁性薄膜以及可以将待测样品放在真空
中原 位测 量等 。
１ Ｓ Ｋ ＭＯ Ｅ实 验原 理
一
图 １ 表 面磁 光 克 尔效 应 原 理 图
般 而言 ，由于 样 品对 Ｐ偏 振 光 和 ５ 振 光 的 偏
当线偏振光入射到不透 明样品表面时 ， 如果样
转过一小角度 ， 这个小角度称为克尔旋转角 即椭
圆长 轴 和参考 轴 间的夹 角 如 图 ｌ所示 。 ¨，
样 品
异型 ，以及层间耦合等多种磁学现象 ，同时表面磁
光克尔效应在商业上还被用于高密度的磁光存储技
术研究 和测量 Ｊ 和其他 磁性 测量 手 段相 比 ， 面 。 表 磁光 克尔 效应 测量 磁性 材料 磁 性具 有很 多优 点 ， 如
ｅ ｃ ｉ Ｏｎ ａｃ ｌ ｔｄ ｔｅ Ｋ ｒ ｏ ａｉｎ ａ ｇｅ ａ ｄ Ｋｅ ｌ ｐ ｉ ｉ ａｅ ｈ ｓ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｔ ｄ ｈ ｕ ｆｃ ｓ ｍａ ｎ ｔ ｒ ｐ ｒ ｅ ｎｅａ ｓ ｘ ￣ ｅ ｃ ｕ ａｅ ｈ ｅ ｒｒ ｔｔ ｎ ｌ ｎ ｒ ｅｌ ｔ ｔ ｒｔ ．Ｔ ｉ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｎ ｓｕ ｙ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｇ ｅ ｉ ｐ ｏ ｔ ｓ ｌ ｏ ｉ ｃｙ ｉ Ｃ ｃ ｅ ｉ
将式（） １ 代人 式 （ ） ２ 得到 ： ， ＝Ｉ ， ＝Ｉ
一
Ｉ Ｉｓ Ｂ＋（ ＋ｉ ｃｓ （ ） ｉ ｎ ｓ ）ｏ８Ｉ ３ ６ ｏ８ ，得 到 ： ，ｃｓ一ｌ （） ４ Ｉ Ｉ ＋（ ｓ ０ ＋ｉＩ Ｉ
通 常 ６较 小 ，可取 ｓ ｉ
般情况下，６ 虽然很小 ，但 ６ ｋ 而 和 ： ， ￣０
所以有：Ｊ Ｉ［ ＋ ８ ］ ： ｏ １ ２
由式 （ ） 在样 品达磁 饱 和状 态 下 ０ ： ７得 为
（） ７
３ 实验结果
导
克尔旋转角
则
Ｊ０
（ ８ ）
，
＝
（） １ 利用该系统测 出铁合金膜样 品在纵 向克尔 模式下的磁滞 回线如图４所示 。表 １ 是实验数据记 录 ，求出克尔旋转角 １ ＝（ ． １ ００ ７５ ０ １４ ± ．０ ）Ｖ ， ，△ （ ．０± ．０ Ｖ，实验时取 ８ ００ ，该铁合 １７ ００７５ ＝１．
Ｓ 在 同一数量 级上 ，略去 二 阶项后 ，考 虑到 探 测器 测到 的是式 （ ） ４ 实数部 分 ，式 （ ） ４ 变为 ， Ｉ 。 （ ＋ ８＾ ＝ ｌ ２０） Ｅ 无外加 磁 场下 ：，＝ ｌ ０ Ｉ Ｅ （） ５ （） ６
图３ Ｓ Ｋ ＭＯ Ｅ实验系统
—堂 — — 一 ＿ — — — — ： — —
Ｌ） （ ｌ １ ｕ ｏ
｜偏向 振 ， 方
６ ／
｜
‘ 起 偏 器 的 偏振方 向
２ 实验装置
实 验 装 置 如 图 ３所 示 。 由 以下 ６ 部 分 组 成 ：
（） １ 光学减震 台 ；（ ） 路 系统 ，包括 入射 光路 ２光 与接 收光 路 ；（ ） 磁 电源 主 机 和 可 程 控 电磁 ３励 铁 ；（ ） ４ 前级放 大器 和直 流 电源 组合 器 （ 为激光 器提供精密稳压 电源 ， 将光 电检测装置接 收到的 克 尔信 号作 前级 放 大 ，并 送 入 系统控 制 装 置 中
吸收率不同 】 即使样品处于非磁状态 ， ， 反射光
的椭偏 率也 要发 生变 化 ， 而铁 磁 性 会 导致 椭 偏率 有
一
品是各向异性 的， 反射光将变成椭圆偏振光且偏振
收稿 日期 ：２ １ ｏ ０ １一 ４一ｌ ５ 作者简介 ：郝 海玲 （９ ９一） １７ ，女 ，硕士 ，专业凝聚态物理 ，
探测到的克尔信号只是克尔旋转角【 。 ８ 】
当要测量克尔椭偏率 ｓ 时 ，在检偏 器前另加 一个 １４波片 ，它来自以产生 ２的相位差 ， ／ 此时
检偏器看到的是 ｉ ＋ ） ＝ 一 。 ，而不 （ ＋
是 ０ ＋ ，因此测量 到的信号为克 尔椭偏 率【 。 ９ 】
经过推导可得在磁饱和情况下 Ａ ｓ为：
Ｉ 二
］
］
］
］
］
］
］
（ ） 在加人 １４波 片 后 测 出 的实 验数 据 如 表 ２ ／
２所 示 。
表 ２ 加入 １４波片后实验数据表 ／
参 考 文 献
刘祥林 ，刘公强 ，金绥更 ．磁光材料 和磁 光器件［ ． Ｍ］ 北京 ：北京科学技术出版社 ，１９ ： ３— ４ ９０ ２ ２．
Ａｂ ｔａ ｔ Ｍａ ｎ ｔ— ｐ ｉ ａ ｒ ｆｅ ｔｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔｏ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｍａ ｎ ｔ ｔｒａ ａ ｎ ｄ ａ ｔ ｇ ｓ ｕ ｈ ａ ｉｈ ｓ ｎ ｉ ｖｔ ｆ ｓｒ ｃ ： ｇ ｅｏ ｏ ｔ ｌＫｅｒ ｅ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ｆｔ ｕ ｆｃ ｇ ｅｉ ｍａ ｅ ｌｈ ｓ ｍａ ｙ ａ ｖ ｎ ａ ｅ ，ｓ ｃ ｈｇ ｅ ｓｔ ｉ ｏ ｃ ｈ ｃ ｉ ｓ ｉ ｙ ｔｅ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａ ｄ ｎ ｎ ｃ ｎ ａ ｔ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ｓ ｏ ｅ ｏ ｈ ｍｐ ｒａ ｔＭｏ ｅ Ｐ ｙ ｉ ｓ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｉ ｎ ｖ ｒ ｉｅ ． ｈ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ －ｏ ｔ ｃ ａ ｕ ｅ ｎ ． ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔｉ ｎ ｆｔ ｅ ｉ ｏ ｔ ｎ ｄ ｍ ｈ ｓｃ ｘ ｉ ｎ ｎ ｕ ｉｅ ｓｔ ｓ ｉ ｅ ｉ
Ｍｏ ｇ Ｅ ｏ Ｒ，Ｂ ｄ ｒ ． Ｓ ａ ｅ Ｄ Ｓ ＭＯＫＥ ｓ ｎ ｌ ｒ ｍ ｒｏ ｇ ｅ ・ ｉ ａｓｆｏ ｆ ｒ ｍａ ｎ ｔ ｇ ｅ
检 偏 器 在 消 光 点 时 偏 振 方 向 检 偏 器 的
式（ ） ９ 中，， ＋ ） ， 一 ） （ 和 （ 。分别是正负磁饱 和状态 下 的光 强 。从 式 （ ） 以看 出 ，光 强 的 变 化 ９可
△ 只与 ０ 有关 ， ， 而与 Ｓ 无关。说明在 图 １ 光路中
ｐｓｉ ｎ ｅａ ｖ ａｎ ｔ ａｕａｏ ｅｆ ｗ ｒ ｎ ｖｒ ｅｒ ｆ ｃ，ｈ Ｕｐｅｍ ｊｒ ｘｓ ｎ ｅａｓ ｅｗ ｅ ｅｒｆ － ｏｉｖ ａｄｎｇｔｅｍ ｇｅ ｃ ｔｒｔｎｉ ｔ ｒ ａ ａｄｒ ｅｓ Ｋ ｒ ｅｔ ｔ ｅ ｉｓ ａｏ ｉａ ｄｔ ｌ ｂ ｔｅｎｔ ｅ ｔｅ ｉ ｉｓ ｉ ｎｈ ｏ ｄ ｅ ｅ ｅ ｅ ａ ｈｎ ｅ ｈ ｅｒ
（ 下转 第 １６页 ） １
实 际测 量 时最好 测 量磁滞 回线 中正 向饱 和时 的
和反 向饱 和时的克尔旋转 角
金薄膜的克尔旋转角 ＝ ． １ ３ ０４。
＝
（） ９
・
１ ６・ １
实验科 学与技术
２ １ ８月 ０ １年
（ 上接 第 ２ ６页 ）
表 １ 实验数据
附加 的变化 ， 这个 变 化称 为克 尔椭 偏率 ，即椭
圆长短 轴 之 比 Ｊ 。按 照 磁 场 相 对 入 射 面 的 配 置 状
研 究方向磁 性材料 ；现 在 山西省 晋 中职 业技 术 学院任教 ，职称 助讲 。
态不同， 表面磁光克尔效应可以分为以下 ３ 种¨ ：
（ ） 向克 尔效 应 ，其 磁 化 方 向垂 直 于 样 品表 １极
图 ２ 偏 振器 件 配置 方 位
的信号检测装置 中 ， 将霍尔传感器探测到 的信号 送人检 测装 置 ）；（ ） ５ 信号 检 测 主机 ；（ ） ６ 控制
（） １
通常 、 在一阶近似有 Ｊ ：
＝０ ＋ｉ ｓ
系统 和计算机 。
通过检偏棱镜 的光强为 ：
， Ｉ ｓ ８ Ｅ ｃ ｓ ＝ ｉ ＋ ｏ８ｌ ｎ （） ２
ＨＡＯ ｉｌ Ｈａ—ｉ ｎｇ （ ｅａｔ ｎ ｆ ｏｎ ａｏ ， ｉｚｏｇＶ ｃｔ ｎｌ ｅｈ ｉａ Ｃ ｌ ｇ ， ｉ ｈ ｎ ３ ６ ０ ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｔ ｕ ｄｔ ｎ Ｊｎｈｎ ｏａ ｏａ Ｔ ｃｎｃｌ ｏ ｅｅ Ｊｎ ｏｇ０ ０ ０ ，Ｃ ｉ ｍｅ ｏ Ｆ ｉ ｉ ｌ ｚ ａ
１８ ９５年 ，科学家对表 面磁光 克尔效应的研究 能达到亚原子单层的磁性探测灵敏度和易于与超高 真空系统结合 的特点… ，使其 发展成为一 种重要
常规 的研究 薄 膜磁 学性质 的技术 。现今 它被 广泛 应 用于研 究 表面超 薄 膜 的磁 有 序 、磁 性 相 变 、磁 各 向
方 向会发 生偏转 ；而 如果 此 时 样 品 为铁 磁 状 态 ，还 会导 致反 射光 偏振 面相对 于入射 光 的偏振 面额 外再
关 键 词 ：克尔效应 ； 磁滞 回线；克 尔旋转 角；椭偏率 中 图分 类 号 ：０ ４ 文 献 标 志 码 ：Ｂ ４１ 文章 编号 ：１７ ６ ２—４５ （０ １ ０ ０ ２ ０ ５ ０ ２ １ ）４— ０５— ３
Ｔｅ ｔｔ ｅ Ｆｅ ｒ ｍ ａ ｎ ｔｃ Ｆｉ ｙ ｔ ｅ Ｓ ｓｅ ｏ ｓ ｈ ｒ ｏ ｇ ｅ ｉ ｌ ｂ ｈ ｙ ｔ ｍ ｆＦＤ —Ｓ ＯＫＥ ｍ — Ｍ
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・
２ ６・
实验科学与技术
２ １ 年 ８月 ０１
面并且平行于人射面；（ ） 向克尔效应 ，其磁化 ２纵
方向在样品膜面内，并且平行于入射面 ；（ ） 向 ３横
克尔效应 ， 其磁化方向在样品膜面内，并且垂直于 入射面。 在图 ｌ 的光路中 ， 假设取入射光 为 Ｐ偏振 光 ， 其电场矢量 平行于入射 面， 当光线从 磁化 了的 样品表面反射时 ， 由于克尔效应反射光 中含有很小 的垂直于 层 的电场分量 ，如图 ２ 。 所示。
ｏ ｇ ｅ ｃ ｍａｅ ａ ｓ ｆｍａ ｎ ｔ ｔ ｒ ｌ． ｉ ｉ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｋｅ ｆ ｃ ；ｍａ ｎ ｔ ｙ ｔｒ ｓｓ ｈ ｏ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒｅ ｅｔ ｇ ｅｉ ｈ ｓｅｅ ｉ ｏ ｐ；Ｋｅｒ ｒｔ ｔ ｎ ａ ｇｅ Ｕ ｐ ｉｉ ａｅ ｃ ｒ ｏ ａｉ ｎ ｌ ；ｅ ｉ ｔ ｔ ｒｔ ｏ ｅｙ
第 ９卷 第 ４期 ２１ ０ １年 ８月
实验科学与技术
Ｅ ｐ ｒ ｎ ｃｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ｘ ｅ ｍｅ ｔＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ
Ｖ０１９ Ｎｏ ４ ． ． Ａｕ ｕ ｔ ２ ｇ ｓ． ０１ Ｉ
Ｆ Ｄ—Ｓ Ｋ ＭＯ Ｅ系统 测 量 铁 磁 性 薄 膜 的 克 尔 效 应
郝 海玲
（ 中职业技术学院 基础部 ，山西 晋中 ０ ｏ ｏ ） 晋 ３６ ０
摘要 ：表 面磁光 克尔效应测 量磁 性材料磁 性具有很 多优 点，如测 量灵敏度 高、非接触 式测量 。该 实验是 高校 重要的近代 物 理 实验之一 。在 用表 面磁光 克 尔效应 系统测量铁磁性薄膜材料 时 ，文 中利 用该 系统测 出铁 合金膜样 品在 纵向克 尔模 式下的 磁 滞回线 ，测 出正 负磁 在正向饱和状 态和反向饱和状 态时的克 尔效应 角 ，即椭 圆长轴和参 考轴之 间的 夹角。并计算得在 饱 和状 态下的克 尔旋转角和椭偏率 。应用该 实验可研 究磁性材料表 面的磁性质 。
面 轴
测量灵敏度高 、 非接触式测量 、测量同一样品厚度 不等的楔形磁性薄膜以及可以将待测样品放在真空
中原 位测 量等 。
１ Ｓ Ｋ ＭＯ Ｅ实 验原 理
一
图 １ 表 面磁 光 克 尔效 应 原 理 图
般 而言 ，由于 样 品对 Ｐ偏 振 光 和 ５ 振 光 的 偏
当线偏振光入射到不透 明样品表面时 ， 如果样
转过一小角度 ， 这个小角度称为克尔旋转角 即椭
圆长 轴 和参考 轴 间的夹 角 如 图 ｌ所示 。 ¨，
样 品
异型 ，以及层间耦合等多种磁学现象 ，同时表面磁
光克尔效应在商业上还被用于高密度的磁光存储技
术研究 和测量 Ｊ 和其他 磁性 测量 手 段相 比 ， 面 。 表 磁光 克尔 效应 测量 磁性 材料 磁 性具 有很 多优 点 ， 如
ｅ ｃ ｉ Ｏｎ ａｃ ｌ ｔｄ ｔｅ Ｋ ｒ ｏ ａｉｎ ａ ｇｅ ａ ｄ Ｋｅ ｌ ｐ ｉ ｉ ａｅ ｈ ｓ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｔ ｄ ｈ ｕ ｆｃ ｓ ｍａ ｎ ｔ ｒ ｐ ｒ ｅ ｎｅａ ｓ ｘ ￣ ｅ ｃ ｕ ａｅ ｈ ｅ ｒｒ ｔｔ ｎ ｌ ｎ ｒ ｅｌ ｔ ｔ ｒｔ ．Ｔ ｉ ｘ ｅ ｍｅ ｔ ｎ ｓｕ ｙ ｔ ｅ ｓ ｒａ ｅ ｇ ｅ ｉ ｐ ｏ ｔ ｓ ｌ ｏ ｉ ｃｙ ｉ Ｃ ｃ ｅ ｉ
将式（） １ 代人 式 （ ） ２ 得到 ： ， ＝Ｉ ， ＝Ｉ
一
Ｉ Ｉｓ Ｂ＋（ ＋ｉ ｃｓ （ ） ｉ ｎ ｓ ）ｏ８Ｉ ３ ６ ｏ８ ，得 到 ： ，ｃｓ一ｌ （） ４ Ｉ Ｉ ＋（ ｓ ０ ＋ｉＩ Ｉ
通 常 ６较 小 ，可取 ｓ ｉ
般情况下，６ 虽然很小 ，但 ６ ｋ 而 和 ： ， ￣０
所以有：Ｊ Ｉ［ ＋ ８ ］ ： ｏ １ ２
由式 （ ） 在样 品达磁 饱 和状 态 下 ０ ： ７得 为
（） ７
３ 实验结果
导
克尔旋转角
则
Ｊ０
（ ８ ）
，
＝
（） １ 利用该系统测 出铁合金膜样 品在纵 向克尔 模式下的磁滞 回线如图４所示 。表 １ 是实验数据记 录 ，求出克尔旋转角 １ ＝（ ． １ ００ ７５ ０ １４ ± ．０ ）Ｖ ， ，△ （ ．０± ．０ Ｖ，实验时取 ８ ００ ，该铁合 １７ ００７５ ＝１．
Ｓ 在 同一数量 级上 ，略去 二 阶项后 ，考 虑到 探 测器 测到 的是式 （ ） ４ 实数部 分 ，式 （ ） ４ 变为 ， Ｉ 。 （ ＋ ８＾ ＝ ｌ ２０） Ｅ 无外加 磁 场下 ：，＝ ｌ ０ Ｉ Ｅ （） ５ （） ６
图３ Ｓ Ｋ ＭＯ Ｅ实验系统