阅读说明：本技术 一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置 (Magnetic field generating device for magneto-optical Kerr measuring instrument ) 是由 张学莹 王麟 赵巍胜 欧阳玉东 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置,包括：至少一个磁极、导磁板、至少一个导磁柱、导磁底座、励磁线圈及励磁线圈供电单元,所述磁极一端固定在导磁底座上,磁极另一端上方设置导磁板,导磁柱一端与导磁底座固定,另一端与导磁板固定,励磁线圈缠绕在磁极表面,励磁线圈供电单元与励磁线圈相连接,为励磁线圈提供电流。本发明通过导磁板、导磁柱、磁极等的导磁作用,减少了磁势的损失,从而允许向样品施加较大的磁场,通过试验,能够达到1T以上,且导磁板留有通孔,可以允许光线通过,因此,在导磁板的上方可以布设光路,并达到了磁光克尔测量系统测试的要求,即磁场与光线入射方向平行。(The invention provides a magnetic field generating device for a magneto-optical Kerr measuring instrument, which comprises: the magnetic pole power supply unit is connected with the excitation coil and supplies current to the excitation coil. The invention reduces the loss of magnetic potential through the magnetic conduction effect of the magnetic conduction plate, the magnetic conduction column, the magnetic pole and the like, thereby allowing a larger magnetic field to be applied to a sample, and the magnetic field can reach more than 1T through the test, and the magnetic conduction plate is provided with the through hole for allowing light to pass through, therefore, a light path can be arranged above the magnetic conduction plate, and the test requirement of a magneto-optical Kerr measurement system is met, namely, the magnetic field is parallel to the incident direction of the light.)

一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置

技术领域：

本发明属于测试测量技术领域，具体涉及一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置。

背景技术：

磁光克尔测量系统是指利用磁光克尔效应，以光学方法对磁性样品的磁化状态进行表征的系统。在测试样品周围施加相对均匀的强磁场是磁性样品测试过程中常用的测试条件。带有铁芯结构的电磁铁是产生均匀强磁场常用的设备。所谓铁芯，是指磁铁构造中含有钴、镍、铁等磁性元素的，用于导磁的结构。常见的传统电磁铁具有一对、两对或者三对对称的磁极，磁极附近装有对称的励磁线圈。这种结构中，由一对被磁化的磁极产生的磁场垂直于磁极的极面，且磁场强度与相对磁极的距离成反比例，且磁场均匀性随磁极距离的增加而降低。因此，为了获得较大且均匀的磁场，正对磁极的距离应该尽可能小。上述类型的电磁铁虽然能够产生较大的磁场，但是在磁光测量过程中面临问题，比如，利用极向磁光克尔效应测量样品的磁化状态随垂直磁场的变化时，需要将光线从垂直于样品被测表面的方向入射，同时，需要施加垂直于样品表面方向的磁场，即磁场与光线入射方向平行。此时，需要将样品被测表面与磁极面平行。由于磁极对光线的阻挡作用，在这种情况下，很难获得垂直入射的光线来实现极向磁光克尔效应的测量。虽然，人们提出了一些方案可以部分地解决此问题。例如，图5引用一种方案(US Patent No.:US9348000B1)：磁铁具有一对磁极，2个励磁线圈围绕在2个磁极外侧，在其中一个磁极上打孔，让入射和反射光线从孔中通过磁极，从而实现磁光测量。但是，此种结构中，要求光路元件和被测样品之间必须留出一个磁极和励磁线圈的空间，因此，只适用于光路元件远离被测样品的应用装置。对于需要光路元件离样品较近装置，上述解决方案将不再适用，例如，利用磁光克尔显微镜对样品进行磁光成像的时，显微镜系统需配备物镜或者凸透镜(组)，样品距离物镜或者透镜的距离较小，不足以容纳如图所属的磁极和励磁线圈，因此，上述磁铁系统无法与磁光克尔显微镜或者其它需要光学元件靠近样品的测量装置。

发明内容

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为解决电磁铁与磁光克尔测试光路在空间上不兼容的问题，本发明提出一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置。本发明提出的电磁铁结构配置，在能够获得较大的均匀磁场的同时，允许测试光路里的光学元件与被测试样品拥有较近的距离，从而在较大的磁场下满足磁光测试需求。

一种用于磁光克尔测量系统的磁场发生装置，包括：至少一个磁极、导磁板、至少一个导磁柱、导磁底座、励磁线圈及励磁线圈供电单元；

所述磁极一端固定在导磁底座上，磁极另一端上方设置导磁板，导磁柱一端与导磁底座固定，另一端与导磁板固定，励磁线圈缠绕在磁极表面，励磁线圈供电单元与励磁线圈相连接，为励磁线圈提供电流；

所述导磁板带有通光孔。

所述磁极和导磁板通过导磁底座和导磁柱形成导磁通路。

导磁柱能够被导磁壁代替，导磁壁为围绕着磁极的圆筒形磁壁。

所述磁极、导磁板、导磁柱和导磁底座经过一体式加工而成，或者磁极、导磁板、导磁柱和导磁底座经过拼接加工而成；

在所述导磁柱或者导磁柱与导磁板衔接处设置拆卸结构，使得导磁板能够从导磁柱上拆下来。

所述磁极、导磁板、导磁底座及导磁柱的材料为铁磁性或者亚铁磁性物质。

所述导磁板厚度介于1mm至10cm。

所述导磁柱或者导磁壁的外表面被励磁线圈缠绕，励磁线圈供电单元为励磁线圈提供电流。

若该磁场发生装置与带有物镜的成像系统搭配使用，则导磁板在磁极对应处的厚度不能超过物镜的焦距，其中，物镜放置于该磁场发生装置通光孔上方。

所述磁极为柱状。

有益技术效果：

本发明提出一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置，在使用时，样品置于磁极和导磁板之间。通过导磁板、导磁柱、磁极等的导磁作用，减少了磁势的损失，从而允许向样品施加较大的磁场，通过试验，能够达到1T以上。另外，导磁板留有通孔，可以允许光线通过，因此，在导磁板的上方可以布设光路，并达到了磁光克尔测量系统测试的要求，即磁场与光线入射方向基本平行。导磁板的厚度可以根据需要确定。将导磁板的厚度减小到物镜的焦距以内，此磁铁系统可以用于光学显微镜成像。

附图说明：

图1为本发明实施例的一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置主视图；

图2位本发明实施例的一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置可拆卸主视图；

图3为本发明实施例的一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置俯视图；

图4为本发明实施例的带有光学模块的一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置主视图；

图5为背景技术中引用方案示意图；

图中：1-磁极，2-导磁底座，3-导磁板，4-励磁线圈，5-导磁柱，6-通光孔，7-励磁线圈供电单元，8-物镜，9-光束，10-其他光学模块，11-拆卸衔接口，12-样品，13-样本台。

具体实施方式

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下面结合附图和具体实施方式对本发明型进行详细说明。一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置，如图1所示，包括：至少一个磁极1、导磁板3、至少一个导磁柱5、导磁底座2、励磁线圈4及励磁线圈供电单元7；

所述磁极1一端固定在导磁底座2上，磁极1另一端上方设置导磁板3，导磁柱5一端与导磁底座2固定，另一端与导磁板3固定，励磁线圈4缠绕在磁极1表面，励磁线圈供电单元7与励磁线圈4相连接，为励磁线圈4提供电流；

所述导磁板3带有通光孔6。通光孔6下方正对样品12，样本下方设置有样品台13，样品台13固定在导磁底座上，样品台的材料为绝缘材料，如图4所示，这只是一种可能，若导磁底座设计不同，样品台13也可以固定在导磁底座下面的试验台上，导磁底座也被放置在试验台上；

所述磁极1和导磁板3通过导磁底座2和导磁柱5形成导磁通路。

导磁柱5能够被导磁壁代替，导磁壁为围绕着磁极的圆筒形磁壁。

所述磁极1、导磁板3、导磁柱5和导磁底座2经过一体式加工而成，或者磁极1、导磁板3、导磁柱5和导磁底座2经过拼接加工而成；

在所述导磁柱5或者导磁柱5与导磁板3衔接处设置拆卸结构，使得导磁板能够从导磁柱上拆下来，如图2拆卸衔接口11。

所述磁极、导磁板、导磁底座及导磁柱的材料为铁磁性或者亚铁磁性物质。

所述导磁板3厚度介于1mm至10cm。

所述导磁柱5或者导磁壁的外表面被励磁线圈缠绕，励磁线圈供电单元为励磁线圈提供电流。

若该磁场发生装置与带有物镜8的成像系统搭配使用，则导磁板3在磁极1对应处的厚度不能超过物镜8的焦距，其中，物镜8放置于该磁场发生装置通光孔6上方。

所述磁极1为柱状。

其中，磁极1为柱状，其材料为铁磁性或者亚铁磁性物质，包括但不局限于包含铁、钴、镍的金属、合金或者化合物；导磁板3厚度介于1mm至10cm之间，其形状任意，如图3所示的形状为其中一种可能的案例，导磁板3上与磁极1极面相对的区域留有通光孔6，导磁板3的材料为磁性金属、合金或者化合物；磁极1与导磁板3通过导磁底座2和导磁柱5等结构连接从而形成导磁通路，减少磁势的损失，其中，导磁底座2和导磁柱5材料为铁磁性或者亚铁磁性物质，包括但不局限于包含铁、钴、镍的金属、合金或者化合物；其中导磁柱5的数量大于或者等于1。

图3为本发明实施例的一种用于磁光克尔测量仪器的磁场发生装置俯视图；图3是一种可能的结构，图中只显示了4个导磁柱，实际上可以设计N个导磁柱，N大于等于1，导磁底座的形状也根据导磁柱的设计有所不同，只要磁极1，导磁底座2，导磁柱5，导磁板3连通，构成磁通路即可。

在磁极1***缠绕励磁线圈4。导磁柱5上可以缠绕励磁线圈4，也可以不缠。

需要指出的是，磁极1，导磁底座2，导磁柱5和导磁板3材料可以相同，也可以不同，可以拼接形成，也可以一体式加工而成，均在本发明保护范围之内。

励磁线圈4由金属导体缠绕而成，其中，磁极1外侧至少有1个励磁线圈4；导磁柱5周围可以有励磁线圈4，也可以不加励磁线圈4。导磁柱5的形状不限。如图2所示，为导磁板3与导磁柱5连接的一种可能实例。励磁线圈供电单元的主要部件为直流或者交流电源，目的是向励磁线圈4提供电流。

此外，可以在导磁柱5或者导磁柱5与导磁板3衔接处设置可拆卸结构11，如图2所示，可以方便地将导磁板3去除。在此配置下，样品12置于磁极1附近，所发明的装置仍能向样品12施加磁场，优点是此时无导磁板3的阻挡，测试光路模块能够无限靠近样品；缺点是磁场幅度较有导磁板3时的配置时有所减小。

磁极1，导磁底座2，导磁柱5，导磁板3等构件连通，构成磁通路。工作时，有励磁线圈供电单元7向励磁线圈4施加电流，励磁线圈4产生磁场后，在磁极1，导磁板3，导磁柱5和导磁板3连通形成的磁通路中形成磁通量，在磁极1与导磁板3相对的空间，即图4所示的样品12，位置附近产生较强的磁场。磁铁附近配置光学模块，探测光束9可以经过通光孔6入射到样品12，反射光通过通孔6返回光学探测模块，因此本发明能够支持高磁场下对样品进行光学测试。需要指出的是，导磁板3的厚度可以根据需要进行设计，例如，如果本磁铁与带有物镜8的成像系统(即为除了物镜外的其他光学模块10)搭配使用，则导磁板3在磁极1对应处的厚度不应超过物镜8的焦距，这样，样品12可以置于物镜成像的焦点处。物镜出射的光可以透过通孔6，被样品反射的光通过通孔6返回物镜，完成成像和光学测试。

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。