«Наблюдение доменной структуры магнетиков с помощью магнитной силовой микроскопии»

Аннотация к лабораторной работе

«наблюдение доменной структуры магнетиков

с помощью магнитной силовой микроскопии»

Лабораторная работы предназначена для учащихся старших классов при организации лабораторного практикума по сканирующей микроскопии и для обучения основным принципам работы на атомно-силовом микроскопе.

Во время выполнения лабораторной работы школьники получают изображение поверхности и магнитной доменной структуры магнетика, наблюдают влияние рельефа на качество получаемого изображения магнитной структуры, определяют оптимальное расстояние между колеблющимся зондом и поверхностью образца.

Лабораторная работа способствуют развитию у обучающихся навыков самостоятельных исследований и навыков работы с компьютерными программами.

Лабораторная работа для школьников

наблюдение доменной структуры магнетиков

с помощью магнитной силовой микроскопии

Автор:

Цель работы: Наблюдение магнитной доменной структуры магнетиков с помощью метода магнитной силовой микроскопии.

Введение

Магнитная силовая микроскопия (МСМ) является эффективным средством исследований магнитных структур на субмикронном уровне. Получаемые с помощью МСМ изображения, являются пространственным распределением Z–составляющей магнитного поля по поверхности образца.

Магнитные измерения проводятся с использованием двухпроходной методики, при проведении которой, прежде всего, необходимо отделить «магнитные» изображения от изображений рельефа, т. е. минимизировать влияние рельефа на изображение распределения магнитных сил. На первом проходе определяется рельеф поверхности по прерывисто-контактному методу. На втором проходе на каждой линии сканирования кантилевер приподнимается над поверхностью на заданное расстояние dZ, и сканирование осуществляется в соответствии с полученным ранее рельефом. Таким образом, на втором проходе расстояние между сканируемой поверхностью и закрепленным концом кантилевера поддерживается постоянным. В результате, изображение рельефа и магнитное изображение могут быть получены одновременно.

При этом расстояние зонд-поверхность должно быть достаточно большим, чтобы пренебречь силами Ван-дер-Ваальса, поскольку на втором проходе кантилевер подвергается воздействию только дальнодействующей магнитной силы (регистрируется отклонение неколеблющегося кантилевера).

Для получения лучшего результата в сканировании во втором проходе необходимо в каждом конкретном случае подбирать значения для dZ.

В связи с этим, задачи данной лабораторной работы состоят в следующем:

1.  Освоение двухпроходной методики магнитной силовой микроскопии.

2.  Получение изображений магнитной доменной структуры с помощью с помощью данного метода при различных значениях расстояния dZ.

3.  Экспериментальное подтверждение влияния воздействия ван-дер-ваальсовых сил на качество получаемого изображения магнитной структуры.

4.  Определение оптимального расстояния между колеблющимся зондом и поверхностью образца.

Описание лабораторной работы

Данная работа осуществляется на установке сканирующего зондового микроскопа Solver P47.

На первом этапе лабораторной работы необходимо получить качественные изображения рельефа поверхности с применением полуконтактного метода одного из предложенных соединений. Далее перейти в режим магнитной силовой микроскопии и, используя двухпроходной метод, провести наблюдение рельефа поверхности на первом проходе и распределение Z-составляющей магнитного поля – на втором.

Подобрать расстояние между колеблющимся зондом и образцом, таким образом, чтобы оставалось достаточное расстояние, необходимое для исключения влияния рельефа поверхности на получаемую магнитную доменную структуру.

Показать, что это на очень больших (малых) расстояниях падает измеряемый сигнал и уменьшается чувствительность метода.

Подобрать оптимальное значение dZ.

Результаты и выводы лабораторной работы.

Экспериментально подтвердить влияния воздействия ван-дер-ваальсовых сил на Z-составляющую магнитного поля, которые представить в виде набора изображений, как показано на рисунке 1.

Сделать вывод о том, как влияет рельеф на изображения доменной структуры, и определить оптимальное расстояние между колеблющимся зондом и поверхностью образца.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.  Миронов сканирующей зондовой микроскопии // Нижний Новгород, 20С.