原位可加磁场透射电镜样品台的设计及应用

          刘海华，段晓昆，王海英，车仁超，杨新安，王志峰，段晓峰

                  1 中国科学院物理研究所，北京电子显微镜实验室,北京 100080
                  2 北京安泰科技有限公司

摘要：
    为了进行磁性材料磁畴结构的原位电镜研究[1-4]，我们为实验室的飞利浦CM200场发射电镜设计和制造了一个可对样品施加平行磁场的单倾电镜样品台。图1(a)显示了加工的可加磁场样品台的头部，两个串联的磁线圈分别放置在电镜样品的两侧，磁线圈绕在经过热处理的高导磁率的坡莫合金1J85铁芯上，这样设计的好处就是铁芯能放在电镜样品的附近，保证样品处的磁场近似平行于样品面。为了获得稳定的磁场，我们专门设计了一个电源控制装置(图1(b)),可以方便地改变电流方向和大小，从而改变施加给电镜样品的磁场的大小和方向。图2是我们测量的样品台的电流-磁场关系。中间空气间隙处的平行磁场随电流的增加而线性增大，在电流为70mA时，中间空隙处的平行磁场可以达到120 Oe左右。利用自制的可加磁场样品台施加平行磁场，原位罗伦兹显微方法观察了坡莫合金薄膜中一种新的复杂十字壁[5-7]磁畴结构的运动变化。如图3所示，(a)-(c)逐渐增加正向磁场，磁畴壁逐渐消失。逐渐降低磁场时，磁畴壁又重新出现，在磁场接近于零时并没有回到原来的磁状态(d)。增加反向磁场(e)，磁畴壁继续增多直到回到原来的磁化状态(f)。
参考文献
[1] M. Inoue1, T. Tomita1, M. Naruse1, Z. Akase2, Y. Murakami2 and D. Shindo, Journal of Electron Microscopy 54(6) (2005), 509-513.
[2] T. Uhlig, M. Heumann, J. Zweck, Ultramicroscopy 94 (2003) 193–196.
[3] G. Yi, W.A.P. Nicholson, C.K. Lim, J.N. Chapman, S. McVitie,C.D.W. Wilkinson, Ultramicroscopy 99 (2004), 65–72
[4] H. Y. Wang, X. F. Dai, Y. G. Wang, X. F. Duan and G. H. Wu,,Materials Transaction 48 (2007) 2255.
[5]E. E. Huber et al., J. Appl. Phys. 29 (1958), 294-295.
[6] W. Burger et al., Phys. Status Solidi. 4(1971), 713-722.
[7] W. Burger et al., Phys. Status Solidi. 4(1971), 723-730.
 
图1 (a)可加磁场样品台的头部, (b)样品台的电源控制装置
 
图2 磁化样品台的磁场与电流的关系
 
图3 坡莫合金中一种复杂磁畴结构的原位罗伦兹显微研究(a)图箭头显示所加平行磁场方向
(a) 0 Oe.(b) 11 Oe (c)12 Oe(d)0 Oe (e) -14 Oe (f) -17 Oe.