磁光成像检测技术

1、华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院1http:/www.hust,edu,cn( (无损检测新技术课件磁光成像检无损检测新技术课件磁光成像检测技术测技术华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院2http:/www.hust,edu,cnl磁光效应指的是具有固有磁矩的物质在外磁场的作用下,电磁特性发生变化,因而使光波在其内部的传输性能发生变化的现象。l磁光效应包括法拉第效应、克尔效应、磁线振双折射、磁线振二向色性、塞曼效应等。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院3http:/www.hust,edu,cn 磁光法拉第效应：一束线偏振光通过某种透明介质时,透射光的偏振化方向与入射光的偏振

2、化方向相比,转过了一个角度。 磁光克尔效应：一束线偏振光在磁化了的介质外表反射时,反射光将是椭圆偏振光,而以椭圆的长轴为标志的“偏振面相对于入射偏振光的偏振面旋转了一定的角度.华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院4http:/www.hust,edu,cn 光是一种电磁波，是由与传播方向垂直的电场和磁场交替转换的振动形成的。它与无线电波没有本质的区别，仅波长更短一些而已。这种振动方向与传播方向垂直的波我们称之为横波。声波是靠空气或别的媒质前后压缩振动传播的，它的振动方向与传播相同，这类波我们称之为纵波。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院5http:/www.hust,edu,cn横波

3、有一个特性，就是它的振动是有极性的。在与传播方向垂直的平面上，它可以向任一方向振动。我们一般把光波电场振动方向作为光波振动方向。如果一束光线都在同一方向上振动，我们就称它们是偏振光，或严格一点，称为完全偏振光。一般的自然光在各个方向振动是均匀分布的，是非偏振光。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院6http:/www.hust,edu,cn 1845年，Michael Farady发现，当一块玻璃放在强磁场中，会产生旋光。通过实验发现，当平面偏振光穿过玻璃的方向平行于外加磁场的方向时，其偏振面发生旋转而且旋转量正比于磁感应强度和光在玻璃中传播的距离，用公式表示为： VBL:法拉第转角，L：

4、介质厚度V：Verdet常量与材料有关华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院7http:/www.hust,edu,cnl1透射光测量l2反射光测量l3干预法测量l4磁场分布的彩色描述华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院8http:/www.hust,edu,cn透射法测量透射法测量起偏器与检偏器之间的夹角为B，如果透过起偏器的光强为I，那么透过检偏器的光强为：Faraday探头置于磁场中，产生偏振面偏转，将偏角带入得： 为了得到高灵敏度和线性将上式展开得： )2cos1 (21cos020III)(2cos1 210II0002)2sin1 (21IIII华中科技大学机械学院华中科技大

5、学机械学院9http:/www.hust,edu,cn华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院10http:/www.hust,edu,cn通过调制线圈在Faraday探头上施加交变磁场，造成偏振面偏角的变化：tMsin透过检偏器的光强为：)(cos2aI在起偏器和检偏器正交的情况下 ，即：2111220 ) 12cos()2( 2)(2sin2cos)2(2)2()(2costnMJatnMJMJann)sin(sin2atMI华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院11http:/www.hust,edu,cn华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院12http:/www.hust,edu

6、,cn华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院13http:/www.hust,edu,cn华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院14http:/www.hust,edu,cn随着信息技术的迅速开展人门对存储设备提出了更高的要求：更高的记录密度更大的存储容量体积小，本钱低可重复使用华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院15http:/www.hust,edu,cn磁光克尔效应指的是一束线偏振光在磁化了的介质外磁光克尔效应指的是一束线偏振光在磁化了的介质外表反射时表反射时,反射光将是椭圆偏振光反射光将是椭圆偏振光,而以椭圆的长轴为标而以椭圆的长轴为标志的志的“偏振面相对于入射偏振光的偏振面旋

7、转了一偏振面相对于入射偏振光的偏振面旋转了一定的角度定的角度.这个角度通常被称为磁光克尔转角这个角度通常被称为磁光克尔转角,记作记作。华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院16http:/www.hust,edu,cn磁光克尔效应包括三种情况:1)极向克尔效应,即磁化强度与介质外表垂直时的克尔效应;2)横向克尔效应,即与介质外表平行,但垂直于光的入射面时的克尔效应;3)纵向克尔效应,即既平行于介质外表又平行于光入射面时的克尔效应.在磁光存储技术中主要应用的是极向克尔效应.华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院17http:/www.hust,edu,cn磁光记录是通过一束激光聚焦在特定的磁光记录介质薄膜上实现的.写入信息时,记录介质处在特定的外加磁场中.由于磁光介质有良好的垂直膜面各向异性,在一定的条件下,该介质中磁畴的磁化方向可以与外加磁场方向一致或相反.这样,利用介质局部磁化方向的正、反即可代表“0和“1两种信息.华中科技大学机械学院华中科技大学机械学院18http:/www.hust,edu,cn磁光记录信息的读出是利用磁光克尔效应进行的.一束激光照射在介质外表的某一位置时,如该处对应的磁畴为正向磁化,那么反