T-CESA《磁光克尔显微镜》

ICS31.200

CCSL95

团体标准

T/CESAXXXX—2024

磁光克尔显微镜

Magneto-opticalkerreffectmicroscope

（征求意见稿）

在提交反馈意见时，请将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上。

已授权的专利证明材料为专利证书复印件或扉页，已公开但尚未授权的专利申

请证明材料为专利公开通知书复印件或扉页，未公开的专利申请的证明材料为专利

申请号和申请日期。

2024-XX-XX发布2024-XX-XX实施

中国电子工业标准化技术协会发布

T/CESAXXXX-2024

目次

前言.................................................................................III

1范围................................................................................1

2规范性引用文件......................................................................1

3术语和定义..........................................................................1

3.1磁光克尔显微镜..................................................................1

3.2磁光克尔效应....................................................................1

3.3磁光克尔转角....................................................................1

3.4磁畴............................................................................2

3.5磁滞回线........................................................................2

3.6起偏器..........................................................................2

3.7检偏器..........................................................................2

3.8磁光克尔图像....................................................................2

3.9线对............................................................................2

3.10磁成像灵敏度...................................................................2

3.11磁成像空间分辨力...............................................................2

3.12成像帧率.......................................................................3

4符号和缩略语........................................................................3

5产品结构与分类......................................................................3

5.1结构............................................................................3

5.2分类............................................................................3

6技术要求............................................................................4

6.1工作条件........................................................................5

6.2外观............................................................................5

6.3光路结构........................................................................5

6.4磁场发生系统....................................................................5

6.5样品载台结构....................................................................6

6.6磁光克尔信号处理系统............................................................6

6.7安全要求........................................................................6

7试验方法............................................................................6

7.1外观............................................................................6

I

T/CESAXXXX-2023

7.2光路结构........................................................................6

7.3磁场发生系统....................................................................7

7.4样品载台结构....................................................................7

7.5磁光克尔信号处理系统............................................................7

7.6安全要求........................................................................8

8检验规则............................................................................8

8.1检验分类........................................................................8

8.2型式检验........................................................................8

8.3出厂检验........................................................................8

9标志、包装、运输及贮存..............................................................9

9.1标志............................................................................9

9.2包装............................................................................9

9.3运输...........................................................................10

9.4贮存...........................................................................10

参考文献..............................................................................11

II

T/CESAXXXX-2024

磁光克尔显微镜

1范围

本文件规定了磁光克尔显微镜的术语和定义、产品结构与分类、基本参数、技术要求、试验方法、

检验规则以及标志、包装、运输及贮存。

本文件适用于磁光克尔显微镜。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文

件。

GB/T191-2008包装储运图示标志

GB/T13306-2011标牌

GB/T5226.1-2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件

JJF1832-2020磁力式磁强计校准规范

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

磁光克尔显微镜magneto-opticalkerrmicroscope

利用磁光克尔效应，观测样品表面磁性分布显微镜。

3.2

磁光克尔效应magneto-opticalkerreffect

当偏振光经过磁化表面反射后，反射光线的偏振方向会发生改变，这种现象被称为磁光克尔效应。

3.3

磁光克尔转角magneto-opticalkerrrotationangle

当偏振光经过磁化表面反射，发生磁光克尔效应后，反射光线的偏振面相对于入射光线的偏振面之

间的转角。

1

T/CESAXXXX-2024

3.4

磁畴magneticdomain

磁性材料中磁化方向一致的区域。

3.5

磁滞回线（magnetic）hysteresisloop

当磁场强度周期性变化时，表示铁磁性物质或亚铁磁性物质磁滞现象的闭合磁化曲线。

[来源：GB/T2900.60-2002，121.12.61]

3.6

起偏器polarizer

磁光克尔显微镜光路中能够对入射光进行偏振态调制的光学元件。

3.7

检偏器analyser

磁光克尔显微镜光路中能够对反射光的偏振态进行处理的光学元件。

注：当反射光偏振方向发生改变后，透过检偏器的光强发生相应的改变。

3.8

磁光克尔图像imagesofmagneto-opticalkerreffect

利用磁光克尔显微镜拍摄到的样品表面的磁性分布图像，图像中区域灰度值表示样品表面磁化强

度。

3.9

线对linepair

空间中每条线宽度和相邻线条间距离均相等的平行分布线条图案。

3.10

磁成像灵敏度magneticimagingsensitivity

磁光克尔显微镜对介质表面的磁化强度变化的反应能力，即磁光克尔显微镜所能探测到的引起灰

度值变化的磁光克尔转角变化最小值。

3.11

磁成像空间分辨力spatialresolutionofmagneticimaging

对带有磁性的线对进行磁光克尔成像后，所能够分辨的线对之间最小距离（特指相邻线条中线之间

的距离）。

2

T/CESAXXXX-2024

3.12

成像帧率imagingframerate

单位时间内获取的带有可分辨的磁信号的图片数量。

4符号和缩略语

下列缩略语适用于本标准。

Lp：线对数(linepair)

VC：振动准则（VibrationCriterion）

[来源：IESTRP-CC024.1-1994]

5产品结构与分类

5.1结构

磁光克尔显微镜应由光路结构、磁光克尔图像处理系统、磁场发生系统、样品载台结构组成。典型

的磁光克尔显微镜的基本结构示意图见图1。

图1典型磁光克尔显微镜基本结构示意图

5.2分类

按照所检出的敏感磁化方向及相应的磁光克尔效应类型应分为极向磁光克尔显微镜、纵向磁光克

尔显微镜、横向磁光克尔显微镜以及混合型磁光克尔显微镜。

3

T/CESAXXXX-2024

其中，极向磁光克尔显微镜利用了极向克尔效应。极向克尔效应是指，介质磁化方向垂直于介质表

面，也就是平行于光线入射面时，所观测到的克尔效应。

纵向磁光克尔显微镜利用了纵向克尔效应。纵向克尔效应是指，介质磁化方向平行于介质表面，且

平行于光线入射面时，所观测到的克尔效应。

横向磁光克尔显微镜利用了横向克尔效应。横向克尔效应是指，介质磁化方向平行于介质表面且垂

直于光线入射面时，所观测到的克尔效应。

混合型磁光克尔显微镜利用了两种或两种以上的克尔效应。三种类型的磁光克尔效应示意图见图2。

a）极向克尔效应b）纵向克尔效应c）横向克尔效应

图2三种类型的磁光克尔效应示意图

注：通常情况下极向克尔效应的强度随入射角的减小而增大，在垂直入射时达到最大；纵向克尔效应的强度随入射

角的减小而减小，在垂直入射时为0。

6技术要求

6.1工作条件

6.1.1相对湿度

相对湿度应保持在20%～80%范围内。

6.1.2环境温度

环境温度应保持在0℃～40℃范围内。

6.1.3电源

AC电源电压应为220V±10%，频率范围应在50Hz～60Hz。

6.1.4电流

4

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额定电流应不大于16A，峰值电流应不大于32A。

6.1.5磁场

应工作在无外界磁场干扰的环境下。

6.1.6振动要求

应工作在至少满足VC-C振动等级的环境下。

6.1.7承重要求

地表承重强度应达到200kg/m2。

6.2外观

设备外观应符合以下要求：

a）设备表面无明显的凹凸不平、划伤、锈蚀等缺陷；

b）设备表面经过特殊处理，避免产生颗粒、粉尘。

6.3光路结构

光路结构应符合以下要求：

a）具有显微成像的物镜（或者透镜组）、照明系统、图像传感器；

b）具有起偏器和检偏器，其中检偏器角度能进行调节；

c）极向磁光克尔显微镜的入射光垂直入射至待测介质表面；

d）纵向磁光克尔显微镜的入射光斜入射至待测介质表面，且入射面与磁场施加方向平行；

e）横向磁光克尔显微镜的入射光斜入射至待测介质表面，且入射面与磁场施加方向垂直；

f）混合型磁光克尔显微镜的入射光应满足c）~e）中的两种或两种以上条件；

g）成像视野：在物镜配置确认后，通过磁光克尔显微镜所能拍摄到的样品平面尺寸，应满足50μ

m×50μm到2cm×2cm的要求；

h）加入转接塔，由精密压电旋转台带动起偏器受控转动，定量模拟样品的等同克尔转角变化，检

测磁克尔显微镜磁成像灵敏度。磁成像灵敏度应小于1毫度。

6.4磁场发生系统

磁场发生系统应符合以下要求:

a）具有磁场控制功能；

b）具有电磁铁与相应的激励电源，能够对样品施加磁场，磁场强度范围在-10000Oe~10000Oe之

间；

c）具有磁场检测装置，能够实时显示施加磁场的强度与方向，磁场监测精度应小于1Oe；

5

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d）具有磁场反馈装置，能够精准发生磁场。

6.5样品载台结构

样品载台结构应符合以下要求：

a）可以承载样品，同时载台在单张照片曝光时间内待测样品和显微镜物镜之间的相对位移量需小

于磁成像空间分辨力；

b）具有横向与纵向的样品位置调节功能，位移台调节精度需优于最小视野范围；

c）支持调节样品载台对样品进行聚焦。

注：聚焦功能也可以通过调节光路实现。

6.6磁光克尔信号处理系统

磁光克尔信号处理系统主要包括数字显示器与图像处理软件，其中软件应具备以下功能：

a）具有图像实时显示功能，可以按照指定成像帧率连续采集多帧图片，并进行叠加处理；

b）具有基础的图像处理功能，如实时图像与背底图像作差、成像效果增强等；

c）具有图像漂移校准功能；

d）具有磁滞回线扫描功能，同时可以在图像上选择磁滞回线的扫描微区。

6.7安全要求

6.7.1一般要求

设备应符合GB/T5226.1-2019的要求。

6.7.2安全防护

安全防护要求应符合以下要求：

a）配备过电流保护装置；

b）具有电磁铁温度监控功能与过热报警功能；

c）在电磁铁工作时，含有铁、钴、镍等成分的物品应远离电磁铁。

7试验方法

7.1外观

目视检测设备外观是否满足6.2中的要求。

7.2光路结构

光路的检测方法应符合以下规定：

6

T/CESAXXXX-2024

a）目视检测设备具有满足显微成像需求的光路，包括物镜（或者透镜组）、照明系统、图像传感

器；

b）目视检测设备具有起偏器与检偏器，手动调节检偏器检测其角度可调；

c）通过调节光路与待测样品间的距离，检测光线的入射方向，验证光路满足极向磁光克尔显微镜、

纵向磁光克尔显微镜、横向磁光克尔显微镜与混合型磁光克尔显微镜中其中一种的要求；

d）通过微纳加工技术，使用磁性材料制备具有多种空间频率的高分辨率测试靶，磁化靶中相邻线

的磁化强度绝对差值应优于磁成像灵敏度。在磁光克尔显微镜下从低空间频率向高空间频率依次观察，

使用分辨率测试软件HYRes进行监视。当可分辨的磁成像线对数发生变化时（如：由5线变为4线、线

条中间断开或模糊不清等），将此时的截止空间频率作为磁成像空间分辨力的读取值。

7.3磁场发生系统

磁场发生系统的检测方法应符合以下规定：

a）实际运行设备，检测系统具有电磁铁与相应的激励电源，能对样品施加磁场；

b）实际运行设备，检测系统具有磁场检测装置，能实时显示施加磁场的强度与方向；

c）实际运行设备，检测系统具有磁场反馈装置，能够精准发生磁场；

d）根据JJF1832-2020的规定，对高斯计进行计量。使用通过计量的高斯计检测磁场的发生精度与

磁场范围。

7.4样品载台结构

样品载台的检测方法应符合以下规定：

a）取放样品，检测载台可以承载样品；

b）使用相机成像软件与7.2所述的高分辨率测试靶检测单位测试时间内样品和显微镜物镜之间的

相对位移量小于磁成像空间分辨力；

c）移动载台，检测系统具有横向与纵向的样品位置调节功能；

d）使用相机成像软件检测位移台调节精度优于最小视野范围；

e）使用相机成像软件检测系统能够通过调节样品载台或光路对样品进行聚焦。

7.5磁光克尔信号处理系统

磁光克尔信号处理系统测试方法应符合以下规定：

a）在载台上固定标准样品，完成测试环境的配置；

b）打开软件，配置所需要的光源方向、磁场方向、磁场范围、磁场步长、磁场时间间隔、成像帧

率等参数；

c）检测软件具有数字显示器与图像处理功能；

d）检测软件具有磁场实时显示功能；

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T/CESAXXXX-2024

e）连续采集多帧图片进行叠加处理，检测软件具有图像实时显示功能；

f）将实时图像与背底图像作差，增强成像效果，检测软件具有基础的图像处理功能；

g）检测软件具有图像漂移校准功能；

h）检测软件具有控制设备进行磁滞回线扫描的功能。

7.6产品安全性

产品安全性检测方法应符合以下规定：

a）检测产品安全性符合GB/T5226.1-2019的要求；

b）检测具有6.7.2要求的安全标识；

c）控制箱处于过电流状态，检测保护功能启动，信号报警装置启动；

d）电磁铁温度处于过热状态，检测设备报警并中止磁场发生。

8检验规则

8.1检验分类

产品检验分为型式检验与出厂检验。

8.2型式检验

有下列情况之一者，应进行型式检验：

a)新产品鉴定时；

b)结构、材料、工艺有较大改变，可能影响产品性能和质量时；

c)停产三年以上恢复生产时；

d)国家质量监管机构提出进行型式检验的要求时。

检验项目应符合表1的要求，应随机抽样，检验台数至少1台。

型式检验的内容全部合格，判定该产品型式检验为合格，否则判定为不合格。

8.3出厂检验

所有产品经设备制造商质量检验部门检验合格后方可出厂。产品出厂时，应附有质量检验部门签发

的产品合格证。出厂检验项目应符合表1的要求。

出厂检验的内容全部合格，判定该产品出厂检验为合格，否则判定为不合格。

出厂检验出现不合格项目时，允许返修后重新检验；返修次数不应超过两次。若出现不可修复项目，

则判为不合格品。

8

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表1设备检验项目

要求检验方法型式检验（一

序号项目名称出厂检验

章条号章条号模一样？）

1外观6.27.1

2光路结构6.37.2√√

3磁场发生系统6.47.3√√

4样品载台结构6.57.4√√

磁光克尔信号处理√√

56.67.5

系统

√√

6产品安全性6.77.6

注：“√”表示检验项目。√√

9标志、包装、运输及贮存

9.1标志

9.1.1设备铭牌

应在明显位置设置字迹清晰、牢固耐久的设备铭牌，并符GB/T13306-2011的规定。铭牌中应至

少标明以下内容：

a）商标；

b）设备名称、型号；

c）设备制造厂名、地址；

d）出厂编号及日期；

e）产品整机功率；

f）产品尺寸和重量。

9.1.2图示标志

包装箱图示标志应符合GB/T191-2008的规定。

9.2包装

包装应符合以下规定:

a）采用封闭真空包装，隔振处理，包装前零部件在箱内应固定牢固并放有干燥剂；

b）包装箱内应附有设备合格证、设备使用说明书和装箱清单等随机文件；

9

T/CESAXXXX-2024

c）包装箱上应有防碰撞、防倾斜指示标识。

9.3运输

运输应符合以下规定：

a）运输过程中应防止雨雪直接淋袭，做好防潮措施；

b）装车和运输过程中应有防止震动与跌落的紧固措施。

9.4贮存

设备装箱后应储存在环境温度为0℃~40℃，相对湿度20%~80%，通风、清洁、无腐蚀气体的

室内。

1

T/CESAXXXX-2024

参考文献

[1]GB/T15394-1994多探针测试台通用技术条件

[2]JB/T8230.1-1999光学显微镜术语

[3]GB/T2900.60-2002电工术语电磁学

[4]GB4793.1-2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：通用要求

[5]GB/T27668.1-2011显微术术语第1部分:光学显微术

[6]GB/T12085.3-2022光学和光学仪器环境试验方法

[7]IESTRP-CC024.1-1994Measuringandreportingvibrationinmicroelectronics

facilities

_________________________________

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中国电子工业标准化技术协会

团体标准《磁光克尔显微镜》（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

1、项目背景

当今高度智能化社会中，以磁性随机存储器（MRAM）、巨磁阻传感器（GMR

Sensor）等为代表的新型电子自旋器件，将在大数据信息存储、硬盘信息读取、

定位及导航、汽车自动驾驶等领域扮演重要角色。磁性薄膜是制造MRAM芯片、GMR

传感器芯片的基础。磁光克尔成像技术是精确、直观、快速检测磁性薄膜性质和

质量，检测自旋电子器件作用过程的重要手段。磁光克尔显微镜是此领域研究的

重要工具。

磁光克尔显微镜设备可应用于高等院校、科研院所的科学研究，用于探测材

料和自旋电子芯片的性能，包括磁性动力学研究、磁性材料性质测试，自旋电子

芯片测试等；可用于产业界的磁性材料研发和自旋电子芯片研发制造等。

磁光克尔显微镜是磁性芯片等领域的重要研发工具，当前商用的磁光克尔显

微镜市场几乎被德国的Evico公司和英国的DurhamMagnetoOpticsLtd公司占

领。国内磁光克尔显微镜设备打破了这种垄断局面，但是目前尚未有高性能磁光

克尔显微镜实现商业化量产。当前我国针对磁光克尔显微镜的相关标准处于空白

状态，这使得磁光克尔显微镜设备的研发应用受到限制。该标准的制定有利于规

范磁光克尔显微镜的设计、制造流程以及产品质量，为磁光克尔显微镜的产品验

收提供技术依据，有效促进磁光克尔显微镜的推广应用，有利于推动国内基于磁

性薄膜的相关芯片和传感器的研发，助力国家科学和信息产业的发展。

2、任务来源

本文件的编制任务来源于中国电子工业标准化技术协会（以下简称“中电标

协”）2023年11月27日发布的《关于公布2023年第十批团体标准制修订项目的通

知》（中电标通[2023]030号），项目号为CESA-2023-096，项目标准名称为：磁

光克尔显微镜。本文件为新制定标准，项目周期为12个月。技术归口单位是中国

电子工业标准化技术协会，项目牵头单位为致真精密仪器有限公司。

3、标准起草单位

中国电子工业标准化技术协会

本标准起草单位：致真精密仪器有限公司、北京航空航天大学、中国电子技

术标准化研究院、中国电子科技集团公司第九研究所、中国计量大学、中国科学

院物理研究所、致真存储（北京）科技有限公司、中国计量科学研究院……

4、主要工作过程

1）标准预研

2023年3月-2023年7月，针对磁光克尔显微镜设备，致真精密仪器有限公司

进行了广泛的前期研究，并查阅了大量的相关标准、规范，并与标准起草单位进

行讨论，初步确认了该标准草案的框架和主要内容，开始撰写标准草案。

2023年9月，致真精密仪器有限公司完成了标准草案的初步撰写。

2023年9月28日，各标准起草单位对标准草案进行了讨论，旨在进一步修订

标准的内容。修改完善后形成齐套立项材料申报立项。

2)标准立项

2023年10月13日，由中国电子工业标准化技术协会组织团体标准立项论证

会，对《磁光克尔显微镜》团体标准项目建议进行了论证，并同意立项。

3）标准编制

2023年11月27日，根据中电标协发布的《关于公布2023年第十批团体标准制

修订项目的通知》（中电标通[2023]030号）要求，致真精密仪器有限公司联合

中国电子技术标准化研究院等单位成立标准起草组，开展标准编制工作。

2023年12月4日，标准起草组主要负责人召开会议，对后续标准制定工作进

行规划安排，推进标准草案编写进度。会议中对标准草案进行了研讨，初步形成

了《磁光克尔显微镜》（草案）。

2024年12月5日-2024年6月10日，标准起草组对草案进行研讨和完善。

2024年6月11日，标准起草组成员召开研讨会，会议集中对草案的内容再次

进行了详细讨论。最终，会后形成该标准的《磁光克尔显微镜》（征求意见稿），

提交中电标协公开征求意见。

二、标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题

1、标准编制原则

在标准编制过程中，遵循了以下原则：

中国