Kerr-Magnetometer
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Ein Kerr-Magnetometer ist ein Meßgerät für Magnetisierungen, das den magneto-optischen Kerr-Effekt ausnutzt.
Kerr entdeckte, das polarisiertes Licht, das auf eine magnetisierte Fläche trifft, eine Drehung der Polarisationsebene erfährt. Der reflektierte Lichtstrahl bekommt zusätzlich einen Schwingungsanteil (Drehung) in einer anderen Ebene. Das Vorliegen der Information --> "1" auf der Festplatte (Magnetisierung der Speicherstelle) wirkt sich in einer solchen Drehung der Polarisationsebene aus, beim Zustand "0" fehlt diese Drehung. Die Kerr-Drehung beträgt nur ca. 1...3 Grad. Sie kann mit einem Kerr-Magnetometer detektiert werden. Bei der Herstellung der Scheiben von Festplatten kann mit Hilfe eines Kerr-Magnetometers jede Stelle der Scheibe auf ihre magnetischen Eigenschaften zerstörungsfrei geprüft werden. Dies ist eine Hauptaufgabe eines Kerr-Magnetometers.
[Bearbeiten] Beispiel für den Aufbau eines Kerr-Magnetometers
Der Meßplatz nutzt den magneto-optischen Kerr-Effekt aus. Hierbei liegen die Magnetisierungskomponenten der dünnen magnetischen Schichten parallel zur Einfallsebene des einfallenden Lichts. Der Meßplatz „Kerr-Magnetometer“ arbeitet nach dem longitudinalen Kerr-Effekt. Bei der Entwicklung des Meßplatzes wurden Vorkehrungen konstruktiver Art getroffen, um auch Magnetisierungs-Komponenten zu untersuchen, die senkrecht zur Einfallsebene liegen (Transversaler Kerreffekt). Für die Detektion von in der Schichtebene liegenden Magnetisierungs-Komponenten wird die zu untersuchende Probe mit polarisiertem Licht (senkrecht zur Einfallsebene) eines Lasers schräg beleuchtet. Die Probe befindet sich hierbei zwischen zwei Polschuhen eines Feldmagneten. Die Magnetisierung bewirkt eine Veränderung der Lichtpolarisation im reflektierten Strahl. Das Licht wird in einen elliptischen Polarisationszustand (Kerrelliptisierung) versetzt und zusätzlich um einen Winkel (Kerrdrehung) gedreht. Die Polarisationsänderungen werden durch ein Wollaston-Prisma in Intensitätsänderungen umgewandelt. Ein speziell hierfür entwickelter Photo-Differenzverstärker wandelt die Lichtsignale in elektrische Signale um. Die Differenz aus beiden Lichtsignalen ist ein Maß für die Polarisationsrichtung. Messungen ergaben für den Photo-Differenzverstärker eine Empfindlichkeit von 0,868 min / V. Aus der Signalamplitude der untersuchten magnetischen Probe läßt sich damit der Kerrwinkel bestimmen.
Zur Speisung des Feldmagneten wird ein Leistungsverstärker als Stromquelle eingesetzt. Er kann sowohl Wechselströme als auch Gleichströme liefern. Am Leistungsverstärker wurden die entsprechenden Umbauten durchgeführt. Bei Wechselströmen wird der Feldmagnet in einem Reihenschwingkreis betrieben. Die Darstellung der Magnetisierungkurve kann auf dem Oszilloskop oder auf einem PC-Monitor erfolgen. Bei der Darstellung auf dem Oszilloskop liegt die Probe an einem wechselnden Magnetfeld (80Hz). Hierbei liegt das Differenzsignal des Photo-Verstärkers am Y-Eingang des Oszilloskopen an. Am X-Eingang liegt ein Spannungssignal, welches dem Feldstrom entspricht. Bei der Darstellung auf dem Monitor wird die Magnetisierungskurve durch viele Einzelmessungen ermittelt. Bei der Einzelmessung wird ein konstantes Spannungssignal von der D/A-Wandlerkarte des PC´s an den Eingang des Leistungsverstärkers angelegt. Das Kerrsignal wird über den A/D-Wandler wieder eingelesen. Durch umfangreiche Meß- und Einstellmöglichkeiten am Dreh-/Kipptisch kann jeder Punkt der Probe genau eingestellt und untersucht werden.
