Магнитно-силовая микроскопия

Магнитно-силовой микроскоп (МСМ) был изобретен И. Мартином и К. Викрамасингхом в 1987 году для исследования локальных магнитных свойств образцов. Данный прибор представляет собой атомно-силовой микроскоп, у которого зонд покрыт слоем ферромагнитного материала с удельной намагниченностью .

В общем случае описание взаимодействия зонда МСМ с полем образца представляет собой достаточно сложную задачу. В качестве простейшей модели рассмотрим МСМ зонд в виде одиночного магнитного диполя, характеризующегося магнитным моментом . Потенциальная энергия такой системы равна

 

. (4.22)

 

В поле на магнитный диполь действует сила и момент сил, равный .

В однородном магнитном поле сила , так что на диполь действует лишь момент сил, который разворачивает магнитный момент вдоль поля. В неоднородном поле диполь втягивается в область с большей напряженностью .

В общем случае магнитный момент зонда МСМ можно представить как суперпозицию диполей вида

 

, (4.23)

 

где – удельная намагниченность магнитного покрытия; dV – элементарный объем.

Тогда полная энергия магнитного взаимодействия зонда и образца может быть представлена (рис. 4.12) в следующем виде:

 

(4.24)

 

(интегрирование проводится по магнитному слою зонда). Отсюда сила взаимодействия зонда с полем образца равна

 

. (4.25)

 

Соответственно Z – компонента силы:

 

. (4.26)

 

Рис. 4.12. Взаимодействие МСМ зонда
с магнитным полем

 

Для получения МСМ изображений образцов применяются квазистатические и колебательные методики.