一种磁光克尔成像设备

1.本实用新型属于磁性测量技术领域，涉及利用磁光效应的测量，具体涉及一种多功能磁光克尔测试装置。


背景技术：

2.克尔效应是指平面偏振光照射到磁性物质表面上而产生发射时偏振面发生偏转的现象。由于旋转方向取决于磁畴中磁化矢量的方向，旋转角与磁化矢量成比例，因此可以利用这一效应观察不透明磁性体的表面磁畴结构。磁光克尔测试装置即是利用克尔效应进行磁性测量的设备。
3.图1示出了一种现有的磁光克尔成像设备的技术方案示意图。其中，光发生组件100发出的光经起偏器400处理为偏振光，照射至被测物700，被测物700反射的光经过检偏器600并进入光感受组件200。为了对入射光感受组件200的光进行处理，还设置有成像透镜组500，成像透镜组500能够对处在焦平面附近的物体成清晰的像，远离焦平面的物体将无法成清晰的像，或无法成像，例如，仅能够在a1平面与a2平面之间的区域a中的物体进行成像，大大限制了清晰成像的范围，导致图像的可用性降低。
4.因此，亟需一种能够成大范围清晰的像的磁光克尔设备。


技术实现要素：

5.为了提供一种能够成大范围清晰的像的磁光克尔设备，本实用新型提供了一种磁光克尔成像设备，包括光发生装置、起偏器、检偏器、光感受装置、成像透镜组，所述光发生装置产生的光经过所述起偏器照射至被测物，所述被测物反射的光经所述检偏器进入所述光感受装置，所述光感受装置被配置为能够根据进入所述光感受装置的光输出相应信号的形式，所述被测物反射的光还经过所述成像透镜组，所述成像透镜组的透镜平面、所述光感受装置的感光元件所在平面、所述被测物的被测面相交于同一直线。
6.优选地，所述光感受装置包括感光元件、角度调整装置，所述被测物反射的光进入所述感光元件，所述感光元件被配置为能够根据接收到的光输出相应信号，所述感光元件固定于所述角度调整装置，所述角度调整装置被配置为能够转动的形式。
7.进一步优选地，所述成像透镜组的透镜平面、所述感光元件所在平面、所述被测物的被测面相交于同一直线作为第一交线，所述角度调整装置的转动轴为第一轴，所述第一交线与所述第一轴平行。
8.再进一步优选地，所述第一轴与所述成像透镜组的光轴垂直相交。
9.优选地，所述成像设备还包括聚光透镜组，所述聚光透镜组设置于所述光发生装置与所述被测物之间的光路上。
10.优选地，所述光发生装置为扩展光源。
11.优选地，所述光发生装置为准直光源或平行光源。
12.优选地，所述感光元件为阵列排布的光传感器。
13.本实用新型至少具有以下有益效果：由于成像透镜组的透镜平面、感光元件所在平面、被测物的被测面相交于同一直线，从而满足沙姆定律，能够对被测物的被测面成大范围的清晰的像，从而大大提高了磁光克尔成像设备成清晰的像的范围，改善了成像质量。
附图说明
14.图1为一种现有的磁光克尔成像设备的技术方案示意图。
15.图2为本实用新型的一个实施方式的整体结构示意图。
16.图3为本实用新型的另一实施方式的整体结构示意图。
具体实施方式
17.为使本实用新型的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、清晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
18.需要说明的是，本实用新型中的光，除了可见光之外，还包括波长与可见光的波长接近的红外线、紫外线等电磁波。
19.图1示出了一种现有的磁光克尔成像设备的技术方案示意图，以一种简略易懂的方式进行了说明。其中，光发生装置100发出光，经起偏器400处理为偏振光，并照射至被测物700的被测面。被测物700的被测面反射的光经过检偏器600后进入光感受组件200，光感受组件200根据接收到的光，输出相应的电信号。由于被测物700本身磁性及分布的影响，被测物700反射的偏振光的偏振态，由于入射被测物700的偏振光的偏振态可能至少部分地存在差异，通过检偏器600、光感受组件200反射光的偏振态进行分析并输出相应信号，从而了解被测物700的磁性特征。为了使被测物700的反射光能够在光感受组件200成像，需要根据实际位置，在被测物700与光感受组件200之间的光路中设置成像透镜组500并用于对反射光进行调整。
20.由于成像透镜组500作为透镜组，能够对处在焦平面上的物体成清晰的像，对不处于焦平面上的物体，则存在不同程度的模糊。在实际使用时，通常会根据对成像结果的清晰度要求，使被测物处在焦平面前后一定距离的范围之内，以保证对被测物所成的像能够达到相应的清晰度要求并用于后续的进一步分析。请参阅图1，其中示出了该方式的典型示意图，其中，a1、a2平面是根据需求预设的能够成大体清晰的像的区域a的边界，由于磁光克尔成像光路结构的特点，a1、a2与被测物700的被测面成一夹角，此时，使得区域a仅能够包括被测物700的被测面的局部位置；对于a1、a2面的远离区域a一侧的被测物700的被测面，则无法成大体清晰的像，极大地限制了磁光克尔成像装置的成像范围。
21.图2示出了本实用新型提供的一种磁光克尔成像设备的一个实施方式，包括光发生装置100、起偏器400、检偏器600、光感受装置200、成像透镜组500，光发生装置100用于产生成像所用的光，光发生装置100产生的光可以是可见光，或与可见光波长接近的不可见光，例如，可以是白光、红光、蓝光、绿光，或红外线、紫外线、x射线等不可见光，可以根据检测需求，选择适宜的波长的光，并配置光发生装置100以使得光发生装置100能够产生所选择的波长的光。光发生装置100产生的光经过起偏器400照射至被测物700，从而使照射至被测物700的光为偏振光。起偏器400可以根据需要进行配置，以调整照射至被测物700的光的
偏振态，以适应相应的检测需求。被测物700反射的光经检偏器600进入光感受装置200，使得进入光感受装置200的光的至少包括强弱的属性与被测物700反射的光的偏振态相关，光感受装置200能够根据接收到的光输出相应信号。被测物700反射的光在进入光感受装置200之前，还经过成像透镜组500，成像透镜组500的透镜平面s1、光感受装置200的感光元件201所在平面s2、被测物700的被测面s3相交于同一直线p。感光元件201所在平面s2，是指感光元件201中的感光传感器所在的平面，而非感光元件201的其他结构组件所在平面。
22.请参阅图2，图2示出了上述情形下的各个组件的位置关系。具体地，主要示出了一个侧面视角下的各个组件的位置关系。由于是一个侧面下的位置关系，因此，面s1、s2、s3、a1、a2，均积聚为线条，成像透镜组500的透镜平面s1、光感受装置201所在平面s2、被测物700的被测面s3所相交的直线p，积聚为点。
23.当使用本实用新型时，由于成像透镜组500的透镜平面s1、感光元件201所在平面s2、被测物700的被测面s3相交于同一直线p，从而满足沙姆定律，在此情形下，成像透镜组500的作用下，成像装置能够对被测物700的被测面所在平面s3成大范围的清晰的像，也就是说，被测物700的被测面有更大的范围处于能够清晰成像的区域内，从而大大提高了磁光克尔成像设备成清晰的像的范围，改善成像质量。
24.可以理解的是，可以根据对成像结果的清晰度的需要，设置预设的可接受的清晰成像的范围和边界。请参阅图1、图2，当成像的清晰度标准、成像透镜组500相同时，图1中的可接受的清晰成像区域为具有两平行边界a1、a2的区域a，图2中的可接受的清晰成像区域为具有相交于直线p的两边界a1、a2的区域a，可以看出，图1中的被测物700的被测面仅有部分位置位于区域a，图2中的被测物700的被测面全部位于区域a，显然图2中的被测物的被测面能够成清晰的像的范围更大。
25.感光元件201为阵列排布的光传感器，例如，感光二极管阵列排布形成的感光元件201，例如ccd、cmos等。
26.请参阅图3，示出了本实用新型的另一种实施方式的大体结构，其中，光感受装置200包括感光元件201、角度调整装置202，感光元件201固定于角度调整装置202，角度调整装置202被配置为能够转动的形式。更具体地，角度调整装置202可以为与实际结构相匹配的转动装置，例如，角度调整装置202可以为转盘、转轴、摆臂等结构或其他适应性结构，还可以根据实际需要设置相应的控制装置或传动装置，从而对角度调整装置202进行控制或驱动，从而进一步地调整感光元件201的至少包括角度的位姿。被测物700反射的光进入感光元件201，感光元件201能够根据接收到的光输出相应信号，从而实现成像或检测。
27.请参阅图3，角度调整装置202带动感光元件201转动时，可以对感光元件201转动的轴线进行配置，以适应不同的成像透镜组500或不同位置的成像透镜组500。具体地，当成像透镜组500发生变化时，其透镜平面s1也将一同变化，此时，若被测物700的被测平面所在平面s3的位置不变，需要调整感光元件201所在平面s2，以使s1、s2、s3相交于新的交线p，以满足沙姆定律，此时，通过角度调整装置202带动感光元件201转动，从而使得平面s2旋转，并使s1、s2、s3相交于新的交线p。
28.为了使旋转后的平面s2仍能够与平面s1、s3相交于一条线，需要使角度调整装置202的转动轴与直线p平行。为了便于表述，将成像透镜组500的透镜平面s1、感光元件201所在平面s2、被测物700的被测面所在平面s3相交于同一直线作为第一交线，即直线p，角度调
整装置202的转动轴为第一轴，第一交线与第一轴平行。
29.请参阅图2、图3，为了使感光元件201在转动前后均能够接收到来自被测物700的、经成像透镜组500偏折后的反射光，需要使感光元件201能够在转动前后均位于成像透镜组500的光轴上，因此，需要配置角度调整装置202的转轴位置，即前述的第一轴的位置，使得第一轴与成像透镜组500的光轴垂直相交。
30.此外，请参阅图1，在部分磁光克尔成像装置当中，还设置有聚光透镜组300，以对光发生装置100发出的光进行处理，从而使被测物700的被测位置能够被光发生装置100发出的光照射。在本实用新型当中，也可以根据实际需要，在自光发生装置100发出、照射至被测物700的光的光路中，设置相应的聚光透镜组300，从而根据成像的需要，对至少包括照射至被测物700的光的准直性、聚散性，以及照射区域方面进行调整。需要注意的是，聚光透镜组300主要是指能使得光发生装置100发出的光汇聚于被测物700的被测面，并非是对聚光透镜组300的光焦度等光学参数进行限制。
31.为了实现对被测物700的被测区域进行成像，可选地，光发生装置100可以为扩展光源，例如，当成像装置中包括聚光透镜组300时，可以使得经过聚光透镜组300的光汇聚为一光斑，可以对被测物700的被测面上的被照射区域进行成像。此外，光发生装置100也可以为准直光源，光发生装置100产生的准直光经过聚光透镜组300调整聚散性后，在被测物700的被测面上形成一光斑，从而能够对被测物700的被测区域进行成像。此外，当光发生装置100为成范围光的准直光源时，也可以不使用聚光透镜组300，而是使准直光经过起偏器400后直接照射至被测物700，对被测区域进行测量。另外，也可以采用平光源作为光发生装置100，可以在不使用聚光透镜组300的情况下，使平行光经过起偏器400后直接照射至被测物700，对被测区域进行测量。
32.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点，因此以上仅为本实用新型的实施例。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还包括各种等效变化和改进，这些变化和改进都将落入要求保护的本实用新型范围内。

技术特征：
1.一种磁光克尔成像设备，包括光发生装置、起偏器、检偏器、光感受装置，所述光发生装置产生的光经过所述起偏器照射至被测物，所述被测物反射的光经所述检偏器进入所述光感受装置，所述光感受装置被配置为能够根据进入所述光感受装置的光输出相应信号的形式，其特征在于：所述成像设备还包括成像透镜组，所述被测物反射的光还经过所述成像透镜组，所述成像透镜组的透镜平面、所述光感受装置的感光元件所在平面、所述被测物的被测面相交于同一直线。2.如权利要求1所述的一种磁光克尔成像设备，其特征在于：所述光感受装置包括感光元件、角度调整装置，所述被测物反射的光进入所述感光元件，所述感光元件被配置为能够根据接收到的光输出相应信号，所述感光元件固定于所述角度调整装置，所述角度调整装置被配置为能够转动的形式。3.如权利要求2所述的一种磁光克尔成像设备，其特征在于：所述成像透镜组的透镜平面、所述感光元件所在平面、所述被测物的被测面相交于同一直线作为第一交线，所述角度调整装置的转动轴为第一轴，所述第一交线与所述第一轴平行。4.如权利要求3所述的一种磁光克尔成像设备，其特征在于：所述第一轴与所述成像透镜组的光轴垂直相交。5.如权利要求1所述的一种磁光克尔成像设备，其特征在于：所述成像设备还包括聚光透镜组，所述聚光透镜组设置于所述光发生装置与所述被测物之间的光路上。6.如权利要求5所述的一种磁光克尔成像设备，其特征在于：所述光发生装置为扩展光源。7.如权利要求1所述的一种磁光克尔成像设备，其特征在于：所述光发生装置为准直光源或平行光源。8.如权利要求1或2任一项所述的一种磁光克尔成像设备，其特征在于：所述感光元件为阵列排布的光传感器。

技术总结
本实用新型提供了一种磁光克尔成像设备，包括光发生装置、起偏器、检偏器、光感受装置、成像透镜组，光发生装置产生的光经过起偏器照射至被测物，被测物反射的光经检偏器进入光感受装置，光感受装置被配置为能够根据进入光感受装置的光输出相应信号的形式，被测物反射的光还经过成像透镜组，成像透镜组的透镜平面、光感受装置的感光元件所在平面、被测物的被测面相交于同一直线，从而实现大范围的磁光克尔清晰成像。清晰成像。清晰成像。


技术研发人员：张学莹 孙蒲正 魏家琦 王麟
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.01.03
技术公布日：2023/8/26