Potential und Einschränkungen der Messung magnetischer Mikrostrukturen mit einem Faraday-Magnetometer

Abstract

Zusammenfassung Magnetische Mikrostrukturen können verwendet werden, um Information zu codieren. Diese Information kann beispielsweise mittels eines Faraday-Magnetometers (engl. Faraday Rotation Magnetometer, FRM) zerstörungsfrei analysiert werden. Ein FRM ist ein magneto-optischer Aufbau auf Basis des Faraday-Effekts, der magnetische Feldstärken mit der Drehung polarisierten Lichts verknüpft. In diesem Beitrag wird zunächst ein geschwindigkeitsoptimiertes FRM vorgestellt, das die Magnetisierungen von Strukturen von etwa 60 µm Größe qualitativ darstellen kann, jedoch für quantitative Messungen nicht gut geeignet ist. Um das Potential und die Limitierungen eines FRMs als quantitatives Messprinzip zu untersuchen, wird anschließend ein generalisierter Aufbau konzipiert und charakterisiert. Hierfür wird die Amplitudenauflösung und damit die Eignung als quantitatives Messsystem in Abhängigkeit der räumlichen und zeitlichen Auflösung bestimmt. Es werden exemplarisch Methoden der Signalverarbeitung zur Verbesserung der Amplitudenauflösung vorgestellt und ausgewertet. Des Weiteren wird gezeigt, wie sich daraus negative Auswirkungen auf die räumliche beziehungsweise zeitliche Auflösung ergeben können. Aus diesen Zusammenhängen lässt sich zunächst für eine gegebene Problemstellung bezüglich geforderter räumlicher, zeitlicher und quantitativer Auflösung abschätzen, ob ein FRM ein geeignetes Messsystem darstellt. In der Folge helfen diese Überlegungen außerdem beim Aufbau sowie der Wahl der Komponenten des Magnetometers.