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Schaltvorgängen auf der Spur: Magnetisierung kann jetzt im Labor gefilmt werden

Forscher der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben eine Technik entwickelt, mit der sich Schaltvorgänge und Magnetisierungen bildlich darstellen lassen. Dabei kommt die Rasterelektronenmikroskopie mit Polarisiationsanalyse zum Einsatz.

Magnetfeld-Abbildung Bildquelle: © Daniel Schönke

Zeitaufgelöste Messung der Bewegung des Kerns eines magnetischen Wirbels unter dem Einfluss eines oszillierenden Magnetfeldes

Rasterelektronenmikroskopie mit Polarisationsanalyse ist ein laborbasiertes Abbildungsverfahren für magnetische Strukturen. Vorteilhaft ist die hohe räumliche Auflösung im Vergleich zu optischen Methoden. Nachteilig ist vor allem die lange Zeit für eine Bildaufnahme, um ein gutes Signal-Rausch-Verhältnis zu bekommen.

Die Messzeit kann aber bei einem periodisch angeregten und sich dementsprechend periodisch verändernden magnetischen Signal mithilfe eines digitalen phasenempfindlichen Gleichrichters, der nur Signale der gleichen Frequenz wie die Anregung detektiert, verkürzt werden.

Mit der in Mainz entwickelten Technik ist eine Zeitauflösung von weniger als 2 Nanosekunden möglich. Dies erlaubt die Untersuchung von schnellen magnetischen Schaltvorgängen. Dabei können sowohl Bilder über die gesamte Anregungsperiode hinweg aufgenommen, als auch einzelne Bilder zu einem definierten Zeitpunkt innerhalb der Periode ausgewählt werden.

Durch diese Weiterentwicklung ist das Verfahren mit erheblich aufwendigeren Abbildungstechniken an großen Beschleunigeranlagen konkurrenzfähig und erlaubt, die Magnetisierungsdynamik kleiner magnetischer Bauteile im Labor zu erforschen. Die Technologie wurde in Kooperation mit der Surface Concept GmbH und der Universität Mainz entwickelt.