Laurea Magistrale in FisicaCorso di Laboratorio di Fisica - a.a. 2012/13

Proposta di esperienza di laboratorio

Effetto Kerr magneto-ottico (MOKE)

Proponente: Prof. Corrado de Lisio

Sommario• Effetto Kerr magneto-ottico

• Descrizione dell’esperimento

• Conoscenze ed impegno richiesto

Effetto Kerr magneto-ottico (ad esempio, longitudinale)

• Si consideri un campione non magnetizzato

• Consideriamo un’onda polarizzata

linearmente incidente su di esso

• In tal caso, se la polarizzazione è ortogonale al piano di incidenza (pol. “s”), dopo la riflessione l’onda mantiene lo stesso stato di polarizzazione

Effetto Kerr magneto-ottico (ad esempio, longitudinale)

• Su un campione vieneindotta una magnetizzazione M

• M è // alla superficie del campione ed al piano di incidenza

• Un’onda polarizzata linearmente, dopo la riflessione si trasforma in un’onda polarizzata ellitticamente e con l’asse maggiore ruotato rispetto alla polarizzazione iniziale

M

Effetto Kerr magneto-ottico (ad esempio, longitudinale)

• In generale, sia la rotazione, K , che l’ellitticità, K , indotte sull’onda riflessa sono M

• Misurando K o K al variare di M si possono ricostruire i cicli di isteresi del materiale e determinarne le proprietà magnetiche locali

• K e K sono molto piccoli (10-3 10-4 rad)

• Necessarie tecniche di modulazione• Modulatore foto-elastico• Analizzatore di polarizzazione + rivelatore• Amplificatore lock-in

• Campioni da caratterizzare (film)

• Ferro (con uno strato protettivo di CaF2)• Materiale “soft”: si magnetizza con campi

esterni molto piccoli (3 mT)• Isotropo

• LSMO• Anisotropo: asse “easy” ed asse “hard”

• Fe/BaFeCoAs• Diversi spessori di (BaFeCoAs)• Effetto del Fe sulle proprietà magnetiche di

(BaFeCoAs)

Apparato sperimentale I

Apparato sperimentale II

Analisi dati

Analisi dati

Strumentazione e tecniche impiegate

• Laser He-Ne, CW, potenza: 10 mW, = 633 nm; • Componenti ottici (polarizzatori, lamine, …)

• Bobine di Helmoltz + alimentatori

• Modulatore foto-elastico (PEM)• Rivelatore: fotodiodo (ponte a diodi)• Amplificatore lock-in• Oscilloscopio digitale• Strumentazione per acquisizione dati e

controllo da computer (LabView)• Elaborazione dei dati (Microcal Origin)

Conoscenze richieste• Ottica

• Geometrica e ondulatoria• (opto-elettronica)

• Strumentazione elettronica• (Interfacciamento)• Oscilloscopio digitale• Rivelatori di radiazione (PD)• (Amplificatore lock-in)

• Statistica

• Informatica/calcolo• LabView• Microcal Origin

Impegno richiesto

• Circa 40 h:

• 4 h: introduzione alle problematiche

• 2 h: guida alle norme di sicurezza

• 4 h: familiarizzazione con la strumentazione e le tecniche di misura

• 20 h: realizzazione delle misure

• 10 h: analisi dei dati