磁相互作用是長(zhǎng)程的磁偶極相互作用,因而如果原子顯微鏡(AFM)的探針是磁性的,而且磁針尖在磁性材料表面的上方以恒定的距離的掃描,就可以感受到磁性材料表面的雜散磁場(chǎng)的磁作用力。因而探測(cè)磁力梯度的分布就能夠得到產(chǎn)生雜散磁場(chǎng)的表面磁疇結(jié)構(gòu),表面詞體,寫(xiě)入的磁斑等表面磁結(jié)構(gòu)的信息,這個(gè)就是磁力顯微鏡的基本原理。納米尺度的磁針尖加上納米尺度的掃描高度使得對(duì)磁性材料的表面磁結(jié)構(gòu)的探測(cè)精細(xì)到了納米的尺度,這也是磁力顯微鏡(MFM)的特點(diǎn)和意義。
磁力顯微鏡在檢測(cè)過(guò)程中,對(duì)被檢測(cè)的樣品表面的每一行都進(jìn)行兩次的掃描。第一次掃描采用的是輕敲模式,得到樣品在這一行的高低起伏軌跡并且記錄下來(lái);然后第二次采用的是抬起模式,使得磁性探針抬起一定的高度(一般是10~200nm),并且按照樣品表面的起伏軌跡在進(jìn)行第二次的掃描,由于探針被抬起并且是根據(jù)樣品表面的起伏軌跡進(jìn)行掃描的,所以在第二次的掃描過(guò)程中針尖是不會(huì)接觸到樣品表面的(不會(huì)有針尖與樣品之間原子的短程斥力),并且會(huì)與其保持不變的距離(消除了樣品表面形貌的影響),磁性探針因?yàn)槭艿降拈L(zhǎng)程磁力的作用而引起的振幅及相位變化,所以,將第二次掃描過(guò)程中探針的振幅以及相位變化記下來(lái),就可以獲得樣品表面的漏磁場(chǎng)的精細(xì)梯度,最終得到樣品的磁疇結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō),相對(duì)于磁性探針的振幅,其振動(dòng)相位對(duì)樣品表面磁場(chǎng)的變化更為敏感,所以,相移成像技術(shù)是磁力顯微鏡的重要方法,其結(jié)果的分辨率更高、細(xì)節(jié)也是更加的豐富。