ICS31.200

CCSL95

團體標準

T/CESAXXXX—2024

磁光克爾顯微鏡

Magneto-opticalkerreffectmicroscope

（征求意見稿）

在提交反饋意見時，請將您知道的相關專利連同支持性文件一并附上。

已授權的專利證明材料為專利證書復印件或扉頁，已公開但尚未授權的專利申

請證明材料為專利公開通知書復印件或扉頁，未公開的專利申請的證明材料為專利

申請?zhí)柡蜕暾埲掌凇?/p>

2024-XX-XX發(fā)布2024-XX-XX實施

中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會發(fā)布

T/CESAXXXX-2024

目次

前言.................................................................................III

1范圍................................................................................1

2規(guī)范性引用文件......................................................................1

3術語和定義..........................................................................1

3.1磁光克爾顯微鏡..................................................................1

3.2磁光克爾效應....................................................................1

3.3磁光克爾轉角....................................................................1

3.4磁疇............................................................................2

3.5磁滯回線........................................................................2

3.6起偏器..........................................................................2

3.7檢偏器..........................................................................2

3.8磁光克爾圖像....................................................................2

3.9線對............................................................................2

3.10磁成像靈敏度...................................................................2

3.11磁成像空間分辨力...............................................................2

3.12成像幀率.......................................................................3

4符號和縮略語........................................................................3

5產品結構與分類......................................................................3

5.1結構............................................................................3

5.2分類............................................................................3

6技術要求............................................................................4

6.1工作條件........................................................................5

6.2外觀............................................................................5

6.3光路結構........................................................................5

6.4磁場發(fā)生系統(tǒng)....................................................................5

6.5樣品載臺結構....................................................................6

6.6磁光克爾信號處理系統(tǒng)............................................................6

6.7安全要求........................................................................6

7試驗方法............................................................................6

7.1外觀............................................................................6

I

T/CESAXXXX-2023

7.2光路結構........................................................................6

7.3磁場發(fā)生系統(tǒng)....................................................................7

7.4樣品載臺結構....................................................................7

7.5磁光克爾信號處理系統(tǒng)............................................................7

7.6安全要求........................................................................8

8檢驗規(guī)則............................................................................8

8.1檢驗分類........................................................................8

8.2型式檢驗........................................................................8

8.3出廠檢驗........................................................................8

9標志、包裝、運輸及貯存..............................................................9

9.1標志............................................................................9

9.2包裝............................................................................9

9.3運輸...........................................................................10

9.4貯存...........................................................................10

參考文獻..............................................................................11

II

T/CESAXXXX-2024

磁光克爾顯微鏡

1范圍

本文件規(guī)定了磁光克爾顯微鏡的術語和定義、產品結構與分類、基本參數(shù)、技術要求、試驗方法、

檢驗規(guī)則以及標志、包裝、運輸及貯存。

本文件適用于磁光克爾顯微鏡。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文

件。

GB/T191-2008包裝儲運圖示標志

GB/T13306-2011標牌

GB/T5226.1-2019機械電氣安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件

JJF1832-2020磁力式磁強計校準規(guī)范

3術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

磁光克爾顯微鏡magneto-opticalkerrmicroscope

利用磁光克爾效應，觀測樣品表面磁性分布顯微鏡。

3.2

磁光克爾效應magneto-opticalkerreffect

當偏振光經過磁化表面反射后，反射光線的偏振方向會發(fā)生改變，這種現(xiàn)象被稱為磁光克爾效應。

3.3

磁光克爾轉角magneto-opticalkerrrotationangle

當偏振光經過磁化表面反射，發(fā)生磁光克爾效應后，反射光線的偏振面相對于入射光線的偏振面之

間的轉角。

1

T/CESAXXXX-2024

3.4

磁疇magneticdomain

磁性材料中磁化方向一致的區(qū)域。

3.5

磁滯回線（magnetic）hysteresisloop

當磁場強度周期性變化時，表示鐵磁性物質或亞鐵磁性物質磁滯現(xiàn)象的閉合磁化曲線。

[來源：GB/T2900.60-2002，121.12.61]

3.6

起偏器polarizer

磁光克爾顯微鏡光路中能夠對入射光進行偏振態(tài)調制的光學元件。

3.7

檢偏器analyser

磁光克爾顯微鏡光路中能夠對反射光的偏振態(tài)進行處理的光學元件。

注：當反射光偏振方向發(fā)生改變后，透過檢偏器的光強發(fā)生相應的改變。

3.8

磁光克爾圖像imagesofmagneto-opticalkerreffect

利用磁光克爾顯微鏡拍攝到的樣品表面的磁性分布圖像，圖像中區(qū)域灰度值表示樣品表面磁化強

度。

3.9

線對linepair

空間中每條線寬度和相鄰線條間距離均相等的平行分布線條圖案。

3.10

磁成像靈敏度magneticimagingsensitivity

磁光克爾顯微鏡對介質表面的磁化強度變化的反應能力，即磁光克爾顯微鏡所能探測到的引起灰

度值變化的磁光克爾轉角變化最小值。

3.11

磁成像空間分辨力spatialresolutionofmagneticimaging

對帶有磁性的線對進行磁光克爾成像后，所能夠分辨的線對之間最小距離（特指相鄰線條中線之間

的距離）。

2

T/CESAXXXX-2024

3.12

成像幀率imagingframerate

單位時間內獲取的帶有可分辨的磁信號的圖片數(shù)量。

4符號和縮略語

下列縮略語適用于本標準。

Lp：線對數(shù)(linepair)

VC：振動準則（VibrationCriterion）

[來源：IESTRP-CC024.1-1994]

5產品結構與分類

5.1結構

磁光克爾顯微鏡應由光路結構、磁光克爾圖像處理系統(tǒng)、磁場發(fā)生系統(tǒng)、樣品載臺結構組成。典型

的磁光克爾顯微鏡的基本結構示意圖見圖1。

圖1典型磁光克爾顯微鏡基本結構示意圖

5.2分類

按照所檢出的敏感磁化方向及相應的磁光克爾效應類型應分為極向磁光克爾顯微鏡、縱向磁光克

爾顯微鏡、橫向磁光克爾顯微鏡以及混合型磁光克爾顯微鏡。

3

T/CESAXXXX-2024

其中，極向磁光克爾顯微鏡利用了極向克爾效應。極向克爾效應是指，介質磁化方向垂直于介質表

面，也就是平行于光線入射面時，所觀測到的克爾效應。

縱向磁光克爾顯微鏡利用了縱向克爾效應?？v向克爾效應是指，介質磁化方向平行于介質表面，且

平行于光線入射面時，所觀測到的克爾效應。

橫向磁光克爾顯微鏡利用了橫向克爾效應。橫向克爾效應是指，介質磁化方向平行于介質表面且垂

直于光線入射面時，所觀測到的克爾效應。

混合型磁光克爾顯微鏡利用了兩種或兩種以上的克爾效應。三種類型的磁光克爾效應示意圖見圖2。

a）極向克爾效應b）縱向克爾效應c）橫向克爾效應

圖2三種類型的磁光克爾效應示意圖

注：通常情況下極向克爾效應的強度隨入射角的減小而增大，在垂直入射時達到最大；縱向克爾效應的強度隨入射

角的減小而減小，在垂直入射時為0。

6技術要求

6.1工作條件

6.1.1相對濕度

相對濕度應保持在20%～80%范圍內。

6.1.2環(huán)境溫度

環(huán)境溫度應保持在0℃～40℃范圍內。

6.1.3電源

AC電源電壓應為220V±10%，頻率范圍應在50Hz～60Hz。

6.1.4電流

4

T/CESAXXXX-2024

額定電流應不大于16A，峰值電流應不大于32A。

6.1.5磁場

應工作在無外界磁場干擾的環(huán)境下。

6.1.6振動要求

應工作在至少滿足VC-C振動等級的環(huán)境下。

6.1.7承重要求

地表承重強度應達到200kg/m2。

6.2外觀

設備外觀應符合以下要求：

a）設備表面無明顯的凹凸不平、劃傷、銹蝕等缺陷；

b）設備表面經過特殊處理，避免產生顆粒、粉塵。

6.3光路結構

光路結構應符合以下要求：

a）具有顯微成像的物鏡（或者透鏡組）、照明系統(tǒng)、圖像傳感器；

b）具有起偏器和檢偏器，其中檢偏器角度能進行調節(jié)；

c）極向磁光克爾顯微鏡的入射光垂直入射至待測介質表面；

d）縱向磁光克爾顯微鏡的入射光斜入射至待測介質表面，且入射面與磁場施加方向平行；

e）橫向磁光克爾顯微鏡的入射光斜入射至待測介質表面，且入射面與磁場施加方向垂直；

f）混合型磁光克爾顯微鏡的入射光應滿足c）~e）中的兩種或兩種以上條件；

g）成像視野：在物鏡配置確認后，通過磁光克爾顯微鏡所能拍攝到的樣品平面尺寸，應滿足50μ

m×50μm到2cm×2cm的要求；

h）加入轉接塔，由精密壓電旋轉臺帶動起偏器受控轉動，定量模擬樣品的等同克爾轉角變化，檢

測磁克爾顯微鏡磁成像靈敏度。磁成像靈敏度應小于1毫度。

6.4磁場發(fā)生系統(tǒng)

磁場發(fā)生系統(tǒng)應符合以下要求:

a）具有磁場控制功能；

b）具有電磁鐵與相應的激勵電源，能夠對樣品施加磁場，磁場強度范圍在-10000Oe~10000Oe之

間；

c）具有磁場檢測裝置，能夠實時顯示施加磁場的強度與方向，磁場監(jiān)測精度應小于1Oe；

5

T/CESAXXXX-2024

d）具有磁場反饋裝置，能夠精準發(fā)生磁場。

6.5樣品載臺結構

樣品載臺結構應符合以下要求：

a）可以承載樣品，同時載臺在單張照片曝光時間內待測樣品和顯微鏡物鏡之間的相對位移量需小

于磁成像空間分辨力；

b）具有橫向與縱向的樣品位置調節(jié)功能，位移臺調節(jié)精度需優(yōu)于最小視野范圍；

c）支持調節(jié)樣品載臺對樣品進行聚焦。

注：聚焦功能也可以通過調節(jié)光路實現(xiàn)。

6.6磁光克爾信號處理系統(tǒng)

磁光克爾信號處理系統(tǒng)主要包括數(shù)字顯示器與圖像處理軟件，其中軟件應具備以下功能：

a）具有圖像實時顯示功能，可以按照指定成像幀率連續(xù)采集多幀圖片，并進行疊加處理；

b）具有基礎的圖像處理功能，如實時圖像與背底圖像作差、成像效果增強等；

c）具有圖像漂移校準功能；

d）具有磁滯回線掃描功能，同時可以在圖像上選擇磁滯回線的掃描微區(qū)。

6.7安全要求

6.7.1一般要求

設備應符合GB/T5226.1-2019的要求。

6.7.2安全防護

安全防護要求應符合以下要求：

a）配備過電流保護裝置；

b）具有電磁鐵溫度監(jiān)控功能與過熱報警功能；

c）在電磁鐵工作時，含有鐵、鈷、鎳等成分的物品應遠離電磁鐵。

7試驗方法

7.1外觀

目視檢測設備外觀是否滿足6.2中的要求。

7.2光路結構

光路的檢測方法應符合以下規(guī)定：

6

T/CESAXXXX-2024

a）目視檢測設備具有滿足顯微成像需求的光路，包括物鏡（或者透鏡組）、照明系統(tǒng)、圖像傳感

器；

b）目視檢測設備具有起偏器與檢偏器，手動調節(jié)檢偏器檢測其角度可調；

c）通過調節(jié)光路與待測樣品間的距離，檢測光線的入射方向，驗證光路滿足極向磁光克爾顯微鏡、

縱向磁光克爾顯微鏡、橫向磁光克爾顯微鏡與混合型磁光克爾顯微鏡中其中一種的要求；

d）通過微納加工技術，使用磁性材料制備具有多種空間頻率的高分辨率測試靶，磁化靶中相鄰線

的磁化強度絕對差值應優(yōu)于磁成像靈敏度。在磁光克爾顯微鏡下從低空間頻率向高空間頻率依次觀察，

使用分辨率測試軟件HYRes進行監(jiān)視。當可分辨的磁成像線對數(shù)發(fā)生變化時（如：由5線變?yōu)?線、線

條中間斷開或模糊不清等），將此時的截止空間頻率作為磁成像空間分辨力的讀取值。

7.3磁場發(fā)生系統(tǒng)

磁場發(fā)生系統(tǒng)的檢測方法應符合以下規(guī)定：

a）實際運行設備，檢測系統(tǒng)具有電磁鐵與相應的激勵電源，能對樣品施加磁場；

b）實際運行設備，檢測系統(tǒng)具有磁場檢測裝置，能實時顯示施加磁場的強度與方向；

c）實際運行設備，檢測系統(tǒng)具有磁場反饋裝置，能夠精準發(fā)生磁場；

d）根據(jù)JJF1832-2020的規(guī)定，對高斯計進行計量。使用通過計量的高斯計檢測磁場的發(fā)生精度與

磁場范圍。

7.4樣品載臺結構

樣品載臺的檢測方法應符合以下規(guī)定：

a）取放樣品，檢測載臺可以承載樣品；

b）使用相機成像軟件與7.2所述的高分辨率測試靶檢測單位測試時間內樣品和顯微鏡物鏡之間的

相對位移量小于磁成像空間分辨力；

c）移動載臺，檢測系統(tǒng)具有橫向與縱向的樣品位置調節(jié)功能；

d）使用相機成像軟件檢測位移臺調節(jié)精度優(yōu)于最小視野范圍；

e）使用相機成像軟件檢測系統(tǒng)能夠通過調節(jié)樣品載臺或光路對樣品進行聚焦。

7.5磁光克爾信號處理系統(tǒng)

磁光克爾信號處理系統(tǒng)測試方法應符合以下規(guī)定：

a）在載臺上固定標準樣品，完成測試環(huán)境的配置；

b）打開軟件，配置所需要的光源方向、磁場方向、磁場范圍、磁場步長、磁場時間間隔、成像幀

率等參數(shù)；

c）檢測軟件具有數(shù)字顯示器與圖像處理功能；

d）檢測軟件具有磁場實時顯示功能；

7

T/CESAXXXX-2024

e）連續(xù)采集多幀圖片進行疊加處理，檢測軟件具有圖像實時顯示功能；

f）將實時圖像與背底圖像作差，增強成像效果，檢測軟件具有基礎的圖像處理功能；

g）檢測軟件具有圖像漂移校準功能；

h）檢測軟件具有控制設備進行磁滯回線掃描的功能。

7.6產品安全性

產品安全性檢測方法應符合以下規(guī)定：

a）檢測產品安全性符合GB/T5226.1-2019的要求；

b）檢測具有6.7.2要求的安全標識；

c）控制箱處于過電流狀態(tài)，檢測保護功能啟動，信號報警裝置啟動；

d）電磁鐵溫度處于過熱狀態(tài)，檢測設備報警并中止磁場發(fā)生。

8檢驗規(guī)則

8.1檢驗分類

產品檢驗分為型式檢驗與出廠檢驗。

8.2型式檢驗

有下列情況之一者，應進行型式檢驗：

a)新產品鑒定時；

b)結構、材料、工藝有較大改變，可能影響產品性能和質量時；

c)停產三年以上恢復生產時；

d)國家質量監(jiān)管機構提出進行型式檢驗的要求時。

檢驗項目應符合表1的要求，應隨機抽樣，檢驗臺數(shù)至少1臺。

型式檢驗的內容全部合格，判定該產品型式檢驗為合格，否則判定為不合格。

8.3出廠檢驗

所有產品經設備制造商質量檢驗部門檢驗合格后方可出廠。產品出廠時，應附有質量檢驗部門簽發(fā)

的產品合格證。出廠檢驗項目應符合表1的要求。

出廠檢驗的內容全部合格，判定該產品出廠檢驗為合格，否則判定為不合格。

出廠檢驗出現(xiàn)不合格項目時，允許返修后重新檢驗；返修次數(shù)不應超過兩次。若出現(xiàn)不可修復項目，

則判為不合格品。

8

T/CESAXXXX-2024

表1設備檢驗項目

要求檢驗方法型式檢驗（一

序號項目名稱出廠檢驗

章條號章條號模一樣？）

1外觀6.27.1

2光路結構6.37.2√√

3磁場發(fā)生系統(tǒng)6.47.3√√

4樣品載臺結構6.57.4√√

磁光克爾信號處理√√

56.67.5

系統(tǒng)

√√

6產品安全性6.77.6

注：“√”表示檢驗項目。√√

9標志、包裝、運輸及貯存

9.1標志

9.1.1設備銘牌

應在明顯位置設置字跡清晰、牢固耐久的設備銘牌，并符GB/T13306-2011的規(guī)定。銘牌中應至

少標明以下內容：

a）商標；

b）設備名稱、型號；

c）設備制造廠名、地址；

d）出廠編號及日期；

e）產品整機功率；

f）產品尺寸和重量。

9.1.2圖示標志

包裝箱圖示標志應符合GB/T191-2008的規(guī)定。

9.2包裝

包裝應符合以下規(guī)定:

a）采用封閉真空包裝，隔振處理，包裝前零部件在箱內應固定牢固并放有干燥劑；

b）包裝箱內應附有設備合格證、設備使用說明書和裝箱清單等隨機文件；

9

T/CESAXXXX-2024

c）包裝箱上應有防碰撞、防傾斜指示標識。

9.3運輸

運輸應符合以下規(guī)定：

a）運輸過程中應防止雨雪直接淋襲，做好防潮措施；

b）裝車和運輸過程中應有防止震動與跌落的緊固措施。

9.4貯存

設備裝箱后應儲存在環(huán)境溫度為0℃~40℃，相對濕度20%~80%，通風、清潔、無腐蝕氣體的

室內。

1

T/CESAXXXX-2024

參考文獻

[1]GB/T15394-1994多探針測試臺通用技術條件

[2]JB/T8230.1-1999光學顯微鏡術語

[3]GB/T2900.60-2002電工術語電磁學

[4]GB4793.1-2007測量、控制和實驗室用電氣設備的安全要求第1部分：通用要求

[5]GB/T27668.1-2011顯微術術語第1部分:光學顯微術

[6]GB/T12085.3-2022光學和光學儀器環(huán)境試驗方法

[7]IESTRP-CC024.1-1994Measuringandreportingvibrationinmicroelectronics

facilities

_________________________________

11

中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會

團體標準《磁光克爾顯微鏡》（征求意見稿）編制說明

一、工作簡況

1、項目背景

當今高度智能化社會中，以磁性隨機存儲器（MRAM）、巨磁阻傳感器（GMR

Sensor）等為代表的新型電子自旋器件，將在大數(shù)據(jù)信息存儲、硬盤信息讀取、

定位及導航、汽車自動駕駛等領域扮演重要角色。磁性薄膜是制造MRAM芯片、GMR

傳感器芯片的基礎。磁光克爾成像技術是精確、直觀、快速檢測磁性薄膜性質和

質量，檢測自旋電子器件作用過程的重要手段。磁光克爾顯微鏡是此領域研究的

重要工具。

磁光克爾顯微鏡設備可應用于高等院校、科研院所的科學研究，用于探測材

料和自旋電子芯片的性能，包括磁性動力學研究、磁性材料性質測試，自旋電子

芯片測試等；可用于產業(yè)界的磁性材料研發(fā)和自旋電子芯片研發(fā)制造等。

磁光克爾顯微鏡是磁性芯片等領域的重要研發(fā)工具，當前商用的磁光克爾顯

微鏡市場幾乎被德國的Evico公司和英國的DurhamMagnetoOpticsLtd公司占

領。國內磁光克爾顯微鏡設備打破了這種壟斷局面，但是目前尚未有高性能磁光

克爾顯微鏡實現(xiàn)商業(yè)化量產。當前我國針對磁光克爾顯微鏡的相關標準處于空白

狀態(tài)，這使得磁光克爾顯微鏡設備的研發(fā)應用受到限制。該標準的制定有利于規(guī)

范磁光克爾顯微鏡的設計、制造流程以及產品質量，為磁光克爾顯微鏡的產品驗

收提供技術依據(jù)，有效促進磁光克爾顯微鏡的推廣應用，有利于推動國內基于磁

性薄膜的相關芯片和傳感器的研發(fā)，助力國家科學和信息產業(yè)的發(fā)展。

2、任務來源

本文件的編制任務來源于中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會（以下簡稱“中電標

協(xié)”）2023年11月27日發(fā)布的《關于公布2023年第十批團體標準制修訂項目的通

知》（中電標通[2023]030號），項目號為CESA-2023-096，項目標準名稱為：磁

光克爾顯微鏡。本文件為新制定標準，項目周期為12個月。技術歸口單位是中國

電子工業(yè)標準化技術協(xié)會，項目牽頭單位為致真精密儀器有限公司。

3、標準起草單位

中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會

本標準起草單位：致真精密儀器有限公司、北京航空航天大學、中國電子技

術標準化研究院、中國電子科技集團公司第九研究所、中國計量大學、中國科學

院物理研究所、致真存儲（北京）科技有限公司、中國計量科學研究院……

4、主要工作過程

1）標準預研

2023年3月-2023年7月，針對磁光克爾顯微鏡設備，致真精密儀器有限公司

進行了廣泛的前期研究，并查閱了大量的相關標準、規(guī)范，并與標準起草單位進

行討論，初步確認了該標準草案的框架和主要內容，開始撰寫標準草案。

2023年9月，致真精密儀器有限公司完成了標準草案的初步撰寫。

2023年9月28日，各標準起草單位對標準草案進行了討論，旨在進一步修訂

標準的內容。修改完善后形成齊套立項材料申報立項。

2)標準立項

2023年10月13日，由中國電子工業(yè)標準化技術協(xié)會組織團體標準立項論證

會，對《磁光克爾顯微鏡》團體標準項目建議進行了論證，并同意立項。

3）標準編制

2023年11月27日，根據(jù)中電標協(xié)發(fā)布的《關于公布2023年第十批團體標準制

修訂項目的通知》（中電標通[2023]030號）要求，致真精密儀器有限公司聯(lián)合

中國電子技術標準化研究院等單位成立標準起草組，開展標準編制工作。

2023年12月4日，標準起草組主要負責人召開會議，對后續(xù)標準制定工作進

行規(guī)劃安排，推進標準草案編寫進度。會議中對標準草案進行了研討，初步形成

了《磁光克爾顯微鏡》（草案）。

2024年12月5日-2024年6月10日，標準起草組對草案進行研討和完善。

2024年6月11日，標準起草組成員召開研討會，會議集中對草案的內容再次

進行了詳細討論。最終，會后形成該標準的《磁光克爾顯微鏡》（征求意見稿），

提交中電標協(xié)公開征求意見。

二、標準編制原則和確定主要內容的論據(jù)及解決的主要問題

1、標準編制原則

在標準編制過程中，遵循了以下原則：

中國