Setup and Characterization of a Faraday magnetometer
Sprache des Titels:
Deutsch
Original Kurzfassung:
Heutzutage ist es üblich Information in Form von magnetischen Mikrostrukturen (Magnetstreifen) zu encodieren. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit einer Möglichkeit zur quantitativen Messung der magnetischen Eigenschaften solcher Strukturen.
Dazu wurde ein Faraday-Magnetometer entworfen und konstruiert. Zur Messung wurde ein magnetooptische Sensor der Firma Matesy verwendet. Die wichtigsten Komponenten des Magnetometers wurden charakterisiert, um die Grenzen des Aufbaus in der zeitlichen, räumlichen und Amplitudenauflösung zu bestimmen.
Die Charakterisierung konzentrierte sich auf die Lichtquelle, die Kamera, die Polarisatoren und den Faraday-Kristall.
Die Lichtquelle wurde hinsichtlich ihres Kurz- und Langzeit-Verhaltens analysiert.
Die Charakterisierung der Kamera zeigte, dass das Langzeitverhalten der Lichtquelle direkt im Ausgangssignal der Kamera abgebildet wird. Folglich wurde entschieden, die Intensität des Beleuchtungsweges zu messen, um seinen Einfluss auf den Ausgang der Kamera zu korrigieren. Außerdem wurde die Kamera hinsichtlich ihres SNR analysiert.
Der Faraday-Kristall wurde hinsichtlich seines makroskopischen und mikroskopischen Verhaltens unter Verwendung eines Referenzfeldes, erzeugt von Helmholtz-Spulen, charakterisiert. Dabei wurde ein Mäander-Muster, hervorgerufen durch magnetische Domänen-Strukturen, beobachtet, welches die räumliche Auflösung einschränkt.
Die räumliche Auflösung wurde daraufhin unter Verwendung einer zweidimensionalen Fourier-Transformation analysiert.
Die Ergebnisse der Charakterisierung wurden im Anschluss verwendet, um die Genauigkeit des Aufbaus zu erhöhen. Der fertige Aufbau zeigt bei einer Messung ein 2-Sigma-Intervall von plus/minus 0.0527 kA/m bei einer räumlichen Auflösung von 44x44 mikrometer.
Insgesamt zeigte die Charakterisierung eine deutliche Abhängigkeit der zeitlichen, räumlichen und Amplitudenauflösung. Dies muss bei der Auslegung eines Faraday-Magnetometers berücksichtigt werden.
Sprache der Kurzfassung:
Deutsch
Englische Kurzfassung:
Nowadays it is common to encode information using magnetic micro structures (magnetic stripes). The work at hand deals with a possibility for the quantitative measurement of the magnetic properties of such structures.
For this task a Faraday magnetometer was designed and constructed. For the measurement a magneto-optical sensor from the company Matesy was used. The most important components of the magnetometer were characterized in order to evaluate the setup's limits in temporal, spatial, and amplitude resolution.
The characterization focused on the light-source, the camera, the polarizers, and the Faraday crystal.
The light-source was analyzed with respect to its short and long term behavior.
The characterization of the camera showed that the long term behavior of the light-source is directly represented in the camera's output signal. Consequently, it was decided to measure the intensity of the illumination path in order to correct its influence on the camera's output. Furthermore, the camera was analyzed with respect to its SNR.
The Faraday crystal was characterized with respect to its macroscopic and microscopic behavior, applying a reference field with Helmholtz coils. In this analysis, a meander pattern, caused by magnetic domain structures, was observed, which limits the spatial resolution.
Thereupon, the spatial resolution was analyzed using a two-dimensional Fourier transform.
The results of the characterization were then used to render the setup more accurate. In the end a measurement with the setup shows a 2-sigma-interval of plus/minus 0.0527 kA/m with a spatial resolution of 44x44 micrometer.
Overall, the characterization showed a clear interdependence of temporal, spatial, and amplitude resolution. This has to be taken into account when designing a Faraday magnetometer.
Forschungs-