Faradayeffekt

Grundlagen: Der Faraday Effekt wurde wie schon die Bezeichnung vermuten läßt schon vom englischen Naturforscher Michael Faraday Anfang des 19. Jahrhunderts entdeckt. Der Faradayeffekt bewirkt eine Drehung der Polarisation elektromagnetischer Wellen bei Durchgang durch Materie die einem Magnetfeld ausgesetzt ist. Der Faradayeffekt ist ähnlich dem bei der Reflektion von Licht auftretendem
>> Magnetooptischen Kerreffekt << .

Aufbau: Der Strahlengang zur Beobachtung des Faradayeffekts gleicht dem bei der Kerrfotografie verwendeten.Auch hier wird das Licht der Halogenlampe durch ein Grünfilter vom infraroten Strahlenanteil befreit. Ein Polfilter(Polarisator) nach der Lampe erzeugt linear polarisiertes Licht dessen Zustand nach den Probendurchgang mit einem zweiten Polfilter (Analysator) untersucht wird. Da die in Frage kommenden magnetischen Strukturen recht klein sind wird vor die Kamera ein Mikroskopobjektiv ( 20 fach ) gesetzt.

Im Gegensatz zur Kerrmessung wird die Probe nicht im Strahlengang magnetisiert sondern das geschieht auf einem externen Elektromagneten. Was kann mit der Anodnung untersucht werden ?

Messungen: Was kann mit der Anodnung untersucht werden. Die bekannten ferromagnetischen Metalle wie Eisen, Nickel und Kobalt zeigen eine sehr starke Polaristionsdrehung im Magnetfeld, können aber natürlich nur in äußerst dünnen Schichten durchstrahlt werden. Transparent im optischen Bereich sind hingegen Schichten mancher ferrimagnetischen Stoffe.Für unsere Versuche bestens geeignet ist Yttriumeisengranat, kurz YIG. YIG bildet gelbliche, klare Kristalle die magnetisiert werden können und sehr interessante Domänenstrukturen ausbilden. Der Nachteil von YIG-Kristallen ist die schwierige Beschaffung, da die für wissentschaftliche Zwecke gezüchteten Kristalle sehr teuer sind. Einen Ausweg findet man in der Computergeschichte. Vor der Entwicklung biliger und zuverlässiger Festplatten wure um 1970 große Hoffungen in die Entwicklung sogenannter Magnetblasespeicher gesetzt. Alle diese Speicher enthielten keinen der üblichen Siliziumwafer sondern solche aus YIG.

Obwohl die Speicherschaltung meist gut vergossen wurden ist es mit einiger Sorgfalt möglich diesen Wafer operativ zu entfernen. Anschließend werden die auf der Oberfläche vorhandenen Metallisierungsstrukturen mit einer Rasierklinge abgekratzt. Ein etwa 2 x 2 mm großes Stückchen reicht für die Faradaymessungen gut aus. Das verwendete Speichermodul der Firma Texas TIB S0004 wurde nach langem Suchen bei einen Händler in Kalifornien ( www.acpsurplus.com ) gefunden und gekauft.

Das Ergebniss der Bemühungen ist im linken Bild zu sehen. Es zeigt die natürlichen magnetischen Domänen in einer YIG-Schicht. Zur besseren Sichtbarkeit wurde wieder ein Differenzverfahren angewandt. Man bringt den Polarisatorfilter in Stellung maximaler Löschwirkung. und dreht dann noch weiter bis wieder ausreichend Licht für ein Bild durch die Anordnung scheint. Dieses Bild wird als Referenzbild gespeichert. Dann dreht man den über die maximale Auslöschung zurück bis wieder ein Bild ausreichender Helligkeit entsteht. Werden nun beide Bilder voneinander subtrahiert erscheint das Domänenbild ohne störende Artefakte wie Oberflächenkratzer oder Schutzteilchen.