磁力显微镜(magnetic force microscope,MFM)因测量不破坏样品、样品无需特别制备、以及纳米尺度的分辨率(10~50 nm)等优势,而广泛应用于各种磁性材料中磁畴结构的研究,尤其成为磁记录工业中研究磁介质和磁头的磁畴结构或磁场分布的有力工具.但是,标准MFM图像实际上是磁场力的二阶梯度图,而如何定量分析MFM图像、得到样品内部的磁矩分布信息,是近年来MFM研究领域迫切需要解决的问题,也是当前研究的热点.本文通过构筑精确的MFM成像理论发展一种磁力显微镜量化分析方法,为磁信息存储工业等重要领域关键技术的发展提供新型有力的工具.本文的关键在于构建MFM针尖的三维格林函数,通过格林函数方法解卷积MFM图像,获取样品中的有效磁荷结构.其次,建立和实际样品相符的微磁学模型,以有效磁荷驱动磁畴、畴壁的运动,构筑样品内部真实的磁畴结构,由此完成对MFM图像的量化解释.
钨和钼材料具有高熔点、高热导率、低溅射率等优点成为国际热核实验反应堆计划中面向等离子体材料的候选材料。因此研究钨和钼材料的辐照损伤行为对于认识面向等离子体材料的辐照损伤机制具有重要意义。本文采用120 e V的He+在873 K对钨和钼材料进行辐照实验,利用纳米压痕仪与导电模式原子力显微镜(Conductive Atomic Force Microscopy,CAFM)相结合,原位比较了钨和钼材料在辐照前后的表面形貌、表面微结构以及表层缺陷分布的变化特征。结果表明,低能He+辐照会导致钨和钼材料的近表面产生纳米量级氦泡缺陷,这些氦泡缺陷的存在使得样品表面产生绒毛或波浪状结构。纳米压痕深度分析和扫描电镜的分析结果表明,低能He+辐照会对Mo材料产生明显的刻蚀作用。本工作对于进一步认识低能氦离子辐照对面向等离子体材料的辐照损伤作用具有一定的科学参考意义。
利用低能H离子对20 Me V W^(6+)预注入和未注入的钨样品进行辐照实验,考察H离子能量(20-520 e V)和辐照温度(673-1073 K)变化对钨表面微结构的影响。采用非破坏性的导电模式原子力显微镜和扫描电镜分析预注入和未注入钨样品的表面形貌和内表面缺陷分布情况。结果表明,辐照后的样品表面出现大量的纳米尺寸凸起,高能W^(6+)预注入的样品表面损伤要小于未注入的钨样品,意味着高能离子预注入会对材料的表面损伤起到抑制作用,但是当辐照温度高于1073 K时,这种抑制作用开始减弱。
