概述
高速高灵敏成像表征磁性薄膜与自旋电子器件的磁畴结构。
背景与研究场景
Alejandro Silhanek教授领导纳米结构材料实验物理研究小组，该小组专注于磁性、超导和混合材料的研究。这涉及到通过电子束光刻的制造和通过磁光成像的材料表征，特别是使用磁光克尔效应（ MOKE ）的磁畴成像。
博士后研究员Emile Fourneau博士描述了他的工作： “当你在小尺寸上工作时，磁畴排列的方式对于理解材料的宏观行为至关重要，并对其潜在的技术应用产生影响。要理解这一点，您需要可视化磁畴及其排列。然而，在这种微观尺度下，光信号可能非常低，需要最先进的仪器才能拾取如此微小的信号。”
“我们正在使用磁光克尔显微镜来观察微米或纳米结构中的磁畴。除了磁性材料外，我们还与超导体合作，并使用法拉第效应来观察材料穿透和离开超导体的磁场穿透。”
技术挑战
Fourneau博士解释了他在这项研究中面临的成像挑战， “我们正在通过一系列交叉配置的偏振器/分析器进行成像，因此到达相机的光强度非常低，克尔效应引起的对比度约为检测光强度的0.1%或0.01%。要获得高质量的图像，必须使用非常灵敏且噪音低的相机。我们之前的CCD相机噪音太大，使图像模糊不清。”
另一个挑战是，我们的设备安装在低温恒温器上，由于额外的窗户使低温泵浦引起的光线和振动去极化，因此会引入更多噪音。此外，我们的目标是在非常低的温度下对少量原子层厚的薄膜进行成像，这意味着我们接收的信号几乎不存在。为了克服这些挑战，我们需要具有非常高的信噪比的相机。
在此应用中，灵敏度至关重要，需要具有高信号收集能力和低噪声水平的相机。
成像方案与成果
Prime BSI Express sCMOS相机为该应用提供了理想的解决方案，具有近乎完美的95%量子效率和非常低的读取噪声。
Fourneau博士告诉我们他使用相机的体验， “使用新的CMOS Prime BSI Express相机，在克尔效应对比度方面，其视觉效果比我们之前的CCD相机好约10倍；现在我们可以提取信号并获得高质量的图像，这是科学证明我们主张的关键。我们以前没有看到任何信号，现在有了Prime BSI ，我们即将发布我们的工作。”
“每种规格都更好：分辨率、位深和采集时间。有了这个相机，我们可以以100倍的速度获得良好的信号。同样非常有趣的是使用Python脚本控制相机的功能。设置相机很容易，客户支持文档也很清晰；我们很快就实现了我们想要的目标。”