如果不是深入了解，很多人都不清楚贴片晶振与磁力显微镜有什么关系，最早使用的年份至少也是几十年前，只不过当时这项技术并没有现在这么普及罢了，到了21世纪才真正被重视起来，晶振厂家利用磁力显微镜生产出高质量的石英晶体或石英晶体振荡器产品。接下来由CEOB2B晶振平台为大家详细的解答，磁力显微镜应用到石英晶振时的工作流程。
  在现有的几种产品中,美国 Digital Instruments(DD)公司生产的型号为Nanoscope Iila的MFM可以作为代表。DI的MFM的最大的扫描范围决定压电扫描器,现有0.5、10、90、120μm几种。DI采用和发展了动态检测的方法,使磁性针尖以60-100kHz的频率上下振荡,并在样品的同一面积上进行两次扫描。第一次扫描采用轻敲AFM模式( tapping mode afm,即扫描时上下振荡的磁针尖轻轻地蔽击样品表面,可测出表面形貌数据。然后采用抬举模式( lift mode),即抬高针尖至一定的高度(通常是10~200nm),沿着第一次扫描的轨迹进行第二次扫描,测出磁力数据。这样,在同一样品面积上逐行扫描完毕,就能同时测出形貌和磁力(梯度)图。众所周知,磁性材料的磁性与其石英晶振微结构有非常密切的关系,因而这个性能对磁性材料的MFM研究十分有益。

图1.1(a)和(b)分别是MFM及二次扫描的示意图。图(a)中可见根细小的悬臂上有一个磁针尖,其下方的样品固定在一个压电扫描器上。磁针尖和磁性样品的相互作用引起的悬臂的偏转,由在悬臂上反射的激光束和一个光电二极管组探测。悬臂和磁针尖的运动,压电扫描器的操作,以及探测信号的分析由计算机和SPM控制器控制完成,所得到的形貌和磁力图则由显示器显示。本文第三章将详细介绍针尖和进口晶振样品之间的相互作用原理。
MFM与其它磁成像技术的比较：
  对磁性材料进行成像的技术有很多,有些已经很完善,也有一些像MFM一样刚发展不久。这些技术中,都需要由磁颗粒、光或电子组成的探针。其中每种技术都有自己的优势和缺点,决定了它们最适合的应用范围。
  最早也许也是最简单的畴观察方法是 Bitter模型技术,利用磁胶体颗粒(通常是Fe3O4)聚集在畴壁漏磁场梯度内的特点。一般利用光学或电子显微镜来观察得到的粉末模型结构。虽然这项技术受颗粒大小和数目统计上的限制,但它仍然是一有力的技术手段。由于该技术显著的简易性,已经使其在畴成像领域具有很重要的地位。
  MFM与 Bitter技术有许多相同之处,都是使用磁性探针而且响应的也是相类似的力。但是,二者也有许多显著的不同。首先,MFM信号的电子特性使其能更好的观察到晶振样品漏磁场的精细梯度,结果也更适合于定量分析。此外, 通过控制针尖磁化状态可以帮助人们获得漏磁场的矢量信息。
  另一个传统而有效的畴成像技术是Kerr显微镜,利用的是磁光效应。样品经线性偏振光照射,与样品磁化结构相互作用后,偏振光方向会发生旋转,观察则既可以是透射( Faraday效应)方式也可以是反射(Ker效应)方式。偏振光的旋转直接与样品的磁化强度和方向有关。然而,由于偏振图像经常与样品形貌发生干涉,图像中磁信号很弱,反差很低。该技术的优点是能够快速得到图像,也可进行动态研究。Kerr显微镜已经广泛应用到磁化方向很容易被改变的软磁材料和磁畴方向旋转角度较大的磁光记录介质的研究但分辨率受光学分辨率的限制,为获得较高分辨率,需要采用其他的成像方法。
  Lorentz显微镜和全息术是利用电子探测磁结构的技术。这些技术观察的是由于洛仑兹力或其他等同力所引起的电子轨迹变化,以及磁矢量势存在引起的量子力学相的变化。它们可以作为透射电子显微镜(TEM)的补充手段。普遍使用的 Foucault和 Fresnel模式的洛仑兹显微镜能够提供关于磁畴、薄膜中的畴壁以及精细微磁结构的主要定量信息。虽然这些技术能够很容易达到几十纳米的分辨率,但透射技术却要求石英晶体谐振器样品必须是透明的,而且要非常薄(通常小于100nm)。
  而扫描电子显微镜(SEM)与极化分析( SEMPA)相结合技术也是利用电子来探测磁结构,它具有很高的横向分辨率。这项技术利用的是铁磁样品散射的二次电子,这些二次电子具有与共价电子总净自旋密度有关的自旋极化特性。这样,利用二次电子极化可以对SEM电子束探测面积内的磁化强度和方向进行直接测量,而且极化测量与常规SEM形貌图像可以同时获得。这个方法具有非常高的表面灵敏度;但贴片石英晶振样品表面必须非常清洁而且要求在UHV中进行。理论上横向分辨率受电子探针直径限制,一般是几纳米。目前,已经得到了具有零点几纳米分辨率的 SEMPA图像。
  SEMPA可以直接测量样品磁化强度和方向,是一非常有力的技术手段。
  形貌因素可以完全从测量中排除,同时还可以利用俄歇电子完成化学分析。其主要缺点是信噪比低,仪器构造复杂。效率及计数率很低,需要很长时间来得到高反差的图像。清洁样品、去除非磁性覆盖物并在UHV中操作的需求使得这项技术没有MFM等其他技术方便。然而,利用这项技术特殊的稳定性,可以高分辨率地直接测量进口无源晶振样品的磁化性质。
  同检测样品漏磁场的MFM比较,上面一些技术可以更加容易获得与样品的磁化性质相关的信息。此外,以电子为基础的技术通常可以给出更高的分辨率,而MFM则依靠使用特别好的针尖来获得高分辨率。但是,对于磁记录介质而言,人们对材料漏磁场参数可能更感兴趣。更重要的是MFM操作非常简单,可以在空气中操作,而且不需要特殊的耐高温晶振样品制备,并适用于所有的磁性材料。