英国Durham公司是依托于英国Durham大学的高科技企业。与Durham大学强大的磁光学研究相对应，Durham公司的Russell Cowburn教授（英国剑桥大学卡文迪许实验室主任，英国科学院院士）设计并制造了灵敏度能到10-12emu且间距动态磁畴观测的磁光克尔效应系统——NanoMOKE3。
NanoMOKE3是新一代超高灵敏度磁强计和克尔显微镜。在NanoMOKE2巨大成功的基础上，Nano-MOKE3在一套系统中集成了高品质激光磁强计和动态克尔显微镜。对于纵向、横向以及极向磁光克尔效应都非常灵敏，使得NanoMOKE3成为研究磁性薄膜以及磁性微结构理想的测量工具。广泛应用于诸如磁性纳米技术、自旋电子学和磁性薄膜等磁学领域。
NanoMOKE3具有超高的灵敏度和强大的测量功能，系统灵巧的设计以及专用的操作软件让复杂的实验过程变得简单，使用户能够快速获得可靠的实验数据，实现自己珍贵的研究思路。新一代NanoMOKE3进行了全新升级，增加了超快速CCD，更加方便用户测试。
NanoMOKE3系统特点：
1、非常高的灵敏度和稳定性，极低噪音，可以探测到低 10-12 emu 的磁矩。
2、高度聚焦的激光，激光束斑达到3 μm，可以轻松进行样品的局部或单个结构的性能检测。
3、先进的样品定位技术。光路中集成光学显微镜以观测激光束斑的聚焦点和大小；扫描克尔显微镜可以探测样品的交流磁化率图像以及反射率图像，帮助用户选择样品的精细测量区域。
4、灵活开放的系统设计。所有的光学器件都安装在一个标准光学平台上，允许用户对光学器件进行调整，满足自己的科研需要。
5、任意的磁场波形控制。可以选配多种电磁体：四极磁体、偶极磁体以及螺线管磁体，能够轻松地在样品表面产生各种复杂的磁场。
6、简单易用的专用操作控制软件 LX Pro。该软件基于微软的 Windows 系统，能够自动完成所有实验以及实验数据的处理。
几种不同测试手段对比：
| 测试手段 | SQUID | VSM | MFM | MOKE |
| 样品要求 | 液体,粉末,块材,薄膜 | 液体,粉末,块材,薄膜 | 薄膜，表面抛光的块材 | 薄膜，表面抛光的块体 |
| 测量内容 | MT，MH | MT，MH | 磁畴图像 | 磁滞回线，磁畴图像，材质分布 |
| 测试精度 | 非常高 | 较高 | 较高 | M不可定量，灵敏度高，磁畴形貌不及MFM |
| 宏观/微观 | 宏观磁性 | 宏观磁性 | 微观 | 微观 |
| 磁畴 | 不能 | 不能 | 静态 | 静态/动态磁畴 |
| 各向异性 | 可以转角测试 | 不能精确测试 | 不可以 | 可以 |
NanoMOKE3系统基本参数：
► 温度范围：4K~500 K（拓展选件 ）
► 大磁场：四极磁体：2.5kOe
► 双极磁体：5kOe
► 单次测量磁场噪声：<0.1Oe
► 测试灵敏度： 优于10-12emu
► 小克尔转角检出量：0.5mdeg.
► 小反射率变化率检出量：0.02%
NanoMOKE3丰富的测试功能：
| 单点loop功能 | 区域mapping功能 | Rastering磁畴成像功能 | 高速CCD磁畴成像功能 | 反射率成像功能 | |
| 原理 | 变化磁场下对单点快速进行极向或纵向克尔信号扫描测量 | 在变化磁场下，对待测区域内各点进行loop测量，然后对loop面积积分进而得出区域各点磁性性质，进而获得磁性分布图 | 在固定磁场下以矩阵扫描的方式对区域内各点进行克尔信号测量 | 在固定磁场下，用快速扫描的激光照在待测区域，通过光学CCD对整个待测区域的所有点的克尔信号测量 | 在进行其他测的同时，获得样品表面的反射光强信号。获得同磁畴形貌同一区域的外观形貌 |
| 特点 | 不同温度下，直接获得克尔信号随磁场变化的Loop | 不同温度下，获得区域磁性分布信息，可以进行极向或纵向克尔效应的测量 | 不同温度下，获得区域磁畴分布信息，可以进行极向或纵向克尔效应的测量 | 不同温度下，快速获取磁畴分布信息，可以进行极向或纵向克尔效应的测量 | 无需时间专门测量，跟其他形貌图形同时获得 |
| 应用 | 可判断易/难磁化轴，矫顽力，磁学性质 | 获得区域各点的磁性信息、可用于研究各向异性。变温测量 | 区域静态磁畴、动态磁畴的精确测量。变温变场测量 | 快速观测静态磁畴和动态磁畴 | 与磁畴形貌做对比分析，进行光功率扰动磁畴图像修正，判断克尔信号的噪声等 |
| 精度 | 利用光电转换器测量，精度非常高 | 利用光电转换器测量，精度非常高 | 利用光电转换器测量，精度非常高 | 利用CCD转换器 | 利用光电转换器测量，精度非常高 |
开放灵活的设计：
我公司为客户提供多种拓展选件，预留光源输入窗，可使用其他光源；另外配备了低温和高磁场下的磁光克尔效应测试选件，下图为我公司为客户配备的Montana恒温器。在软件上的接口同样丰富，用户可以轻松的完成与其他实验设备的对接和控制。
■ 无液氦低温磁光克尔助力金属-绝缘体转变研究
近期，加利福尼亚大学圣地亚哥分校物理科学与先进科学中心的Pavel Salev，Ivan K. Schuller等利用无液氦低温磁光克尔效应系统-CryoMOKE研究了基于La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）薄膜器件中金属-绝缘体转变电触发的易失性电阻开关，从金属到绝缘体，发生在一个相应的特征空间模式中，形成一个垂直于驱动电流的绝缘势垒。这种势垒的形成导致电流-电压特性中出现不寻常的N型负微分电阻。作者进一步证明电诱导横向势垒能够实现电压控制磁性的独特方法。通过触发磁性材料中的金属-绝缘体电阻开关，使用施加到整个设备的全局电压偏置实现铁磁性的局部开/关控制。该成果以《Transverse barrier formation by electrical triggering of a metal-to-insulator transition》为题发表在Nature Communications.
图1 金属-绝缘体电阻开关的磁光成像 a.磁光测量示意图，在器件区域的每个xy点处获得MOKE磁滞回线。沿器件长度方向在平面内施加磁场。在整个测量时间内，电压偏置保持不中断。b. 同时记录I–V曲线（中心）和MOKE xy成像图（侧面）。图中的亮区对应于铁磁LSMO。总视场为90×140μm2。在MOKE成像图中，电流沿着水平方向。随着I–V穿过负微分电阻，在器件中心出现横向绝缘顺磁势垒，并随着外加电压的增加而不断扩展。I–V图中的插图显示了势垒尺寸d，作为施加电压的函数，V。c. 在24 V下的MOKE成像图和对应于记录的三个器件区域（使用罗马数字标记）的局部磁滞回线。当器件两侧（区域I和III）显示铁磁响应时，中心（区域II）的MOKE信号为零。所有测量均在100 K下进行。
详细信息请参考：https://qd-china.com/zh/news/detail/2201081773131
参考文献：[1]Transverse barrier formation by electrical triggering of a metal-to-insulator transition[J]. Nature Communications.
■ Nature：形状变形的纳米磁性编码微型机器人研究
2019年11月，瑞士联邦理工学院的Cui Jizhai（现任职复旦大学） 、Huang Tian-Yun 及其同事在Nature发表了名为“Nanomagnetic encoding of shape-morphing micromachines”的文章[2]，该工作使用电子束光刻技术，制造出了只有几微米大小的可磁重组机器人，通过对单个区域的纳米磁体进行设计，将形状变化指令通过编程的方式输入微型机器人，对纳米磁体施加特殊的磁场序列后，实现微型机器人的形状变化，如图一所示。
图一 四片式变形微机械的设计 a.磁体磁态随尺寸增大的示意图：i.超顺磁性；ii.室温下稳定的单畴；iii.多畴态。b. 顶部，四个面板微机械，面板I上有520 nm×60 nm（I型）纳米磁体阵列，面板II上有398 nm×80 nm（II型）纳米磁体阵列；底部，纳米磁体阵列的相应SEM图像。c. 体积相同但长宽比不同的单畴纳米磁体的磁光克尔效应磁滞回线。d.根据矫顽力的不同选择两个磁场对微机械进行编码的示意图。e. 应用控制磁场B=15 mT时的磁性结构（I型和II型纳米磁体）和微机械折叠行为示意图，光学显微镜图像显示了所制造器件的四种不同结构。从左到右，上/下折叠的面板数为4/0、3/1、2/2（折叠方向不同的对面面板）和2/2（折叠方向相同的对面面板）。
文章中，作者使用了英国Durham Magneto Optics Ltd.公司的磁光克尔效应系统-NanoMOKE3对不同型的纳米磁体进行了磁滞回线测试，同时使用该设备的电磁铁产生的磁场对纳米磁体阵列进行了编程。NanoMOKE3可以进行微区的超高灵敏度测试，在本工作中，作者通过激光聚焦在不同的纳米磁体上获得对应的磁滞回线，如图一c所示，为微型机器人的磁学编码工作提供了帮助。
详细信息请参考：https://qd-china.com/zh/news/detail/2107151394582
参考文献：Cui, J., Huang, TY., Luo, Z. et al. Nanomagnetic encoding of shape-morphing micromachines. Nature 575, 164–168 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1713-2.
■ 垂直磁各项异性薄膜极向克尔测试研究
对垂直磁各项异性薄膜Ta(4 nm)/Pt(10 nm)/CoFeB(0.6 nm)/Pt(2 nm)进行了4.5K下的极向克尔测试（如图1所示），结果显示该样品在单次循环无平均下的噪声仅为5%。随后又对该薄膜进行了4.5K下的克尔成像测试（如图2所示），左上角显示为饱和磁化时的成像，顺时针方向为磁场逐渐减小反向饱和时的成像，可以明显的观察到磁畴的变化。
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| 图1 CoFeB薄膜4.5K下极向克尔测试。 左：60秒平均测试结果；右：单次循环1秒无平均测试结果 | |
图2 CoFeB 薄膜4.5K下的磁畴成像观测
除了极向克尔测试，工程师还对坡莫合金微带线（25 μm 宽, 24 nm 厚）进行了5.5K下的纵向磁光克尔测试（如图3所示），结果显示该样品单次循环即可得到极强的克尔测试信号，噪声仅为3% 。
图3 坡莫合金微带线5.5K下的纵向磁光克尔测试
左：微带线结构；中：60秒测试平均结果；右：单次循环1秒无平均结果
CoPt/Ru, CoNi/Pt, CoFeB等3D存储介质研究
东京大学Satoru Nakatsuji教授课题组反铁磁材料MnSn研究
Large magneto-optical Kerr effect and imaging of magnetic octupole domains in an antiferromagnetic metal, Nature Photonics, 12, 2018, 73-78
Pattern，磁畴和动态磁畴的观测：
► 使用快速的rastering模式来探测样品表面的Pattern
► 通过测试Loop功能来检测样品的难/易轴
► 不同的颜色代表不同的磁畴，利用NanoMOKE3可以观测动态磁畴
► 不同的颜色代表不同的磁性能，从中我们可以检测样品的mapping各项异性
