(57)【要約】  サンプルの特性を画像化し、サンプル内の損傷の領域を識別するシステムおよび方法を概括的に説明する。材料の領域の非破壊評価のいくつかの例示的システムおよび方法は、システムが、材料を通して結合されたＤＣ電流によって生成される自己磁場を画像化することによって、弱い構造的損傷が発生した材料の領域を直接に画像化する、直流（ＤＣ）モードで動作することができる。いくつかの例示的システムは、サンプル内に渦電流を誘導するＡＣ励起コイルに起因する時間変化する磁場を生成することと、損傷の領域の周囲で渦電流によって生成される磁場を画像化することとによって、損傷が発生した材料の領域を画像化する交流（ＡＣ）モードで動作することができる。システムは、光磁気画像化技法（ＭＯＩ）を使用して、たとえば、材料内の磁場および電流の流れのチャネルを測定し、マッピングすることができる。
2013544352.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルの特性を識別する方法であって、
磁場がサンプルの表面にわたって生成されるようにサンプルに電流を結合することであって、前記磁場は、前記サンプルの特性に起因して変化する、結合することと、
前記サンプルの前記表面に実質的に隣接して位置決めされた光磁気膜に直線偏光光を提供することであって、前記直線偏光光の少なくとも一部は、反射光として前記光磁気膜によって反射される、提供することと、
前記反射光の少なくとも一部の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用して前記サンプルの画像を取り込むことであって、反射光の面は、前記直線偏光光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの位置での前記磁場の存在に起因して前記直線偏光光に関して回転される、取り込むことと
を含む方法。
【請求項２】
前記電流は、直流、交流、または直流と交流との組合せのいずれかに対応する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光磁気画像化（ＭＯＩ）を用いてファラデー回転強度の分布Ｉ（ｘ，ｙ）を取り込むことであって、前記磁場は、前記サンプルの異なる位置でファラデー回転強度の前記分布（Ｉ（ｘ，ｙ））を作成する、取り込むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記反射光の面は、前記直線偏光光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの前記位置に存在する前記磁場の大きさに比例する量だけ回転される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記反射光の面は、前記サンプルの前記表面にわたって生成される前記磁場によって決定される範囲まで回転される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１の画像出力を形成するために画像の第１のセットを合計することをさらに含み、前記磁場を生成することは、第１の方向で前記サンプルを通して第１の直流を結合することをさらに含み、画像を取り込むことは、前記第１の直流が前記第１の方向で前記サンプルを通して流れるとき、画像の前記第１のセットを取り込むことをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記サンプルに前記電流を結合することは、
第１の方向で前記サンプルを通して第１の電流を結合することと、
前記第１の方向とは反対である第２の方向で前記サンプルを通して第２電流を結合することとをさらに含み、
前記反射光の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用して前記サンプルの前記画像を取り込むことは、
前記第１の電流が前記第１の方向で前記サンプルを通して流れるとき、画像の第１のセットを取り込むことと、
前記第２の電流が前記第２の方向で前記サンプルを通して流れるとき、画像の第２のセットを取り込むこととをさらに含み、
前記方法は、
第１の画像出力を形成するために画像の前記第１のセットを合計することと、
第２の画像出力を形成するために画像の前記第２のセットを合計することと、
前記第１の画像出力と前記第２の画像出力との間の差として差分画像を判定することとをさらに含む、
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記取り込まれた画像内の明るいコントラストおよび暗いコントラストの変動を評価することによって前記サンプルの領域に関連する損傷を識別して、前記損傷に関連する前記サンプルの前記領域の周囲の電流経路の変化を識別することをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記サンプルに前記電流を結合することは、前記サンプル内に渦電流を誘導するために前記サンプルに交番する場を提供して、前記交番する場に基づき前記サンプルにわたって磁場を生成することをさらに含み、前記サンプルにわたる前記磁場の分布は、前記サンプルの特性に起因して変化し、
前記方法は、前記光磁気膜に結合された励起コイルを用いて前記渦電流によって生成される前記磁場を検出することをさらに含む、
請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電流は、約１ｍＡから約１００ｍＡまでの直流である、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
サンプルの特性を識別する方法であって、
光磁気膜に直線偏光光を提供することであって、前記光磁気膜は、前記サンプルの表面に実質的に隣接して配置され、前記光磁気膜は、反射光として前記直線偏光光の少なくとも一部を反射するのに有効である、提供することと、
前記サンプルの前記表面にわたって第１の磁場を生成するために第１の方向で前記サンプルを通して第１の電流を結合することであって、前記第１の磁場の特性は、前記サンプルの特性に起因して変化する、結合することと、
前記第１の磁場に基づき前記反射光の少なくとも一部の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用して前記サンプルの画像の第１のセットを取り込むことであって、前記反射光の面は、前記直線偏光光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの第１の位置での前記第１の磁場の存在の下で回転される、取り込むことと、
第１の画像出力を形成するために画像の前記第１のセットを合計することと、
前記サンプルの前記表面にわたって第２の磁場を生成するために第２の方向で前記サンプルを通して第２の電流を結合することであって、前記第２の磁場の特性は、前記サンプルの特性に起因して変化する、結合することと、
前記第２の磁場に基づき前記反射光の少なくとも一部の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用して前記サンプルの画像の第２のセットを取り込むことであって、前記直線偏光光の前記面は、前記直線偏光光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの第２の位置での前記第２の磁場の存在の下で回転される、取り込むことと、
第２の画像出力を形成するために画像の前記第２のセットを合計することと、
前記第１の画像出力と前記第２の画像出力との間の差として差分画像を判定することと
を含む方法。
【請求項１２】
前記第１の位置は、前記第２の位置と実質的に同一である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の電流および／または前記第２の電流のうちの１つまたは複数は、直流（ＤＣ）に対応する、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
サンプルの特性を識別するシステムであって、
前記サンプルの表面にわたって磁場を生成するために前記サンプルに電流を結合するように構成された電源であって、前記磁場の特性は、前記サンプルの特性に起因して変化する、電源と、
前記サンプルの前記表面に実質的に隣接して配置された光磁気膜と、
前記光磁気膜に直線偏光光を提供するように構成されたサンプルアナライザであって、前記直線偏光光の少なくとも一部は、反射光として前記光磁気膜によって反射され、前記反射光の面は、前記直線偏光光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの位置での前記磁場の存在に起因して前記直線偏光光に関して回転される、サンプルアナライザと、
前記反射光の少なくとも一部の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用して前記サンプルの画像を取り込むように構成された画像取込みデバイスと
を備えるシステム。
【請求項１５】
前記電源からの前記電流は、直流（ＤＣ）および／または交流（ＡＣ）のうちの１つまたは複数に対応する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記画像取込みデバイスから前記画像を受け取り、前記サンプル内の構造的損傷を有する位置の識別を可能にするために前記電流から生成される前記磁場の分布の空間マップを生成するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記直線偏光光を受け取り、前記直線偏光光を前記光磁気膜に向けるように構成されたビームスプリッタをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記直線偏光光を受け取り、前記直線偏光光を前記光磁気膜に向けるように構成された対物レンズをさらに備える、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
方位において前記直線偏光光の面に実質的に直交する偏光面を有するアナライザをさらに備え、前記アナライザは、前記直線偏光光に関して面において回転された前記光磁気膜からの前記反射光を受け取り、前記反射光を前記画像取込みデバイスに送るように構成されている、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２０】
前記光磁気膜は、ビスマスをドーピングされたイットリウム鉄ガーネット単結晶膜（Ｂｉ：ＹＩＧ）であり、前記光磁気膜は、ビスマスをドーピングされたイットリウム鉄ガーネット膜の層、ガリウム−ガドリニウム−ガーネット（ＧＧＧ）基板層、およびミラー層を含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２１】
前記光磁気膜は、前記光磁気膜が、前記直線偏光光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの位置に存在する磁場に比例する量だけ前記直線偏光光の偏光面を回転するのに有効になるように、磁場の存在の下で光のファラデー回転をもたらすように適合された材料を含む、請求項１４から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２２】
前記電源は、前記サンプルに結合される前記電流が、前記サンプルにわたって前記磁場を生成するために前記サンプル内に渦電流を誘導する交流になるようにさらに構成され、
前記システムは、前記光磁気膜に結合され、かつ前記渦電流によって生成される前記磁場を検出するように構成された励起コイルをさらに備える、
請求項１４から１７のいずれか一項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
多数の産業用途で、金属部品の摩耗および裂傷を判定することが望ましい。金属部品は、たとえば、長距離砲の内側口径、航空機エンジンまたはその機体の金属部品、熱サイクルにさらされる（宇宙空間など、極端な熱および低温への周期的露出）金属部品、自動車の車体、または任意の機械の本体とすることができる。
【０００２】
摩耗および裂傷に起因して、材料内の領域が、亀裂（表面もしくは表面下の亀裂または材料の内部深くの亀裂のいずれか）などの物理的欠陥に最終的に成長する可能性がある構造的損傷を成長させる。そのような亀裂は、構造の機械的安定性を損なうと同時に、おそらくは性能を劣化させる可能性がある。構造的損傷を有するいくつかの領域は、物理的亀裂がまだ成長していないことがあるので、直接に光学的に可視ではない場合がある。そのような概念上「不可視」の損傷を有する領域は、材料密度、組成、または他の材料物理プロパティが、損傷のない領域と比較してわずかに変更された（たとえば、腐蝕が始まったばかりか形成されたばかりである可能性がある領域、または材料の亀裂もしくは機械的破損につながる可能性がある応力および負荷を受けた領域における）位置である。
【発明の概要】
【０００３】
いくつかの例で、サンプルの特性を識別する方法を説明し、この方法は、概して、磁場がサンプルの表面にわたって生成されるようにサンプルに電流を結合することであって、磁場は、サンプルの特性に起因して変化する、結合することを含む。この方法はまた、サンプルの表面に実質的に隣接して位置決めされた光磁気膜に直線偏光光を提供することを含むことができ、直線偏光光の少なくとも一部は、反射光として光磁気膜によって反射され得る。この方法は、反射光の少なくとも一部の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用してサンプルの画像を取り込むことをさらに含むことができる。反射光の面は、直線偏光光が光磁気膜によって反射されるサンプルの位置での磁場の存在に起因して直線偏光光に関して回転される。
【０００４】
別の例では、サンプルの特性を識別する方法を説明し、この方法は、概して、光磁気膜に直線偏光光を提供することを含む。光磁気膜は、サンプルの表面に実質的に隣接して配置され得、光磁気膜は、反射光として直線偏光光の少なくとも一部を反射するのに有効である。この方法はまた、サンプルの表面にわたって第１の磁場を生成するために第１の方向でサンプルを通して第１の電流を結合することを含むことができ、第１の磁場の特性は、サンプルの特性に起因して変化する。この方法はまた、第１の磁場に基づき反射光の少なくとも一部の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用してサンプルの画像の第１のセットを取り込むことを含むことができる。直線偏光光の面は、たとえば、直線偏光光が光磁気膜によって反射されるサンプルの位置での電流に起因する第１の磁場の存在の下で回転され得る。この方法はまた、第１の画像出力を形成するために画像の第１のセットを合計することを含むことができる。この方法は、サンプルの表面にわたって第２の磁場を生成するために第２の方向でサンプルを通して第２の電流を結合することをさらに含むことができ、第２の磁場の特性は、サンプルの特性に起因して変化する。この方法はまた、第２の磁場に基づき反射光の少なくとも一部の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用してサンプルの画像の第２のセットを取り込むことを含むことができる。直線偏光光の面は、直線偏光光が光磁気膜によって反射されるサンプルの位置での第２の磁場の存在の下で回転され得る。次に、この方法は、第２の画像出力を形成するために画像の第２のセットを合計することと、第１の画像出力と第２の画像出力との間の差として差分画像を判定することとを含むことができる。
【０００５】
さらに別の例では、サンプルの特性を識別するシステムを概括的に説明する。このシステムは、サンプルの表面にわたって磁場を生成するためにサンプルに直流（ＤＣ）または交流（ＡＣ）を結合するように構成された電源を備えることができ、磁場の特性は、サンプルの特性に起因して変化する。ＤＣモードまたはＡＣモードのいずれかで動作することができるこのシステムはまた、サンプルの表面に実質的に隣接して配置された光磁気膜と、光磁気膜に直線偏光光を提供するように構成されたサンプルアナライザとを備えることができる。直線偏光光の少なくとも一部は、反射光として光磁気膜によって反射され得、反射光の面は、直線偏光光が光磁気膜によって反射されるサンプルの位置での磁場の存在に起因して直線偏光光に関して回転される。このシステムはまた、反射光の少なくとも一部の光磁気画像化（ＭＯＩ）を使用してサンプルの画像を取り込むように構成された画像取込みデバイスを含むことができる。
【０００６】
前述の概要は、例示に過ぎず、いかなる形でも限定的であることは意図されていない。上で説明した例示的な態様、実施形態、および特徴に加えて、さらなる態様、実施形態、および特徴が、図面および次の詳細な説明を参照することによって明白になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、サンプルの非破壊評価の例示的システムの図である。
【図２】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、ＤＣモードでのシステムの使用法を示す例示的システムの図である。
【図３】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、直線偏光子およびアナライザを含む図２のシステムの部分を示す図である。
【図４】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、光磁気膜およびサンプルの例を示す図である。
【図５】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、図２の例示的システムの一部を示す図である。
【図６】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、サンプルの表面上の電流経路を示す概念図である。
【図７】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、サンプルの特性を画像化する方法の例示的実施形態を示す流れ図である。
【図８】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、サンプルの特性を画像化する別の方法の例示的実施形態を示す流れ図である。
【図９ａ】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、膜を通る電流結合から生成される自己磁場の例示的分布を示す図である。
【図９ｂ】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、膜を通る電流結合から生成される自己磁場の例示的分布を示す画像である。
【図９ｃ】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、膜を通る電流結合から生成される自己磁場の例示的分布を示すグラフである。
【図１０ａ】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、膜を通る電流結合から生成される自己磁場の別の例示的分布を示す画像である。
【図１０ｂ】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、膜を通る電流結合から生成される自己磁場の別の例示的分布を示す画像である。
【図１０ｃ】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、膜を通る電流結合から生成される自己磁場の別の例示的分布を示すグラフである。
【図１１】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、検出器平面と光磁気層の位置との測定レイアウトを示す概略図である。
【図１２】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、ＡＣモードでのシステムの使用法を示す例示的システムの図である。
【図１３】本明細書で説明される少なくともいくつかの実施形態に従って構成された、サンプルの特性を画像化するように、かつ／または、サンプル内の欠陥もしくは構造的損傷の位置を識別するように構成された例示的コンピューティングデバイスを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付図面を参照する。図面では、文脈がそうではないと規定しない限り、同様の記号が、通常は同様の構成要素を識別する。発明を実施するための形態、図面、および特許請求の範囲で説明される例示的実施形態は、限定的であることを意図されたものではない。本明細書で提示される主題の趣旨または範囲から逸脱せずに、他の実施形態を利用することができ、他の変更を行うことができる。概括的に本明細書で説明され、図面に図示される本開示の態様を、さまざまな異なる構成で配置し、置換し、組み合わせ、分離し、設計することができ、そのすべてが本明細書で明示的に企図されていることが、容易に理解されるであろう。
【０００９】
下の例示的実施形態では、材料の領域の非破壊評価のシステムおよび方法を説明する。例示的実施形態は、２つのモードで機能することができるシステムを含む。第１のモードすなわちＤＣ動作モードでは、システムを、弱い構造的損傷が発生した材料の領域を直接に（位置を間接的に推論するのではなく）画像化するように構成することができる。たとえば、システムを、材料を通して結合された小さいＤＣ電流によって生成される自己磁場を画像化するように構成することができる。動作の第２のモードすなわちＡＣ動作モードでは、システムを、構造的損傷が存在する可能性がある材料の区域を画像化するために渦電流イメージャ（ｅｄｄｙ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｉｍａｇｅｒ）として機能するように適合させることができる。
【００１０】
本明細書で説明するさまざまな実施形態を使用して、複雑なジオメトリ内の損傷を受けた領域の検査およびマッピングを、ポータブルシステムを使用して実行することができる。例示的システムを、将来に亀裂を成長させる可能性が高い材料内の弱い損傷の可能な領域を識別するように構成することができる。このシステムは、電流がシステムを通して駆動される間に、測定されるサンプルを最小限に摂動を与えるためおよび材料内の電流の流れのチャネルをマッピングするために、光磁気画像化技法（ＭＯＩ）を使用する。
【００１１】
ここで図面を参照すると、図１は、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、サンプル１０２の非破壊評価の例示的システム１００である。いくつかの例では、システム１００は、電源１０４、サンプルアナライザ１０８、および／またはプロセッサ１１０などの１つまたは複数の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントを含むことができる。説明される機能のうちの１つまたは複数を、追加の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントに分割することができ、あるいは、より少数の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントに組み合わせることができる。いくつかのさらなる例では、追加の機能コンポーネントおよび／または物理コンポーネントを、図１によって示される例に追加することができる。
【００１２】
電源１０４によって供給される電流を、リード１０６ａ〜ｂを使用してサンプル１０２に／を通して結合することができる。電源１０４を、直流（ＤＣ）、交流（ＡＣ）、またはその両方を供給するように構成することができる。サンプル１０２は、たとえば、導電性（または最小限に導電性）とすることのできる任意のタイプの材料とすることができ、サンプル１０２の分析の前の前処理を全く必要としない。サンプル１０２は、コーティング（たとえば、ペイント）を含むことができ、いくつかの場合に、リード１０６ａ〜ｂは、電流がサンプルに流れることを可能にするために、コーティングを通して下にある表面に電気的に接触することができる。
【００１３】
サンプルアナライザ１０８を、サンプル１０２に／を通して結合された電流によって生成される磁場の特性を測定または検出するように構成することができる。サンプルアナライザ１０８によって測定または検出できる磁場の例示的特性は、磁場の存在、磁場の強さ、および磁場の強さの変化を含む。
【００１４】
プロセッサ１１０を、サンプルアナライザ１０８から出力を受け取るように構成することができ、電流をサンプル１０２に選択的に提供できるように電源１０４を制御するように構成することもできる。プロセッサ１１０を、欠陥または構造的損傷が存在する可能性があるサンプル１０２内の領域を示す、磁場を使用した画像１１２を生成するように構成することもできる。画像１１２を、ディスプレイ（図示せず）に表示することができる。ディスプレイを、たとえばサンプルアナライザ１０８またはプロセッサ１１０内に組み込むことができる。
【００１５】
システム１００のコンポーネントを組み合わせることができ、たとえば、プロセッサ１１０を、電源１０４と組み合わせることができ、電源１０４を、サンプル１０２を配置できるプラットフォームに結合することができる。さらに、サンプルアナライザ１０８を、システム１００をポータブルにすることができるように、プロセッサ１１０および／または電源１０４内に含めるかこれと組み合わせることもでき、サンプルアナライザ１０８がたとえば画像化のためにサンプル１０２の１区域に隣接するように位置決めすることができる。他のコンポーネントをシステム１００内に含めることもできる。
【００１６】
構造的損傷を受けたサンプル１０２内の位置は、サンプル１０２の他の損傷を受けていない領域と比較して、電流の流れに対する増やされた電気抵抗を示す場合がある。したがって、電流は、損傷を受けていない領域内のより低い抵抗と比較して、損傷を有するそのようなより高い抵抗の位置を避ける。これは、損傷を受けた領域の周囲の電流経路の再分配をもたらす可能性がある。その結果、サンプル１０２の表面上の電流経路の分布から生成される自己磁場の分布が、たとえば損傷の付近で変化する可能性がある。プロセッサ１１０を、サンプルアナライザ１０８から出力を受け取るように適合させることができ、電流から生成された自己磁場の分布を識別する空間マップを生成するように構成することができ、この自己磁場の分布は、サンプル１０２内の構造的損傷を有する位置のマッピングを可能にすることができる。
【００１７】
図１のシステム１００を、複数のモードで使用することができる。たとえば、電源１０４を、システム１００が直流（ＤＣ）モードで動作するようにするために、サンプル１０２に直流（ＤＣ）を供給するように構成することができる。その代わりに、電源１０４を、システム１００が交流（ＡＣ）モードまたは渦電流モードで動作するようにするために、サンプル１０２に交流（ＡＣ）を供給するように構成することができる。画像化の一方または両方のモードを使用して、サンプル１０２内またはサンプル１０２の表面内の構造的欠陥および損傷を有する位置の特徴を表し、マッピングすることができる。
【００１８】
図２は、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、ＤＣモードでのシステム２００の使用を例示する例示的システム２００である。いくつかの例では、システム２００は、電源２０４、サンプルアナライザ２０８、プロセッサ２１０、光磁気膜２１２、光源２１４、直線偏光子２１６、ビームスプリッタ２１８、対物レンズ２２０、アナライザ２２２、および画像取込みデバイス２２４など、１つまたは複数の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントを含むことができる。説明される機能のうちの１つまたは複数を、追加の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントに分割することができ、あるいは、より少数の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントに組み合わせることができる。いくつかのさらなる例では、追加の機能コンポーネントおよび／または物理コンポーネントを、図２によって示される例に追加することができる。システム２００を、たとえばポータブルのハンドヘルドステーションとすることができる。
【００１９】
システム２００を使用して、サンプル２０２を通して結合されたＤＣ電流によって生成される磁場を画像化することができる。ＤＣ電流を、リード２０６ａ〜ｂを使用してサンプル２０２の表面上の電気接点（たとえば、ピン）に結合される電源２０４によって供給することができる。
【００２０】
サンプルアナライザ２０８を、サンプル２０２に隣接してまたは実質的に隣接して配置することができ（たとえば、アナライザ２０８を、サンプル２０２から約２ｃｍの距離に近接して配置することができ、光磁気膜を、測定中にサンプル２０２の表面から約０．５ミクロン未満の距離に位置決めすることができる）、プロセッサ２１０に結合することができる。サンプルアナライザ２０８を、サンプル２０２に／を通して結合された電流によって生成される磁場の特性を測定または検出するように構成することができる。サンプルアナライザ２０８によって測定または検出できる磁場の例示的特性は、磁場の存在、磁場の強さ、および磁場の強さの変化を含む。
【００２１】
プロセッサ２１０を、サンプルアナライザ２０８から出力を受け取るように構成することができ、電流をサンプル２０２に選択的に提供できるように電源２０４を制御するように構成することもできる。プロセッサ２１０を、サンプル２０２の表面の構造的損傷または欠陥を示すことができる画像を出力するように構成することができる。
【００２２】
光磁気膜２１２を、測定中にサンプル２０２の上にまたはこれに隣接して配置することができる。サンプルアナライザ２０８は、サンプル２０２の表面に接触して配置する（または押し付ける）か、サンプル２０２に実質的に隣接して配置することができる光磁気膜２１２を含むウィンドウを含むことができる。その代わりに、光磁気膜２１２を、サンプルアナライザ２０８とは別々とすることができ、分析されるサンプル２０２の表面の近くまたはその直接上に配置することができる。
【００２３】
他の例では、サンプルアナライザ２０８は、異なるサイズの光磁気膜を保持するように適合させることができ、画像化されつつある表面との光磁気膜２１２の圧力接触に使用できる、ばねで留められた分離できるマウントを含むことができる。
【００２４】
サンプルアナライザ２０８は、光源２１４（たとえば、ＬＥＤ、白熱電球など）を含むことができる。光源２１４は、約１００ワットの水銀ランプおよび、それに続く、たとえば約５５０ｎｍの波長の光（緑の光）を作るために白色光をフィルタリングするように構成されたフィルタとすることもできる。光源２１４を、直線偏光子２１６を通過させ、ビームスプリッタ２１８によって反射されて対物レンズ２２０に達することができる光を出力するように構成することができる。対物レンズ２２０を、光を光磁気膜２１２に収束させるように構成することができ、無ひずみ対物レンズとすることができ、この無ひずみ対物レンズは、画像化され試験されつつあるサンプル２０２の部分のサイズを光学的に拡大するのを助けることができる。対物レンズ２２０を、たとえば×２．５、×１０、×２０、または×５０など、任意の個数の異なる倍率が可能なものとすることができる。
【００２５】
光を、光磁気膜２１２によって反射することができ、光は、対物レンズ２２０を通り、ビームスプリッタ２１８を通して、アナライザ２２２に戻って通過することができる。アナライザ２２２を通過する光を、画像取込みデバイス２２４で受け取ることができる。画像取込みデバイス２２４を、たとえば画像のさらなる処理のためにプロセッサ２１０に出力するように構成することができる。
【００２６】
画像取込みデバイス２２４を、たとえば５１２×５１２ピクセルを有する電荷結合素子（ＣＣＤ）または約２．６メガピクセル画像取込みデバイスとすることができる。画像取込みデバイス２２４は、光センサまたはピクセルの２次元マトリックスを有するシリコンベースの半導体チップを含むことができる。感光ピクセルは、入来光を電気信号に変換することができる。画像取込みデバイス２２４内では、各ピクセルからの電気信号を、各ピクセルからの電気信号がピクチャに変換されるときに、ディジタル化し、グレイスケール値に変換することができる。画像取込みデバイス２２４を、たとえば１２ビットまたは１６ビットの画像取込みデバイス（たとえば、２１２個または２１６個の濃淡のレベルを表示するため）とすることができる。画像取込みデバイス２２４は、たとえば約５５０ナノメートルの波長で約５０％超の電気信号に変換される入来光のパーセンテージを測定するために、高い量子効率を有することができる。
【００２７】
図３に、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、直線偏光子２１６およびアナライザ２２２を含むシステム２００の部分を示す。直線偏光子２１６は、偏光されていない光の光ビーム２２６を受け取り、直交面に沿った振動を吸収しながら単一の面内で均一に振動する光を透過させるように構成される。直線偏光子２１６を、ポリマベースの膜（たとえば、ポラロイド（登録商標）フィルム）とすることができる。偏光されていない光が直線偏光子２１６に入射するとき、出てくる光は、直線偏光になっている。
【００２８】
アナライザ２２２も、膜直線偏光子であるが、アナライザ２２２の膜を、円形ホルダの中心を通る軸の回りで回転するように構成できる円形ホルダに取り付けることができる。このホルダを回転することによって、アナライザ２２２の偏光面を、直線偏光子２１６の偏光面に対して直交させることができる。直線偏光子２１６およびアナライザ２２２の偏光面を、たとえば、相互に直交するように保つことができる。アナライザ２２２に入ってくる入射光が、アナライザ２２２に対して直交する面に偏光される場合には、アナライザ２２２から出力される光のわずかなまたは０の出力（またはほぼ０の強度）が達成される。
【００２９】
図２のシステム２００を使用して、金属表面上の電流経路の空間分布を画像化することができる。サンプル２０２を通して結合された電流のたどる経路を画像化するために、ＤＣ電流によって生成される磁場が、画像化される。この磁場を、自己磁場と称する場合がある。たとえば、サンプル内の電流経路の分布は、サンプル２０２の表面にわたって自己磁場の分布（Ｂｚ（ｘ，ｙ））を作成する。自己磁場の分布Ｂｚ（ｘ，ｙ）は、サンプル２０２の異なる位置でのファラデー回転強度の分布（Ｉ（ｘ，ｙ））を意味する。ＭＯＩを用いて空間強度分布Ｉ（ｘ，ｙ）を取り込むことは、自己磁場分布Ｂｚ（ｘ，ｙ）に関する情報をもたらし、この情報は、電流経路がサンプル２０２にわたってどのように分布するのかに関する情報をもたらす。
【００３０】
ある種の材料は、磁場の存在の下で、それらを通過する直線偏光光の面を回転する。この現象を、ファラデー効果と称する。図２に、一例を示す。約５５０ナノメートルの波長の非コヒーレント光源とすることができる光源２１４を、直線偏光子２１６を使用して直線偏光することができる。入射直線偏光光を、検査されるサンプル２０２の表面に隣接して位置決めされた光磁気膜２１２の表面によって反射することができる。光磁気膜２１２は、ビスマスをドーピングされたイットリウム鉄ガーネット単結晶膜（Ｂｉ：ＹＩＧ）とすることができる。そのような光磁気膜は、弱い磁場の存在の下でファラデー回転を生じる材料である。光磁気膜２１２は、サンプル２０２の光が反射される位置に存在する局所磁場（Ｂｚ）に比例する量（θＦ）だけ入射光ビームの偏光面を効果的に回転する。反射された光は、アナライザ２２２を通して画像取込みデバイス２２４に入る。
【００３１】
概して、光のうちのファラデー回転された部分は、アナライザ２２２を通過するが、実際には、光のうちの実質的にファラデー回転された少ない部分も、アナライザ２２２を通過する可能性がある。たとえば、戻って図３を参照すると、アナライザ２２２の偏光面を、直線偏光子２１６の偏光面に対して直交させることができ、その結果、アナライザ２２２に入ってくる入射光がアナライザ２２２に対して直交する面に偏光される場合に、アナライザ２２２から出力される光のわずかなまたは０の出力（または０強度）が達成されるようになる。したがって、光に対して、光磁気膜２１２によって、直線偏光子２１６によって回転された光をオフセットするための回転がなされない場合は、画像取込みデバイス２２４は光を受け取れなくなる。したがって、入射光を、サンプル２０２の位置に存在する局所磁場（Ｂｚ）に起因して光磁気膜２１２によって回転することができ、そこで、反射光はアナライザ２２２を通過して画像取込みデバイス２２４に入る。
【００３２】
図４は、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、光磁気膜２１２およびサンプル２０２の例示である。光磁気膜２１２は、サンプル２０２と接触して図示されているが、光磁気膜２１２およびサンプル２０２は、試験中に接触していてはならない。光磁気膜２１２は、ガリウム−ガドリニウム−ガーネット（ＧＧＧ）基板層２４０上に成長された、ビスマスをドーピングされたイットリウム鉄ガーネット膜（ＹＩＧ）２４２とすることができる。ＹＩＧ膜２４２の下には、アルミニウムの反射ミラー層２４４がある。光磁気膜２１２は、他の層をも含むことができる。
【００３３】
図４に示されているように、直線偏光光は、光磁気膜２１２に入射し、光磁気膜２１２によって反射される。光磁気膜２１２を通る偏光光の各通過時に、初期偏光を、（サンプル２０２から放たれる）印加される磁場（Ｂ）によって決定される方向に回転することができる。ミラー２４４を使用することによって、光がこれらの層を２回トラバースする二重通過ジオメトリを達成することができ、これによって、回転感度が、たとえば２倍高められる。他の実施形態では、ミラー２４４層を省略することができる。
【００３４】
ＹＩＧ膜２４２は、厚さ（ｄ）（たとえば、約６マイクロメートルなど）を有することができ、ＧＧＧ基板層２４０上に堆積されるかこれに結合される。光磁気膜を、その磁場Ｂｚ（ｘ，ｙ）がマッピングされつつあるサンプルに非常に近接して配置することができる。光ビームは、ＹＩＧ膜２４２上のミラー２４４に起因して、サンプル２０２の表面と直接に相互作用しないまたは接触しない可能性がある。したがって、光ビームは、たとえば、図４に示されているように、ミラー２４４によって反射される可能性がある。しかし、直線偏光光の面は、たとえば、直線偏光光がミラー２４４によって反射されうるサンプル２０２の位置の磁場の存在の下で回転することができる。
【００３５】
したがって、入ってくる入射光を、印加された磁場（Ｂ）によって決定される方向で反射することができ、この反射光は、たとえば直線偏光子２１６に直交する偏光面を有する図２のアナライザ２２２を通過することができる。
【００３６】
図５に、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、図２の例示的システム２００の一部を示す。ビームスプリッタ２１８を、部分的に銀めっきされた鏡面とすることができ、この鏡面は、入射光の約５０％の反射率および約５０％の透過率を有する。部分透過の結果として、光の一部を、ビームスプリッタ２１８で部分的に反射することができ、光の一部を、画像取込みデバイス（図示せず）に透過させることができる。使用される光は、画像取込みデバイスに透過される光が画像化のために十分になるようにするために、十分に強い強度を有するものとすることができる。
【００３７】
したがって、一実施形態では、試験されつつある材料によって反射される光の約５０％が、ビームスプリッタ２１８を通して画像取込みデバイスに達する。他の実施形態では、ビームスプリッタ２１８に使用される材料に依存して、５０％より多いまたはより少ない光が、画像取込みデバイスに達することができる。したがって、画像取込みデバイスに達する光の所望の強度に基づいて、ビームスプリッタ２１８の材料をそれ相応に選択することができる。
【００３８】
戻って図２を参照すると、アナライザの後の光（Ｉ（ｘ，ｙ））の回転された偏光されたビームの強度分布（Ｉ（ｘ，ｙ）∝［Ｂｚ（ｘ，ｙ）］２）は、画像取込みデバイス２２４（たとえば、５５０ナノメートルで約５０％などの高い量子効率を有する）によって取り込まれ、これは、サンプル２０２の表面にわたる局所場分布（Ｂｚ（ｘ，ｙ）））の直接２次元視覚化を可能にする。
【００３９】
画像化に使用される光磁気膜２１２を、約複数インチ×複数インチの直径のインジケータ膜のウェハから約複数ミリメートル（ｍｍ）×複数ミリメートルのサイズで構成することができる。光磁気膜２１２の小さい表面積は、たとえば約複数ミリメートル×複数ミリメートルに光磁気的に画像化できる最大面積に対する上限をセットする。しかし、光磁気膜２１２を、より小さい寸法またはより大きい寸法すなわち、たとえば複数センチメートル×複数センチメートルにカットして、光磁気画像化のより大きい視野を（より少数の拡大レンズの使用と一緒に）達成することができる。より大面積の光磁気材料の使用およびシステム２００の視野の増加は、より大きいサイズの欠陥（たとえば、約２〜３センチメートルの範囲内のサイズ）ならびにより小さい欠陥（２〜３ｍｍから２〜３ミクロンのサイズの範囲に及ぶ）の検出を可能にする。したがって、低倍率レンズおよび高倍率レンズを使用して、サイズにおいて２〜３センチメートルの特徴から２〜３ミクロンスケールのサイズを有する特徴にズームすることによる特徴の光磁気画像化を可能にすることができる。
【００４０】
ファラデー回転された光強度を取り込む画像取込みデバイス２２４を、プロセッサ２１０にインターフェースすることができ、プロセッサ２１０を、電源２０４に同時にインターフェースすることもできる。プロセッサ２１０を、サンプル２０２を通してＤＣ電流を送るように電源２０４をトリガするように構成することができ、画像取込みデバイス２２４を、流れる電流によって生成される自己磁場分布によって変更された光強度のＭＯＩ画像を取り込み始めるために、プロセッサ２１０によって同時にトリガする（またはほぼ同時にトリガする）こともできる。ＭＯＩ自己磁場画像化を介して明らかにされた電流のたどる電流経路に関する情報を使用して、構造的損傷を有する表面上（または表面下）の局所領域をマッピングすることができる。
【００４１】
図６は、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、サンプル２０２の表面上の電流経路を示す概念図である。たとえば、ＤＣ電流は、正端子２５０でサンプル２０２に結合され、サンプル２０２の表面にわたってトラバースし、負端子２５２で出ることができる。構造的損傷を有する、サンプル２０２の表面内の領域は、金属より高い電気抵抗特性を局所的に有する可能性がある。たとえば、領域２５４（図６では陰付きで図示）は、あるタイプの構造的損傷を有する可能性があり、ＤＣ電流に対するより高い電気抵抗を提供する。この例では、損傷を有する領域２５４は、約０．５マイクロメートル（１０−６メートル）以上の寸法を有する可能性がある。より高い電気抵抗は、損傷を有する領域２５４が、微細な亀裂、欠陥、または変化する密度および組成（疲れ加重、酸化、湿気または化学に関連する腐蝕その他に起因する）を有する可能性があるという事実に起因する。
【００４２】
局所的なより高い抵抗は、電流が最小抵抗の経路をたどるので、金属表面にわたって流れる電流経路の変更につながる可能性がある。疲労がない隣接する領域に起因する、疲労を有する領域の付近（すなわち領域２５６）内の電流経路の変化は、構造的損傷を有する領域２５６の付近の自己磁場分布を変更する。損傷を有する領域２５６の付近の変更された自己磁場は、サンプル２０２内の損傷の領域をマッピングするために画像化される。
【００４３】
正端子２５０および負端子２５２を使用して、ＤＣ電流を、材料を通る指定された事前定義の方向で駆動することができ、電流の強さも、事前に定義され、制御される。したがって、一例では、構造的損傷を有する領域の自己磁場ＭＯＩ画像およびマッピングからの情報の解釈に関係する曖昧さを除去することができる。
【００４４】
画像化の深さは、材料内の特定の深さを流れる電流によって生成される磁場の強さに依存する。磁場感知要素（たとえば、光磁気インジケータ膜）が、画像化される材料の表面に配置されるので、この膜は、材料の表面の下約２〜３ミクロンの深さまでを流れる電流から生成された場に敏感である。より大きい深さの感度のために、より大きいプロービング電流を材料を通して送ることができ、その結果、より大きい電流が、材料内部のより大きい深さを流れるようになる。
【００４５】
いくつかの実施形態では、サンプル２０２を通して結合されるＤＣ電流を、約数十アンペア程度とすることができる。大電流（たとえば、約１０Ａｍｐ）は、電流が分布するサンプル２０２の表面にわたって分布する強い自己磁場（たとえば、２０〜３０ガウス程度）を生成する。強い自己磁場を、ＭＯＩ技法を使用する実施形態を用いて画像化することができ、これは、材料の表面の下約２００〜３００ミクロンの深さ感度をもたらすことができる。材料の表面内部の深くを流れる大電流からの表面に存在する強い場は、材料の表面上の光磁気材料によって画像化されるはずである。しかし、大電流は、材料内の加熱効果が、マッピングされつつある損傷の領域に影響し、これを変更する可能性がある熱応力を引き起こすなど、短所を有する可能性がある。さらに、大電流の使用は、些細な損傷（損傷を有しない隣接する領域と比較した導電率の小さい変動）を有する区別する領域を、突き止めにくくする可能性がある。たとえば、多くの場合に、亀裂に成長しようとしている領域は、損傷のない領域と比較して、局所電気抵抗の小さい変化を有する可能性がある。金属表面の損傷を受けていない領域では、自己磁場信号が非常に大きくなり、たとえば、わずかな損傷を有する領域の付近での変更された電流経路に起因する自己磁場の些細な変動が、（たとえば、大きい背景自己磁場信号に起因して）システム２００によって気付かれない可能性がある。
【００４６】
他の実施形態では、わずかな損傷の領域を敏感にプローブできるために、損傷を受けていない領域からのすべての背景自己磁場信号が小さいままになるようにするために、小さいＤＣ電流を使用することができる。たとえば、２〜３ミリ（１０−３）アンペア程度の小さいＤＣ電流を使用することができ（たとえば、約１ｍＡから約１００ｍＡ）、深さ感度を、サンプルの表面の下約２０〜３０ミクロンまでとすることができる。ＤＣ電流の強さの局所変動の検出に加えてまたはその代わりに、システム２００は、画像内の光コントラスト変動を敏感に検出して、電流経路の変動を検出し、これによって、材料内の構造的損傷を有する領域の識別を可能にすることができる。システム２００を使用して、損傷についてさまざまな材料を調査することができる。
【００４７】
深さに敏感な画像化について、当初に、画像化を、小さいＤＣ電流を使用して実行して、材料の表面から約２０〜３０ミクロンの深さ以内で発生する欠陥／損傷を探すことができる。ＤＣ電流を徐々に増やすことができ、その結果、たとえば材料の異なる深さでの情報を画像化する感度が、達成されるようになる。
【００４８】
したがって、一例では、ＤＣ動作モードで、電流経路の小さい変化を検出して、亀裂などの物理的損傷に発展する可能性がある弱い構造的変化の始まりまたは構造的損傷の始まりに起因する、サンプルの局所プロパティの小さい変化を識別することができる。一例では、システム２００を、十分な空間分解能を伴って、約２〜３ミリメートル（または、より大面積の光磁気インジケータ膜を使用して数センチメートル）から約１／２マイクロメートル範囲までの範囲のサイズを有する疲労または亀裂の領域を検出するように構成することができる。
【００４９】
画像化される材料の表面またはその近くに光磁気膜２１２を配置するために、表面準備はほとんどまたは全く必要ではない。材料の表面状態が、汚染または、直接には微細な亀裂、粒子構造の転位、もしくは他のタイプの損傷ではない可能性がある不完全を含む場合に、検出の偽陽性が生じる可能性がある。しかし、システム２００は、光磁気膜２１２がない状態で高倍率偏光光学顕微鏡として機能する。その結果、高倍率光学顕微鏡法を用いて、材料の表面の不完全を、システム２００の顕微鏡配置を用いる光学検査を介して識別することができる。さらに、材料内の結晶欠陥（たとえば、刃状転位または双晶境界など）は、光の偏光に影響する複屈折効果を生じる。したがって、光磁気膜２１２なしのシステム２００は、材料内のそのような欠陥を検出することができる。
【００５０】
さらに、亀裂を、ある領域から得られた光磁気画像と隣接する領域から得られた光磁気画像との間の類似性および相違を比較することによって、さらに識別または検証することができる。亀裂とは異なって、自然に発生する材料の表面上の不完全は、材料の表面上の各所で発生する可能性が高い。関心領域の光磁気画像との、関心領域の周囲の光磁気画像の比較によって、光磁気画像内で観察される特徴を、たとえば、損傷に起因するものとして見分けることができる。
【００５１】
さらに、亀裂または損傷に起因する電流経路の変化は、表面上の不完全に起因して観察される可能性があるものより強い。したがって、光磁気画像内のコントラストの差は、たとえば、金属表面上の不完全に起因するよりも、亀裂に起因してより強くなる可能性がある。
【００５２】
戻って図２を参照すると、動作時に、一実施形態では、光磁気画像を、ＤＣ電流が材料を通して駆動された状態で画像取込みデバイス２２４によって取り込み、複数の取り込まれた画像にまたがって平均をとることができる。
【００５３】
図７に、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、サンプルの特性を画像化する（たとえば、サンプルの光磁気画像の生成など）方法７００の例示的実施形態の流れ図を示す。本明細書で開示されるこれおよび他のプロセスおよび方法について、流れ図が、本実施形態の１つの可能な実施態様の機能性および動作を示すことを理解されたい。これに関して、各ブロックは、プロセスの特定の論理機能またはステップを実施するためにそのプロセスによって実行可能な１つまたは複数の命令を含むモジュール、セグメント、またはプログラムコードの一部を表すことができる。そのプログラムコードを、たとえばディスクまたはハードドライブを含むストレージデバイスなど、任意のタイプのコンピュータ可読媒体に格納することができる。コンピュータ可読媒体は、たとえば、レジスタメモリ、プロセッサキャッシュ、およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの短い時間期間の間にデータを格納するコンピュータ可読媒体など、非過渡的コンピュータ可読媒体を含むことができる。コンピュータ可読媒体は、たとえば読取り専用メモリ（ＲＯＭ）、光ディスク、磁気ディスク、コンパクトディスク読取り専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）など、二次または永続長期ストレージなどの非過渡的媒体をも含むことができる。コンピュータ可読媒体は、任意の他の揮発性または不揮発性のストレージシステムとすることもできる。コンピュータ可読媒体は、たとえば、コンピュータ可読記憶媒体または有形のストレージデバイスと考えることができる。
【００５４】
さらに、図７の各ブロックは、プロセス内の特定の論理機能を実行するように配線される回路網を表すことができる。当業者によって理解されるように、用いられる機能性に依存して、実質的に同時にまたは逆の順序でを含めて、図示されまたは議論されるものとは外れた順序で機能を実行できる代替実施態様は、本開示の例示的実施形態の範囲内に含まれる。
【００５５】
方法７００は、ブロック７０２、７０４、７０６、および／または７０８のうちの１つまたは複数によって示される１つまたは複数の動作、機能、またはアクションを含むことができる。ブロックが、順次順序で示されているが、これらのブロックを、並列に、および／または本明細書で説明されるものとは異なる順序で実行することもできる。また、所望の実施態様に基づいて、さまざまなブロックを、より少数のブロックに組み合わせ、追加のブロックに分割し、かつ／または除去することができる。
【００５６】
方法７００の処理は、ブロック７０２「サンプルを通してＤＣ電流を結合する」で始まることができる。ブロック７０２に、ブロック７０４「サンプルの表面にわたって磁場を生成する」が続くことができる。ブロック７０４に、ブロック７０６「サンプルの表面に実質的に隣接して配置された光磁気膜に直線偏光光を供給する」が続くことができる。ブロック７０６に、ブロック７０８「光磁気膜から反射された光の光強度の画像を取り込む」が続くことができる。
【００５７】
最初に、ブロック７０２に示されているように、ＤＣ電流をサンプルを通して結合する。たとえば、ＤＣ電流を、サンプル上の正端子および負端子を使用して、事前に定義され制御された方向でサンプルを通して結合することができる。サンプルが損傷（たとえば、亀裂）を有する領域では、これらの領域内の抵抗が、損傷を有しない領域内より高い。したがって、ＤＣ電流は、材料を通して流れるとき、最低抵抗の区域を通して流れる。その結果、ＤＣ電流は、損傷のない区域を通して結合し、欠陥を有する区域を避ける。ＤＣ電流は、たとえば、欠陥の領域の回りで曲がる。
【００５８】
ブロック７０４に示されているように、サンプルへのＤＣ電流の注入の後に、磁場が、直流に基づきサンプルの表面にわたって生成される。ブロック７０６に示されているように、直線偏光光を、光磁気膜に供給することができ、この光磁気膜は、サンプルの表面に実質的に隣接して配置され、直線偏光光は、光磁気膜によって反射される。
【００５９】
次に、ブロック７０８に示されているように、光磁気膜によって反射された光の光強度の画像が取り込まれる。たとえば、直線偏光光の面は、直線偏光光が光磁気膜によって反射されるサンプルの位置での磁場の存在の下で回転される。たとえば、回転された直線偏光光を画像取込みデバイスによって画像内に取り込むことを可能にするために、回転された直線偏光光を、特定の偏光の光を通す（または実質的に通す）要素を通して供給することができる。
【００６０】
したがって、ＭＯＩ技法の画像を使用して、ファラデー回転された（θＦ＝２ＶｄＢｚ）直線偏光光強度（Ｉ（θＦ）∝Ｂｚ２）を画像化することによってＢｚ（ｘ，ｙ）を測定することができる。連続するＭＯＩ画像を、たとえば約１フレーム毎秒（ｆｐｓ）または約３０ｆｐｓから約１００ｆｐｓなどより高速のフレームレートで同期して取り込むことができる。複数の画像にまたがって画像の平均をとって、結果を得ることができる。
【００６１】
サンプルが平坦ではない表面を含む実例では、平坦ではない平面を、近似的に、より小さい平坦な表面の合計と解釈することができる。たとえば、不規則な表面を構成する小さい平坦な領域を光磁気画像化し、そのような画像のすべてを組み合わせることによって、不規則な表面の光磁気画像またはマップを構成することができる。さらに、欠陥が表面上で識別される区域で、システムは、オプションで、たとえばその位置をマークするためにレーザを含むことができる。
【００６２】
別の実施形態で、光磁気画像を、第１の方向で材料を通して駆動されるＤＣ電流を用いて画像取込みデバイス２２４によって取り込むことができ、その後、光磁気画像を、第１の方向とは反対の第２の方向で材料を通して送られた（第１の方向で駆動された電流と同一の強さの）ＤＣ電流を用いて取り込むことができる。ＤＣ電流の大きさは、たとえば２〜３ミリ（１０−３）アンペア程度など、小さいものとすることができる。その後、２つの反対の電流方向から得られた光磁気画像の２セットの間の相違を計算して、差画像をもたらすことができる。最終的な差分画像は、たとえば、取り込まれた複数の異なる画像にわたって平均をとることによって得ることができる。
【００６３】
図８に、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、サンプルの特性を画像化する（たとえば、サンプルの光磁気画像の生成など）別の方法８００の例示的実施形態の流れ図を示す。方法８００は、ブロック８０２、８０４、８０６、８０８、８１０、８１２、８１４、および／または８１６のうちの１つまたは複数によって示される１つまたは複数の動作、機能、またはアクションを含むことができる。ブロックが、順次順序で示されているが、これらのブロックを、本明細書で説明されるものとは異なる順序で実行することができる。また、所望の実施態様に基づいて、さまざまなブロックを、より少数のブロックに組み合わせ、追加のブロックに分割し、かつ／または除去することができる。
【００６４】
方法８００の処理は、ブロック８０２「第１の方向でサンプルを通してＤＣ電流を結合する」で始まることができる。ブロック８０２に、ブロック８０４「画像を取り込み、格納する」が続くことができる。ブロック８０４に、ブロック８０６「画像を合計する」が続くことができる。ブロック８０６に、ブロック８０８「第１の方向とは反対の第２の方向でサンプルを通してＤＣ電流を結合する」が続くことができる。ブロック８０８に、ブロック８１０「画像を取り込み、格納する」が続くことができる。ブロック８１０に、ブロック８１２「画像を合計する」が続くことができる。ブロック８１２に、ブロック８１４「画像の２つの合計を使用して差分画像を計算する」が続くことができる。ブロック８１４に、ブロック８１６「差分画像の平均を計算する」が続くことができる。
【００６５】
当初に、ＤＣ電流は、ブロック８０２に示されているように、第１の方向でサンプルを通して結合される。たとえば、サンプル内へのＤＣ電流の注入の後に、磁場が、直流に基づきサンプルの表面にわたって生成され、直線偏光光を、サンプルの表面に実質的に隣接して配置された光磁気膜に供給することができ、直線偏光光は、光磁気膜によって反射される。
【００６６】
次に、ブロック８０４に示されているように、光強度のｍ個の画像を取り込み、格納する。光磁気膜によって反射された光の光強度の画像を、取り込むことができる。次に、ブロック８０６で、ｍ個の画像を合計する。たとえば、各後続の画像が取り込まれた後に、画像を、前に取り込まれた画像に加算することができ、２つの画像の合計を、第１の画像が格納されたメモリ内の同一位置に上書きすることができる。画像の合計は、サンプルを通して結合された電流の影響の合計（たとえば、
【００６７】
【数１】
2013544352.tif 000003
）と考えることができる。
【００６８】
次に、ブロック８０８に示されているように、ＤＣ電流の強さを同一に保ちながら、ＤＣ電流の方向を、第１の方向に関して逆転し、（たとえば、第１の方向とは反対の方向で）ＤＣ電流をサンプルを通して結合する。やはり、ブロック８１０および８１２に示されているように、ｍ個の画像を取り込み、格納し、合計する（たとえば、
【００６９】
【数２】
2013544352.tif 000004
）。その後、ブロック８１４に示されているように、差分画像を計算することができる。差分画像を、
【００７０】
【数３】
2013544352.tif 000005
として得ることができる。代替案では、たとえば、合計された画像のそれぞれの平均値の間の差を得ることができる。
【００７１】
ブロック８１６に示されているように、複数の差分画像にまたがって差画像の平均をとることができる。たとえば、複数の差分画像を、ブロック８０２〜８１４のプロセスを繰り返すことによって入手して、ｎ個の差分画像を得ることができる。平均をとられた差分画像は、
【００７２】
【数４】
2013544352.tif 000006
とすることができ、たとえば、ファラデー回転された光強度のコントラストの小さい変動を検出するために高い信号対雑音比（ＳＮＲ）を含む可能性がある。ファラデー回転された光のコントラストの小さい変動を使用して、電流経路内の変化を画像化することができる。
【００７３】
図９ａ〜ｃは、ＭＯＩでの薄いアルミニウム膜を通して結合された１００ｍＡ電流から生成された自己磁場の例示的分布を示す例示の図である。図９ａは、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、それを通して１００ｍＡ電流が結合される約０．６ｍｍ幅の薄いアルミニウム膜を示す。
【００７４】
図９ｂに、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、膜にわたる光磁気強度（Ｉ（ｘ，ｙ））（たとえば、ファラデー回転された光の強度）の画像を示す。図９ｂでは、明るい領域９０２が、膜の一方のエッジ（たとえば、右エッジ）を示し、暗い領域９０４が、膜の他方のエッジ（たとえば、左エッジ）を示し、灰色の陰影の勾配９０６が、明るい領域９０２から暗い領域９０４へトラバースし、または薄い膜を通してトラバースする。この画像内の明暗のコントラストは、薄い膜を通して流れる電流によって生成される自己磁場に対応する。前に述べたように、画像内の最も明るいコントラストおよび最も暗いコントラストは、薄いアルミニウム膜の２つのエッジにわたって得られる。明るい領域９０２から暗い領域９０４へ移動すると、コントラストは、徐々に減衰し、膜エッジから遠い距離での膜の内部を流れる電流に起因するわずかなまたは０の正味自己磁場値に対応する公称灰色値に達する。
【００７５】
図９ｃは、アルミニウム薄膜にわたる自己磁場分布の例示的グラフを示す。このグラフでは、滑らかな実線は、アルミニウム薄膜にわたって均一に分布するＤＣ電流によって生成される自己磁場分布の計算（ビオサバールの法則を使用する直線電流搬送ストリップに関する）であり、他の線は、測定値または観測された値である。この例では、ＭＯＩを使用して得られたデータとの計算されたＢｚ（ｘ）挙動の類似性の近さがある。ストリップの左エッジの明るい領域９０２は、このグラフでＢｚ値が約１Ｇであるところに示され、アルミニウム薄膜の右エッジの暗い領域９０４は、このグラフＢｚ値が約−１Ｇであるところに示されている。たとえば、図９ｂ内の画像の中央付近で互いに隣接する明るい領域９０２および暗い領域９０４は、図９ｃのグラフ内の±Ｂｚの最大値に対応する。明るい領域９０２および暗い領域９０４の反対側では、磁場が減衰する（〜１／ｒ２）。
【００７６】
膜内の構造的損傷の画像を示すために、意図的に生成された構造的に損傷を受けた領域を、薄膜内に作った。２つの同心円の間に閉じ込められた円形リングの構造的損傷を、薄膜内に作った。このリングの外径は、約１００ミクロンであり、このリングの内径は、約９９．９ミクロンである。２つの同心円の間の０．１ミクロン幅リング領域内のアルミニウム薄膜表面の最上層に、収束イオンビームミリングマシン（ＦＩＢ）を使用して損傷を与えた。図１０ａは、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、アルミニウム膜内に作られた損傷領域の例示的走査型電子顕微鏡画像である。
【００７７】
図１０ｂ〜ｃは、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、構造的損傷を有する薄いアルミニウム膜を通る約１００ｍＡ電流結合から生成される自己磁場の例示的分布を示す図を含む。図１０ｂは、円形の損傷を与えられた領域の付近の薄膜にわたる光磁気強度（Ｉ（ｘ，ｙ））の画像である。図１０ｂの挿入部分に、アルミニウムストリップが、損傷および膜の下から上への電流の流れと共に示されている。円形リング領域に沿った自己場分布１００２も、アルミニウム膜内の損傷と共に示されている。自己場分布１００２は、電流が欠陥に起因して変化した領域である。欠陥から離れた膜の領域では、アルミニウム膜（幅０．６ｍｍの）の左右のエッジに対応する明るいエッジ１００４、暗いエッジ１００６、および灰色フィールド１００８があり、これは、図９ｂの損傷を受けていない薄膜に見られるコントラストに類似する。欠陥領域の近くでは、損傷区域の自己場分布１００２が、アルミニウム膜エッジの明るい領域１００４および暗い領域１００６と比較して逆の順番で観察される暗い領域および明るい領域の別のセットを作る。したがって、損傷を有する領域１００２を、この画像内で識別することができる。さらに、図９ｂの画像を、図１０ｂの画像と比較して、差を識別し、損傷を含む可能性がある区域を識別することができる。
【００７８】
図１０ｃに、損傷を有するアルミニウム薄膜にわたる自己磁場分布の例示的グラフを示す。損傷を受けた領域の周囲の自己磁場の性質は、損傷から離れた領域内の自己磁場分布とは異なる。損傷を受けた領域の周囲の自己磁場は、損傷を受けた区域から離れた均一に分布する電流経路とは異なる、損傷を受けた領域の周囲の電流経路の分布に起因する。たとえば、電流は、損傷を有する領域の周囲で２つの経路に分かれ、２つの経路は、その後、損傷を有する領域から離れて単一の均一な流れ経路に再び一緒になる。損傷を受けた領域付近の各流れ経路は、左側で明るいコントラスト、右側で暗いコントラストを生成する。損傷を受けた領域の近傍で２つの二股に分かれた電流経路によって生成される明るいコントラストおよび暗いコントラストのシーケンスの組合せは、損傷の付近での明るいコントラストおよび暗いコントラストの変更されたシーケンスを作る。磁場は、図９ｃに示されたグラフと比較して、１Ｇおよび−１Ｇの追加のスパイクを有するものとして図１０ｃのグラフに示されている。追加のスパイクは、画像内の２つの新しいコントラスト変化に対応する。
【００７９】
亀裂または損傷に起因する電流経路の変化は、（損傷を有する領域ではなく）金属表面上の不完全さにより作られる可能性があるものより強い、光磁気画像内のコントラスト差を作る。たとえば、アルミニウム膜は、不完全を有した可能性があるが、電流分布によって生成される自己場の光磁気画像内では、コントラスト変動が、欠陥または損傷がアルミニウム膜内で作成された領域の付近を流れる電流の経路の変化に起因して発生する。画像内の損傷の領域から離れると、類似するコントラスト変化が膜内の不完全に起因して実質的に存在する領域はない。不完全は、光磁気信号の雑音または波動につながる可能性があるが、損傷に起因して作成されたものに似た画像のコントラストの主要な変動を引き起こす可能性は低い。しかし、不完全が、存在し、光磁気画像内の大きいコントラスト変動を作る場合には、そのような区域は、たとえば、将来の亀裂または疲労の成長の可能な源としてさらに調査することのできる領域である。
【００８０】
表面の形状および構成も、画像化プロセスに影響する可能性がある。すべての不規則な表面を、より小さい平坦な表面の合計として近似的に構成することができる。表面が、変形を伴って非常に不規則である場合に、そのような不規則な表面が、画像化するのがむずかしい場合がある。しかし、不規則な表面が、約２〜３ミリメートル×２〜３ミリメートルの面積の平坦な表面領域を有する場合には、不規則な表面を、小面積（すなわち、約２〜３ｍｍ×２〜３ｍｍの）を有する光磁気インジケータ膜要素を使用して画像化することができる。不規則な表面を含む小さい平坦な領域を光磁気画像化し、すべてのそのような画像を組み合わせることによって、不規則な表面の光磁気画像またはマップを構成することができる。
【００８１】
表面の光磁気画像を計算または生成した後に、光磁気画像内の明るいコントラストおよび暗いコントラストの変動として構造的疲労／損傷を有する材料の領域の周囲の電流経路または電流パターンの変化を識別することによって、構造的疲労／損傷を含む領域または区域を識別することができる。一例では、磁場分布の画像を数値的に反転して、電流分布を判定することができる。
【００８２】
図１１は、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、検出器平面と光磁気層の位置との測定レイアウトの概略表現である。一例では、検出器平面を、サンプルアナライザ２０８が存在する平面とすることができ、光磁気層は、図２の光磁気膜２１２である。
【００８３】
サンプル上の点を、座標（ｘ，ｙ）によって決めることができ、サンプルにわたって流れる電流に起因して、磁場分布が、サンプルにわたって生成される。サンプルにわたる磁場分布は、Ｂ（ｘ，ｙ）であり、磁場分布Ｂ（ｘ，ｙ）を作る、サンプルにわたる電流分布ｊ（ｘ，ｙ）を計算することができる。サンプルを、複数の部分に分割することができ（たとえば、より小さいサイズの部分は、より高い分解能の計算をもたらす）、各部分の中心で、平均Ｂ（ｘ，ｙ）を記録する。したがって、表面全体にわたる磁場分布Ｂ（ｘ，ｙ）を、行列Ｂによって記述することができ、この行列の各要素は、サンプルの特定の部分でのＢ（ｘ，ｙ）の値に対応する。光磁気画像を使用して、サンプルにわたる局所磁場分布を測定して、行列Ｂを判定することができ、ＣＣＤを使用して画像を取り込んで、画像を、部分、たとえばＣＣＤピクセルに分割することができる。たとえば、一実施形態では、画像は、５１２×５１２ピクセル（たとえば、小さい正方形）を含むことができる。
【００８４】
一例では、所与の磁場分布から電流パターン分布を抽出するために、数値逆畳込みアルゴリズムを使用することができる。光磁気（ＭＯ）画像は、磁場のｚ成分の分布を与え、電流パターン分布を判定するために、ビオサバールの法則を逆転して、ＭＯ画像化から得られた磁場分布を電流密度分布に変換することができる。
【００８５】
図１１に示された測定ジオメトリの概略を使用すると、サンプルを通る電流密度
【００８６】
【数５】
2013544352.tif 000007
の流れは、自己場
【００８７】
【数６】
2013544352.tif 000008
を、任意の位置
【００８８】
【数７】
2013544352.tif 000009
で誘導し、これをビオサバールの法則によって表すことができる
【００８９】
【数８】
2013544352.tif 000010
【００９０】
２Ｄ電流パターンを、スカラ場ｇに関して
【００９１】
【数９】
2013544352.tif 000011
と書くことができる。
【００９２】
式１に式２を代入し、ベクトルアイデンティティ（ｖｅｃｔｏｒ  ｉｄｅｎｔｉｔｙ）を使用して、サンプルの自己場を、
【００９３】
【数１０】
2013544352.tif 000012
と表すことができ、ここで、
【００９４】
【数１１】
2013544352.tif 000013
である。
【００９５】
式（３）は、２次元電流分布
【００９６】
【数１２】
2013544352.tif 000014
の自己場を、単位強さの磁気双極子モーメントの空間分布に分解できることを示す。
【００９７】
【数１３】
2013544352.tif 000015
を
【００９８】
【数１４】
2013544352.tif 000016
によって置換し、ｓを
【００９９】
【数１５】
2013544352.tif 000017
によって置換する（図１１に示されているように）（ここで、ｄは、サンプルと検出器との間の距離であり、ξは、表面から測定したサンプルの深さである）ことによって、式３を、
【０１００】
【数１６】
2013544352.tif 000018
として書き直すことができ、ここで、積分は、サンプル表面Ｓ上で行われる。
【０１０１】
式（４）内では、
【０１０２】
【数１７】
2013544352.tif 000019
（たとえば、電流がサンプル厚さにわたって均一である）と仮定する。ＣＣＤから、ファラデー回転された強度は、ピクセル値の５１２×５１２アレイとして得られる。上で説明したように、この情報を、磁場値Ｂｚ（ｘ，ｙ）のアレイに変換することができる。それぞれ、検出器内およびサンプル内のピクセル値を（ｉ，ｊ）および（ｘ，ｙ）と書くと、サンプルから距離ｄで検出される自己場は、
【０１０３】
【数１８】
2013544352.tif 000020
によって与えられ、検出器のｘおよびｙに沿ったピクセルサイズは、ａと等しくなるようにセットされ、ｄ２σをｄηｄξによって置換する。固定されたａおよびｄについて、積分を解くことができる。積分をＭ（ｉ，ｊ，ｋ，ｌ）によって表すと、式（５）を
【０１０４】
【数１９】
2013544352.tif 000021
と表すことができ、これは、Ｂ＝Ｍｇの形の行列方程式である。したがって、サンプルにわたる磁場分布行列を、２つの行列の積として書くことができる。本明細書で説明する例では、システムおよび方法を使用して、Ｂを測定することができ、Ｍを計算することができる。行列Ｂ＝Ｍｇを反転してｇを判定することができ、これを式（２）に代入して、たとえば電流密度
【０１０５】
【数２０】
2013544352.tif 000022
を判定することができる。
【０１０６】
したがって、Ｂ＝Ｍｇであり、Ｍは、サンプルのジオメトリに依存する行列であり、上で説明した（たとえば、式（５）の積分として示した）ように計算することができ、ｇは、Ｂを測定した後に判定される未知行列である。行列Ｍを計算することができ、その後、式Ｂ＝Ｍｇの行列反転によって、未知行列ｇが計算される。ｇが計算されたならば、ｇの値を式（２）に代入して、たとえば電流密度を判定することができる。
【０１０７】
例示的実施形態を使用すると、光磁気画像化がそこまでの情報を明らかにする深さは、サンプル内の特定の深さを流れる電流によって生成される磁場の強さに依存する。磁場に敏感な要素（たとえば、光磁気膜）が、画像化される材料の表面に配置されるので、光磁気膜を、サンプルの表面の下約２〜３ミクロンまでの深さを流れる電流によって生成される場に敏感とすることができる。より高い深さ感度について、より大きい電流を、サンプルを通して結合することができ、その結果、より大きい電流が、サンプルの内部のより深い深さを流れるようになる。サンプルの表面の内部の深くを流れる電流から生成されたサンプルの表面に存在する磁場は、場の光磁気画像化を可能にするために、サンプルの表面上の光磁気膜の感度範囲内でなければならない。たとえば、サンプルを通して駆動される約２〜３ミリアンペアの電流について、深さ感度は、サンプルの表面の下約２０〜３０ミクロンとすることができる。より高い深さ感度について、より大きい電流は、たとえば金属表面の下約２００〜３００ミクロンの深さ感度を生じさせることができる。
【０１０８】
一実施形態では、深さに敏感な画像化を実行するために、画像化は、金属表面の下約２０〜３０ミクロン以内の深さで発生する欠陥／損傷を識別すべく、少ないＤＣ電流値から始めることができる。ＤＣ電流を徐々に増やすことができ、その結果、異なる深さでの情報を画像化するための感度を、徐々に達成できるようになる。この例示的方法の使用は、金属内の損傷が配置される近似的な深さの判定を可能にすることができる。
【０１０９】
一実施形態では、材料内の潜在的な損傷を有する領域を識別するために、材料の潜在的に損傷を受けた区域からの画像を、損傷を受けていない領域からの画像と比較することができる。比較の実行は、光磁気画像内で得られるコントラストの量および差の検証をもたらす。これは、たとえば、材料内の損傷を有する領域を突き止める際の誤りを最小にするのを助けることができる。光磁気画像化を用いるサンプルのいずれかの表面の画像化の前に、サンプルの表面を、たとえば、損傷または亀裂としてＭＯＩで誤って解釈される可能性がある、表面上の不完全および結晶欠陥（たとえば、双晶境界および転位など）について、偏光光学顕微鏡を用いて画像化することができる。
【０１１０】
上で述べたように、さまざまな実施形態で、このシステムは、２つのモードのうちの１つで動作することができる。第１のモードすなわちＤＣ動作モードでは、このシステムは、弱い構造的損傷が発生した、材料の領域を直接に（位置を間接的に推論するのではなく）画像化することができる。たとえば、このシステムは、図２のシステムを使用して示されているように、材料を通して結合された小さいＤＣ電流によって生成される自己磁場を画像化することができる。動作の第２のモードすなわちＡＣ動作モードでは、このシステムは、渦電流イメージャとして機能する。このシステムは、ＤＣ画像化とそれに続く検証のためのＡＣ画像化とをまたはその逆を実行するために、各モードで独立にまたは続いて動作することができる。
【０１１１】
図１２は、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、ＡＣモードでのシステム１２００の使用を例示する例示的システム１２００である。いくつかの例で、システム１２００は、電源１２０４、サンプルアナライザ１２０８、プロセッサ１２１０、光磁気膜１２１２、光源１２１４、直線偏光子１２１６、ビームスプリッタ１２１８、対物レンズ１２２０、アナライザ１２２２、画像取込みデバイス１２２４、およびＡＣ励起コイル１２２６などの１つまたは複数の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントを含むことができる。説明される機能のうちの１つまたは複数を、追加の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントに分割することができ、あるいは、より少数の機能コンポーネントまたは物理コンポーネントに組み合わせることができる。いくつかのさらなる例では、追加の機能コンポーネントおよび／または物理コンポーネントを、図１２によって示される例に追加することができる。システム１２００を、たとえばポータブルのハンドヘルドステーションとすることができる。
【０１１２】
システム１２００を、ＡＣ励起コイル１２２６によって生成されるＡＣ磁場を使用してサンプル１２０２を通して結合された渦電流によって生成される磁場を画像化するように構成することができる。ＡＣ電流を、電気接点（たとえば、ピン）を介してＡＣ励起コイル１２２６に結合される電源１２０４によって供給することができる。
【０１１３】
サンプルアナライザ１２０８は、サンプル１２０２に隣接してまたは実質的に隣接して配置され、プロセッサ１２１０に結合される。サンプルアナライザ１２０８を、サンプル１２０２に／を通して結合された電流によって生成される磁場の特性を測定または検出するように構成することができる。サンプルアナライザ１２０８によって測定または検出できる磁場の例示的特性は、磁場の存在、磁場の強さ、および磁場の強さの変化を含む。
【０１１４】
プロセッサ１２１０は、サンプルアナライザ１２０８から出力を受け取ることができ、電源１２０４の動作を制御し、サンプル１２０２の表面内の構造的損傷または欠陥を示す画像を出力するように構成することもできる。
【０１１５】
光磁気膜１２１２を、測定中にサンプル１２０２の上に配置することができる。サンプルアナライザ１２０８は、サンプル１２０２の表面と接触して配置する（または押し付ける）ことのできる、光磁気膜１２１２から作られたウィンドウを含むことができる。代替案では、光磁気膜１２１２を、サンプルアナライザ１２０８とは別々とし、分析されるサンプル１２０２の表面の近くまたは直接にその上に配置することができる。
【０１１６】
サンプルアナライザ１２０８は、光源１２１４（たとえば、ＬＥＤ、白熱電球、その他）を含む。光源１２１４を、直線偏光子１２１６を通過し、ビームスプリッタ１２１８によって反射されて対物レンズ１２２０に達する光を出力するように構成することができる。対物レンズ１２２０は、その光を光磁気膜１２１２に収束させ、無ひずみ対物レンズとすることができ、これは、画像化され試験されつつあるサンプル１２０２の一部のサイズを光学的に拡大するのを助ける。
【０１１７】
光は、光磁気膜１２１２によって反射され、対物レンズ１２２０およびビームスプリッタ１２１８を通して、アナライザ１２２２まで通る。アナライザ１２２２を通過する光は、画像取込みデバイス１２２４で受け取られる。画像取込みデバイス１２２４は、画像を作成または生成するためにプロセッサ１２１０に出力する。
【０１１８】
したがって、システム１２００は、システム２００に類似する形で動作することができ、各システム内の同様のコンポーネントは、たとえば上で説明したものと同一であるか、同様の機能性を有することができる。
【０１１９】
電源１２０４を、ＡＣ励起コイル１２２６にＡＣ電流を供給するように動作させることができる。ＡＣ励起コイル１２２６を、光磁気膜１２１２を収容するウィンドウの回りに巻き付けることができ、渦電流が、ＡＣ励起コイル１２２６を使用して金属表面内に誘導される。ＡＣ励起コイル１２２６を、電源１２０４から送られる、電流のパルスまたはある周波数レベル（たとえば、２〜３ｋＨｚの範囲内の）のＡＣ電流のいずれかを用いて励起することができる。ＡＣ励起コイル１２２６から生成される時間変動する磁場は、ＡＣ励起コイル１２２６の下の金属表面内に渦電流を誘導する。
【０１２０】
渦電流は、ＡＣ励起コイル１２２６を介して検出できる磁場を生成する。金属表面内の亀裂または損傷に起因して、サンプル１２０２内の材料の電気伝導率の不連続性があり、これが、亀裂の付近で渦電流の経路を中断する。その結果、亀裂の付近で渦電流によって生成される自己磁場は、材料内の亀裂の付近から離れて生成される自己磁場と比較して異なる。亀裂から離れたものと比較した亀裂付近の周囲の渦電流によって生成される自己磁場分布の相違に起因して、光磁気画像内の異なるコントラストが、亀裂の周囲に見られる。
【０１２１】
ＡＣ動作モードの結果は、渦電流が誘導されつつあるジオメトリに依存する可能性があり、したがって、結果は、複雑なジオメトリに関する考慮事項について、解釈がむずかしくなる場合がある。また、渦電流画像の解釈は、ＡＣ渦電流に起因して生成される自己磁場が、その経路、その形状、および金属表面内の誘導される位置に依存するので、複雑になる可能性がある。多くの場合に、渦電流に起因する自己磁場画像は、金属の変更された局所電気プロパティを有する領域を必ずしも暗示せず、いくつかの場合に、そのような磁場が、金属表面に存在する複雑な渦電流経路からも生じる可能性がある。したがって、亀裂を有する領域の付近に複雑な形状を有する材料の渦電流評価からの情報は、解釈が複雑になる可能性があり、いくつかの状況で、物理的損傷を有しない金属の局所電気伝導率の小さい変化を有する領域をマッピングするために正確な情報を提供しない、または単独で十分な情報を提供しない場合がある。
【０１２２】
一実施形態では、システムがＤＣ動作モードまたはＡＣモードで動作できるように、図２のシステム２００と図１２のシステム１２００との組合せであるシステムを説明する。システム１２００のＡＣ動作モードは、たとえば表面上または表面下のヘアラインクラックなど、実際の物理的損傷を有する金属表面の領域を検出する際に有用である可能性がある。ＤＣ動作モードは、構造的損傷が始まったばかりであり、その領域内の金属の物理プロパティが損傷を全く有しない領域と比較してわずかに変更され始めた位置のマッピングに、より敏感である可能性がある。したがって、ＤＣ動作モードを、ＡＣ動作モードと共に使用することができる。たとえば、ＤＣ動作モードを、ＡＣ動作モードの前または後に実行することができ、それぞれからの結果を使用して、損傷の位置を検証することができる。さらに、ＡＣ動作モードおよびＤＣモードは、同時に動作することができ、たとえばＡＣ場が材料により深く貫通することができるので、表面下損傷および亀裂（たとえば、材料の内部のより深い亀裂）の画像化に関する高められた感度をもたらす。
【０１２３】
ＤＣ動作モードでは、ＤＣ磁場分布は、材料を通して流れるＤＣ電流の分布に起因して、サンプルの表面にわたって現れる。ＭＯＩを使用して画像化されるこの磁場は、たとえばＡＣ動作モードと比較して損傷を受けた領域の周囲のＤＣ場の磁場分布変化を有することができる。したがって、ユニークで高感度の道具が材料内の傷の位置を検出でき、画像化できるように、ＤＣ動作モードを利用して、傷の周囲に分布するＤＣトランスポート電流の経路の変化の画像化を提供することができる。
【０１２４】
したがって、（ＡＣ動作モードなどの）技法を、亀裂などの実際の物理的損傷を有する領域をマッピングするために使用することができ、（ＤＣ動作モードなどの）他の技法を使用して、（たとえば、必ずしも物理的損傷ではない）構造的損傷を有する領域の特徴を表し、マッピングすることができる。ＤＣ動作モードおよびＡＣ動作モードを同時に使用することは、たとえば、損傷および亀裂の敏感な深さに敏感な画像化を提供することもできる。
【０１２５】
本明細書で開示される実施形態を、たとえば、ポータブルであり、欠陥の位置を解釈するまたは見つける際の曖昧さを下げるまたは除去するために材料内の損傷の領域または位置の周囲の自己磁場分布の変化の直接視覚化を提供し、複雑な幾何形状への適用を可能にするシステム内で利用することができる。
【０１２６】
図１３は、本明細書で説明する少なくともいくつかの実施形態に従って配置された、サンプルの特性を画像化し、かつ／またはサンプル内の欠陥または構造的損傷の位置を識別するために配置された例示的コンピューティングデバイス１３００を示すブロック図である。非常に基本的な構成１３０２では、コンピューティングデバイス１３００は、通常、１つまたは複数のプロセッサ１３０４およびシステムメモリ１３０６を含む。メモリバス１３０８を、プロセッサ１３０４とシステムメモリ１３０６との間の通信に使用することができる。
【０１２７】
所望の構成に応じて、プロセッサ１３０４を、マイクロプロセッサ（μＰ）、マイクロコントローラ（μＣ）、ディジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、またはその任意の組合せを含むがこれらに限定されない任意のタイプとすることができる。プロセッサ１３０４は、レベル１キャッシュ１３１０およびレベル２キャッシュ１３１２などの1つまたは複数のレベルのキャッシング、プロセッサコア１３１４、ならびにレジスタ１３１６を含むことができる。プロセッサコア１３１４は、算術論理ユニット（ＡＬＵ）、浮動点少数ユニット（ＦＰＵ）、ディジタル信号処理コア（ＤＳＰコア）、またはその任意の組合せを含むことができる。メモリコントローラ１３１８を、プロセッサ１３０４と共に使用することもでき、あるいは、いくつかの実施態様では、メモリコントローラ１３１８を、プロセッサ１３０４の内部部分とすることができる。
【０１２８】
所望の構成に応じて、システムメモリ１３０６を、揮発性メモリ（ＲＡＭなど）、不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリ、その他など）、またはその任意の組合せを含むがこれに限定されない任意のタイプのメモリとすることができる。システムメモリ１３０６は、通常、オペレーティングシステム１３２０、１つまたは複数のアプリケーション１３２２、およびプログラムデータ１３２４を含む。アプリケーション１３２２は、コンピューティングデバイス１３００の構成に依存して、本明細書出前に説明した機能、手順、または方法のいずれかを実行するように配置できるアルゴリズム１３２６を含むことができる。プログラムデータ１３２４は、たとえば、サンプルの特性の画像に対応する値１３２８を含むことができる。いくつかの例示的実施形態では、アプリケーション１３２２を、オペレーティングシステム１３２０上でプログラムデータ１３２４を用いて動作するように配置することができ、アプリケーションおよびデータは、本明細書で前に説明した機能性を提供することができる。この説明された基本的な構成は、図１３では、破線１３０２内のコンポーネントによって示される。
【０１２９】
コンピューティングデバイス１３００は、追加の特徴または機能性ならびに基本的な構成１３０２とすべての必要な装置およびインターフェースとの間の通信を容易にするための追加のインターフェースを有することができる。たとえば、バス／インターフェースコントローラ１３３０を使用して、基本的な構成１３０２と１つまたは複数のデータストレージ装置１３３２との間のストレージインターフェースバス１３３４を介する通信を容易にすることができる。データストレージ装置１３３２は、取外し式ストレージ装置１３３６、非取外し式ストレージ装置１３３８、またはその組合せとすることができる。取外し式ストレージ装置および非取外し式ストレージ装置の例は、２〜３例を挙げると、フレキシブルディスクドライブおよびハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスク装置、コンパクトディスク（ＣＤ）ドライブまたはディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）ドライブなどの光ディスクドライブ、ソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）、およびテープドライブを含む。例示的コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなどの情報の格納のための任意の方法または技術で実施される、揮発性および不揮発性の、取外し式および非取外し式の媒体を含むことができる。
【０１３０】
システムメモリ１３０６、取外し式ストレージ１３３６、および非取外し式ストレージ１３３８は、すべてがコンピュータ記憶媒体の例である。コンピュータ記憶媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ、または他のメモリ技術、ＣＤ−ＲＯＭ、ディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、または他の光ストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ、または他の磁気ストレージ装置、あるいは所望の情報を格納するのに使用でき、コンピューティングデバイス１３００によってアクセスできる任意の他の媒体を含むが、これに限定はされない。そのようなすべてのコンピュータ記憶媒体を、デバイス１３００の一部とすることができる。
【０１３１】
コンピューティングデバイス１３００は、さまざまなインターフェース装置（たとえば、出力インターフェース、周辺インターフェース、および通信インターフェース）から基本的な構成１３０２へのバス／インターフェースコントローラ１３３０を介する通信を容易にするインターフェースバス１３４０を含むこともできる。例示的出力インターフェース１３４２は、１つまたは複数のＡ／Ｖポート１３４８を介してディスプレイまたはスピーカなどのさまざまな外部装置へ通信するように構成できる、グラフィックス処理ユニット１３４４およびオーディオ処理ユニット１３４６を含む。例示的周辺インターフェース１３５０は、１つまたは複数のＩ／Ｏポート１３５６を介して入力装置（たとえば、キーボード、マウス、ペン、音声入力装置、タッチ入力装置など）または他の周辺装置（たとえば、プリンタ、スキャナなど）などの外部装置と通信するように構成できる、シリアルインターフェースコントローラ１３５２またはパラレルインターフェースコントローラ１３５４を含む。例示的通信インターフェース１３５８は、１つまたは複数の通信ポート１３６４を介するネットワーク通信上での１つまたは複数の他のコンピューティングデバイス１３６２との通信を容易にするように配置できる、ネットワークコントローラ１３６０を含む。通信接続は、通信媒体の１つの例である。通信媒体を、通常、変調されたデータ信号内のコンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータによって実施することができ、通信媒体は、任意の情報配送媒体を含む。「変調されたデータ信号」は、信号内で情報を符号化する形でその特性のうちの１つまたは複数を設定されまたは変更された信号とすることができる。限定ではなく例として、通信媒体は、有線ネットワークまたは直接配線接続などの有線媒体と、音響、ラジオ周波数（ＲＦ）、赤外線（ＩＲ）、および他の無線媒体などの無線媒体とを含むことができる。いくつかの例では、本明細書で使用されるとき、用語コンピュータ可読媒体は、記憶媒体、通信媒体、またはその両方を含むことができる。
【０１３２】
コンピューティングデバイス１３００および／またはコンピューティングデバイスの諸部分を、セル電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）、パーソナルメディアプレイヤ装置、無線ウェブウォッチ装置、パーソナルヘッドセット装置、特定用途向け装置、または上記機能のいずれかを含むハイブリッド装置などの小フォームファクタポータブル（またはモバイル）電子装置の一部として実施することができる。コンピューティングデバイス１３００を、ラップトップコンピュータ構成と非ラップトップコンピュータ構成との両方を含むパーソナルコンピュータとして実施することもできる。取り込まれたデータの画像を、たとえば、サンプルまたは損傷評価サイトからリモート位置に存在する複数のユーザに、インターネットを介して送信することができる。
【０１３３】
本開示は、さまざまな態様の例示であることを意図された、本願で説明される特定の実施形態に関して限定されてはならない。当業者に明白であるように、多数の修正形態および変形形態を、その趣旨および範囲から逸脱せずに作ることができる。本開示の範囲内の機能的に同等の方法およびデバイスは、本明細書に列挙された方法およびデバイスに加えて、前述の説明から当業者に明白であろう。そのような修正形態および変形形態は、添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。本開示は、添付の特許請求の範囲が権利を与えられる同等物の全範囲と一緒に、添付の特許請求の範囲の言葉によってのみ限定されなければならない。本開示が、特定の方法、試薬、化合物合成物、または生体系に限定されず、これらの方法、化合物、または合成物が、もちろん変化し得ることを理解されたい。本明細書で使用される用語法が、特定の実施形態を説明するのみのためのものであって、限定的であることを意図されていないことをも理解されたい。
【０１３４】
本明細書における実質的にすべての複数形および／または単数形の用語の使用に対して、当業者は、状況および／または用途に適切なように、複数形から単数形に、および／または単数形から複数形に変換することができる。さまざまな単数形／複数形の置き換えは、理解しやすいように、本明細書で明確に説明することができる。
【０１３５】
通常、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲（たとえば、添付の特許請求の範囲の本体部）において使用される用語は、全体を通じて「オープンな（ｏｐｅｎ）」用語として意図されていることが、当業者には理解されよう（たとえば、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきであり、用語「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、「少なくとも有する（ｈａｖｉｎｇ  ａｔ  ｌｅａｓｔ）」と解釈されるべきであり、用語「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」は、「含むがそれに限定されない（ｉｎｃｌｕｄｅｓ  ｂｕｔ  ｉｓ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ）」と解釈されるべきである、など）。導入される請求項で具体的な数の記載が意図される場合、そのような意図は、当該請求項において明示的に記載されることになり、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、理解の一助として、添付の特許請求の範囲は、導入句「少なくとも１つの（ａｔ  ｌｅａｓｔ  ｏｎｅ）」および「１つまたは複数の（ｏｎｅ  ｏｒ  ｍｏｒｅ）」を使用して請求項の記載を導くことを含む場合がある。しかし、そのような句の使用は、同一の請求項が、導入句「１つまたは複数の」または「少なくとも１つの」および「ａ」または「ａｎ」などの不定冠詞を含む場合であっても、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」による請求項の記載の導入が、そのように導入される請求項の記載を含む任意の特定の請求項を、単に１つのそのような記載を含む実施形態に限定する、ということを示唆していると解釈されるべきではない（たとえば、「ａ」および／または「ａｎ」は、「少なくとも１つの」または「１つまたは複数の」を意味すると解釈されるべきである）。同じことが、請求項の記載を導入するのに使用される定冠詞の使用にも当てはまる。また、導入される請求項の記載で具体的な数が明示的に記載されている場合でも、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることが、当業者には理解されよう（たとえば、他の修飾語なしでの「２つの記載（ｔｗｏ  ｒｅｃｉｔａｔｉｏｎｓ）」の単なる記載は、少なくとも２つの記載、または２つ以上の記載を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、およびＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステムを含むが、それに限定されない）。「Ａ、Ｂ、またはＣ、などの少なくとも１つ」に類似の慣例表現が使用されている事例では、通常、そのような構文は、当業者がその慣例表現を理解するであろう意味で意図されている（たとえば、「Ａ、Ｂ、またはＣの少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡおよびＢを共に、ＡおよびＣを共に、ＢおよびＣを共に、ならびに／またはＡ、Ｂ、およびＣを共に、などを有するシステ���を含むが、それに限定されない）。２つ以上の代替用語を提示する事実上いかなる離接する語および／または句も、明細書、特許請求の範囲、または図面のどこにあっても、当該用語の一方（ｏｎｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、当該用語のいずれか（ｅｉｔｈｅｒ  ｏｆ  ｔｈｅ  ｔｅｒｍｓ）、または両方の用語（ｂｏｔｈ  ｔｅｒｍｓ）を含む可能性を企図すると理解されるべきであることが、当業者にはさらに理解されよう。たとえば、句「ＡまたはＢ」は、「Ａ」または「Ｂ」あるいは「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。
【０１３６】
さらに、本開示の特徴または態様が、マーカッシュグループに関して説明される場合に、当業者は、本開示が、これによってマーカッシュグループの任意の個々のメンバまたはメンバのサブグループに関しても説明されることを認めるであろう。
【０１３７】
当業者によって理解されるように、書かれた説明を提供することに関してなど、すべてにおいて、本明細書で開示されるすべての範囲は、任意のすべての可能な部分範囲およびその部分範囲の組合せをも包含する。すべてのリストされた範囲を、少なくとも等しい半分、１／３、１／４、１／５、１／１０などに分割された同一の範囲を十分に記述し、可能にするものとして容易に認めることができる。非限定的な例として、本明細書で述べられる各範囲を、下側１／３、中央１／３、および上側１／３などに容易に分解することができる。やはり当業者によって理解されるように、「ｕｐ  ｔｏ（まで）」、「ａｔ  ｌｅａｓｔ（少なくとも）」、「ｇｒｅａｔｅｒ  ｔｈａｎ（より大きい）」、「ｌｅｓｓ  ｔｈａｎ（より小さい）」、および類似物などのすべての言葉は、具陳された数を含み、その後に上で述べたように部分範囲に分割され得る範囲に言及する。最後に、当業者によって理解されるように、範囲は、各個々のメンバを含む。したがって、たとえば、１〜３個のセルを有する群は、１個、２個、または３個のセルを有する群に言及する。同様に、１〜５個のセルを有する群は、１個、２個、３個、４個、または５個のセルを有する群に言及するなどである。
【０１３８】
さまざまな態様および実施形態を本明細書で開示したが、他の態様および実施形態が、当業者に明白であろう。本明細書で開示されたさまざまな態様および実施形態は、例示のためのものであって、限定的であることは意図されておらず、真の範囲および趣旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年6月3日(2013.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サンプルの特性を識別する方法であって、
磁場が前記サンプルの表面にわたって生成されるように、前記サンプルに、交流成分を含む電流を結合することであって、前記磁場は、前記電流および前記サンプルの特性に起因して変化する、結合することと、
前記サンプルの前記表面に実質的に隣接して位置決めされた光磁気膜に直線偏光光源光を提供することであって、前記直線偏光光源光の少なくとも一部は、反射光として前記光磁気膜によって反射され、前記反射光は第１の反射光と第２の反射光とを含む、提供することと、
前記第１および第２の反射光の少なくとも一部の光磁気画像化を使用して前記サンプルの画像を取り込むことであって、前記第１の反射光の面は前記光源光と実質的に平行であり、前記第２の反射光の面は、前記電流が前記サンプルに結合されているときの、前記光源光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの位置での前記磁場の存在に起因して、前記光源光に関して回転される、取り込むことと、
前記第１および第２の反射光に基づいて前記サンプルの特性を識別することと
を含む方法。
【請求項２】
前記電流は、直流成分と前記交流成分とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
光磁気画像化を用いてファラデー回転強度の分布を取り込むことであって、前記磁場は、前記サンプルの異なる位置でファラデー回転強度の前記分布を作成する、取り込むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の反射光の前記第２の面は、前記光源光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの前記位置に存在する前記磁場の大きさに比例する量だけ回転される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２の反射光の前記第２の面は、前記サンプルの前記表面にわたって生成される前記磁場によって決定される範囲まで回転される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
第１の画像出力を形成するために画像の第１のセットを合計することをさらに含み、前記電流を結合することは、第１の方向で前記サンプルを通して前記交流成分と第１の直流成分を結合することをさらに含み、前記画像を取り込むことは、前記第１の直流が前記第１の方向で前記サンプルを通して流れるとき、画像の前記第１のセットを取り込むことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記サンプルに前記電流を結合することは、
第１の方向で前記サンプルを通して前記交流成分と第１の直流成分を結合することと、
前記第１の方向とは反対である第２の方向で前記サンプルを通して前記交流成分と第２の直流成分を結合することとをさらに含み、
前記光磁気画像化を使用して前記サンプルの前記画像を取り込むことは、
前記第１の直流成分が前記第１の方向で前記サンプルを通して流れるとき、画像の第１のセットを取り込むことと、
前記第２の直流成分が前記第２の方向で前記サンプルを通して流れるとき、画像の第２のセットを取り込むこととをさらに含み、
前記方法は、
第１の画像出力を形成するために画像の前記第１のセットを合計することと、
第２の画像出力を形成するために画像の前記第２のセットを合計することと、
前記第１の画像出力と前記第２の画像出力との間の差として差分画像を判定することとをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記取り込まれた画像内の明るいコントラストおよび暗いコントラストの変動を評価することによって前記サンプルの領域に関連する損傷を識別して、前記損傷に関連する前記サンプルの前記領域の周囲の電流経路の変化を識別することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記サンプルに前記電流を結合することは、前記サンプル内に渦電流を誘導して、前記交流成分に基づき前記サンプルにわたって磁場を生成することをさらに含み、前記サンプルにわたる前記磁場の分布は、前記サンプルの特性に起因して変化し、
前記方法は、前記光磁気膜に結合された励起コイルを用いて前記渦電流によって生成される前記磁場を検出することをさらに含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記電流は、約１ｍＡから約１００ｍＡまでの直流である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
サンプルの特性を識別する方法であって、
光磁気膜に直線偏光光源光を提供することであって、前記光磁気膜は、前記サンプルの表面に実質的に隣接して配置され、前記光磁気膜は、反射光として前記直線偏光光源光の少なくとも一部を反射するのに有効である、提供することと、
前記サンプルの前記表面にわたって第１の磁場を生成するために第１の方向で前記サンプルを通して第１の電流を結合することであって、前記第１の磁場の特性は、前記電流および前記サンプルの特性に起因して変化する、結合することと、
前記第１の磁場に基づき前記光磁気膜に入射した前記光源光から反射した第１の反射光の少なくとも一部の光磁気画像化を使用して前記サンプルの画像の第１のセットを取り込むことであって、前記第１の反射光は、第２および第３の反射光を含み、前記第２の反射光の面は実質的に前記光源光に平行であり、前記第３の反射光の面は、前記光源光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの第１の位置での前記第１の磁場の存在の下で前記光源光に関して回転される、取り込むことと、
第１の画像出力を形成するために画像の前記第１のセットを合計することと、
前記サンプルの前記表面にわたって第２の磁場を生成するために第２の方向で前記サンプルを通して第２の電流を結合することであって、前記第２の磁場の特性は、前記第２の電流および前記サンプルの特性に起因して変化する、結合することと、
前記第２の磁場に基づき前記光磁気膜に入射した前記光源光から反射した第４の反射光の少なくとも一部の光磁気画像化を使用して前記サンプルの画像の第２のセットを取り込むことであって、前記第４の反射光は、第５および第６の反射光を含み、前記第５の反射光の面は実質的に前記光源光に平行であり、前記第６の反射光の面は、前記光源光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの第２の位置での前記第２の磁場の存在の下で前記光源光に関して回転され、前記第２の磁場は前記サンプルの特性および前記第２の電流に基づいて生成される、取り込むことと、
第２の画像出力を形成するために画像の前記第２のセットを合計することと、
前記第１の画像出力と前記第２の画像出力との間の差として差分画像を判定することと
を含む方法。
【請求項１２】
前記第１の位置は、前記第２の位置と実質的に同一である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１の電流および／または前記第２の電流のうちの１つまたは複数は、直流（ＤＣ）に対応する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
サンプルの特性を識別するために有効なシステムであって、
前記サンプルの表面にわたって磁場を生成するために、前記サンプルに、交流成分を含む電流を結合するように構成された電源であって、前記磁場は、前記電流および前記サンプルの特性に起因して変化する、電源と、
前記サンプルの前記表面に実質的に隣接して配置された光磁気膜と、
前記光磁気膜に直線偏光光源光を提供するように構成されたサンプルアナライザであって、前記直線偏光光の少なくとも一部は、反射光として前記光磁気膜によって反射され、前記反射光は第１の反射光と第２の反射光とを含み、前記第１の反射光の面は前記光源光と実質的に平行であり、前記第２の反射光の面は、前記電流が前記サンプルに結合されているときの、前記光源光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの位置での前記磁場の存在に起因して、前記光源光に関して回転される、サンプルアナライザと、
前記第１および第２の反射光の光磁気画像化を使用して前記サンプルの画像を取り込むように構成された画像取込みデバイスと
を備えるシステム。
【請求項１５】
前記電流は、直流成分および前記交流成分を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記画像取込みデバイスから前記画像を受け取り、前記サンプル内の構造的損傷を有する位置の識別を可能にするために前記電流から生成される前記磁場の分布の空間マップを生成するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記直線偏光光源光を受け取り、前記直線偏光光源光を前記光磁気膜に向けるように構成されたビームスプリッタをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記直線偏光光源光を受け取り、前記直線偏光光源光を前記光磁気膜に向けるように構成された対物レンズをさらに備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
方位において前記直線偏光光の面に実質的に直交する偏光面を有するアナライザをさらに備え、前記アナライザは、前記第１および第２の反射光を受け取り、前記第１および第２の反射光を前記画像取込みデバイスに送るように構成されている、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
前記光磁気膜は、ビスマスをドーピングされたイットリウム鉄ガーネット単結晶膜（Ｂｉ：ＹＩＧ）であり、前記光磁気膜は、ビスマスをドーピングされたイットリウム鉄ガーネット膜の層、ガリウム−ガドリニウム−ガーネット（ＧＧＧ）基板層、およびミラー層を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２１】
前記光磁気膜は、前記光磁気膜が、前記直線偏光光源光が前記光磁気膜によって反射される前記サンプルの位置に存在する磁場に比例する量だけ前記直線偏光光源光の偏光面を回転するのに有効になるように、磁場の存在の下で光のファラデー回転をもたらすように適合された材料を含む、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２２】
前記電源は、前記サンプルに結合される前記電流が、前記サンプルにわたって前記磁場を生成するために前記サンプル内に渦電流を誘導するようにさらに構成され、
前記システムは、前記光磁気膜に結合され、かつ前記渦電流によって生成される前記磁場を検出するように構成された励起コイルをさらに備える、
請求項１４に記載のシステム。
【国際調査報告】
2013544352.tif 000040
2013544352.tif 000041
2013544352.tif 000042