Chụp ảnh từ

Chụp ảnh từ (tiếng Anh: Magnetic imaging) hay đầy đủ là Chụp ảnh cấu trúc từ là thuật ngữ trong ngành từ học và vật liệu từ, chỉ tên gọi chung của các kỹ thuật quan sát và ghi lại cấu trúc điện từ của vật rắn, mà cụ thể là các vật liệu từ. Các kỹ thuật này đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc tìm hiểu các tính chất vi mô, cũng như cơ chế và bản chất từ tính trong các vật liệu. Chụp ảnh từ có thể phân chia thành nhiều nhóm kỹ thuật dựa trên nguyên lý tạo ảnh.

Kỹ thuật sử dụng chùm điện tử

Là nhóm các kỹ thuật chụp ảnh cấu trúc đômen bằng cách sử dụng chùm điện tử có năng lượng cao để tạo ảnh. Vì sóng điện tử có bước sóng rất ngắn nên các kỹ thuật này vượt qua được hạn chế về độ phân giải của ánh sáng khả kiến, nhưng cách thức tạo ảnh phức tạp hơn.

Kỹ thuật sử dụng đầu dò

Là nhóm các thiết bị chụp ảnh từ sử dụng thiết bị quét đầu dò, hoạt động dựa trên việc ghi lại tương tác từ giữa mũi dò nhọn với bề mặt mẫu từ khi mũi dò quét trên bề mặt mẫu. Nhóm kỹ thuật này có thể bao gồm sử dụng kính hiển vi lực từ và kính hiển vi quét chui hầm.

Kính hiển vi quét chui hầm phân cực spin

Kính hiển vi quét chui hầm phân cực spin (Spin-polarized scanning tunneling microscopy) là kỹ thuật chụp ảnh từ có độ phân giải tốt nhất hiện nay tới cấp độ nguyên tử , thực hiện trên kính hiển vi quét chui hầm. Tương tự như MFM sử dụng mũi dò, thiết bị này cũng sử dụng một mũi dò có phủ vật liệu từ để ghi lại dòng điện tử phân cực spin chui hầm phát ra từ mẫu sắt từ để ghi lại ảnh cấu trúc từ. Dù có độ phân giải rất cao (tốt nhất hiện nay), nhưng tương tự như MFM, kỹ thuật này có hạn chế là thời gian ghi ảnh rất lớn.

Kỹ thuật sử dụng bức xạ

Nhóm kỹ thuật này có thể bao gồm phương pháp sử dụng các bức xạ synchrotron hay tia X để kích thích việc tạo ảnh, hoặc dựa trên nhiễu xạ neutron để tính toán cấu trúc từ.

XMCD-PEEM

Là phương pháp tạo ảnh cấu trúc từ bằng cách sử dụng nguồn tia X phân cực để kích thích mẫu  (X-ray magnetic circular dichroism), tạo ra các điện tử phát xạ phân cực spin trong thiết bị kính hiển vi phát xạ điện tử qua đó chụp ra bức ảnh sự phân bố về cảm ứng từ trong mẫu. Phương pháp này có ưu điểm là tốc độ chụp nhanh, cho 3 thành phần từ độ và không đòi hỏi mẫu mỏng như kính hiển vi điện tử truyền qua cho dù độ phân giải và tương phản không đạt tốt như các phương pháp sử dụng chùm điện tử.

Nhiễu xạ neutron

Nhiễu xạ neutron tương tự như nhiễu xạ tia X, sử dụng chùm neutron tán xạ trên mẫu. Do neutron có mômen từ, nó sẽ bị nhiễu xạ bởi các phân mạng từ trong mẫu, do đó từ phổ nhiễu xạ neutron có thể xác định ra cấu trúc từ và sự đóng góp của các phân mạng từ vào từ tính của mẫu. Kỹ thuật này đôi khi hơi khác so với các phép chụp ảnh từ khác nhưng có thể xếp chung một nhóm.

Những tiến bộ gần đây

Trong thời gian gần đây, các kỹ thuật chụp ảnh từ đã liên tục phát triển, và đang trở thành những công cụ mạnh để nghiên cứu cấu trúc và tính chất vi từ của các vật liệu và linh kiện từ tính. Người ta đã cải tiến nhiều tính năng từ các phép đo sơ khai (ví dụ bổ sung các bộ phận từ hóa để ghi nhận sự thay đổi trực tiếp tính chất từ trong quá trình từ hóa, qua đó tìm hiểu và khẳng định một cách chính xác các cơ chế từ hóa cũng như tính chất động học trong vật liệu và linh kiện từ tính.
Tăng cường độ phân giải không gian và độ phân giải không gian, cũng như khả năng thông dịch các thông tin từ các kết quả đang là những vấn đề đặt ra cho các kỹ thuật chụp ảnh từ. Kỹ thuật có thể cho độ phân giải tốt nhất hiện nay là sử dụng STM, nhưng lại đòi hỏi thời gian chụp dài và môi trường chân không siêu cao. Các kỹ thuật sử dụng kính hiển vi điện tử truyền qua là những phương án khá tối ưu với khả năng cho ảnh với độ phân giải cao, thời gian chụp ngắn, nhưng bị cản trở bởi chiều dày mẫu và khá đắt tiền. Các phương pháp phục hồi pha của sóng điện tử  đang là những phép phân tích khả dĩ trong thời gian gần đây.