Application of the Autocorrelation Function and Fractal Geometry Methods for Analysis of MFM Images

• Published in: Archives of metallurgy and materials Vol. 59; no. 2; pp. 451 - 457
• Main Authors: Bramowicz, M., Kulesza, S., Czaja, P., Maziarz, W.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Warsaw De Gruyter Open 01.01.2014; Polish Academy of Sciences
• Subjects: Atomic Force Microscopy; fractal analysis; magnetic domains; Magnetic Force Microscopy
• ISSN: 2300-1909; 1733-3490; 2300-1909
• DOI: 10.2478/amm-2014-0075

Presented work is focused on the use of correlation methods for numerical analysis of magnetic stray field over the surface of materials. Obtained results extend our previous findings about application of the autocorrelation function and the fractal analysis for characterization of magnetic surfaces. Several domain images are recorded at various tip-sample gaps (i.e. the lift heights), and then their average widths were extrapolated down to the zero distance in order to estimate the width seen right on the surface. Apart from that, fractal parameters were derived from autocorrelation function, which turned out to be sensitive to the lift height, and might constitute universal measure (the critical lift height), above which the MFM signal became dominated by thermal noises and non-magnetic residual interactions. Niniejsza praca dotyczy zastosowania metod korelacyjnych do numerycznej analizy obrazów rozkładu pola magnetycznego emitowanego z obszarów spontanicznego namagnesowania. W pracy przedstawiono kontynuację badań nad zastosowaniem funkcji autokorelacji oraz metod analizy fraktalnej w badaniach struktury domenowej oraz charakterystyki emitowanego z nich pola magnetycznego. Wyniki badań wykazują zależność mierzonej metodami mikroskopii sił magnetycznych (MFM) szerokości domen od wysokości skanowania nad badaną powierzchnią, sugerując przeprowadzanie serii pomiarów na różnych wysokościach (h), ich aproksymację z następną ekstrapolacją do powierzchni (h=0). Przeprowadzona analiza fraktalna, wskazuje na możliwość jej aplikacji do charakterystyki zmian sygnału magnetycznego rejestrowanego przez MFM. Pozwala ona również na wyznaczenie wysokości krytycznej (h ), na której sygnałem dominującym stają się nakładające się na sygnał magnetyczny pozostałości niemagnetycznych interakcji między igłą sondy i badaną powierzchnią, stanowiące rejestrowany przez MFM szum.