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《實(shí)驗(yàn)_72_振動樣品磁強(qiáng)計(jì)測量內(nèi)稟磁特性》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、實(shí)驗(yàn)7.2振動樣品磁強(qiáng)計(jì)測量內(nèi)稟磁特性1959年美國的S.Foner在前人的研究基礎(chǔ)上制成實(shí)用的振動樣品磁強(qiáng)計(jì)（簡記為VSM）。由于其具有很多優(yōu)異特性而被磁學(xué)研究者們廣泛采用，并又經(jīng)許多人的改進(jìn)，使VSM成為檢測物質(zhì)內(nèi)稟磁特性的標(biāo)準(zhǔn)通用設(shè)備。所謂“內(nèi)稟”磁特性，主耍是指物質(zhì)的磁化強(qiáng)度而言，即體積磁化強(qiáng)度M——單位體積內(nèi)的磁矩，和質(zhì)量磁化強(qiáng)度?！獑挝毁|(zhì)量的磁矩。設(shè)被測樣詁的體積為V（或質(zhì)量為m）,由于樣品很小，如直徑1mm的小球，當(dāng)被磁化后，在遠(yuǎn)處，可將其視為磁偶極了：如將樣品按一定方式振動，就等同于磁偶極場在振動。于是,放置在樣品附近的檢測線圈內(nèi)就冇
2、磁通量的變化，產(chǎn)生感生屯壓。將此電壓放人變成直流并加以記錄，再通過電壓磁矩的已知關(guān)系，即可求出被測樣品的M或。。實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆誚SM工作原理；利用實(shí)驗(yàn)室提供的設(shè)備，具體測量實(shí)際材料的M或。實(shí)驗(yàn)原理如圖7.4-1所示，體積為V、磁化強(qiáng)度為M的樣品S沿Z軸方向振動。在其附近放一個(gè)軸線和Z軸平行的多匝線圈L,在L內(nèi)的第n匝內(nèi)取面積元dSn,其與坐標(biāo)原點(diǎn)的矢徑為r磁場沿X方向施加。出于S的尺度與-相比非常小,故S在空間的場可表為偶極場形式：?石尹-a（7.4-1）注意到M值有X分量，則可得到檢測線圈L內(nèi)第n匝屮dSn面積元的磁通為(7.4-2)d<^n=^Hzd
3、sn=dSn其中Uo為真空磁導(dǎo)率。而第n匝內(nèi)的總磁通則為整個(gè)L的總磁通則為0也”也琳第尹ds”nnWn(7.4-3)(7.4-4)其中，Xn為J的X軸分量，不隨時(shí)間而變；Zn為J的Z軸分量，是時(shí)間的函數(shù)。為方便計(jì)，現(xiàn)認(rèn)為s不動而L以S原冇的方式振動，此時(shí)可冇爲(wèi)■翳9五"，盅為第n匝的坐標(biāo)，a為L的振幅。由此可得到檢測線圈內(nèi)的感應(yīng)電壓為=KMTcoscot=KJcoscot顯然，精確求解上式是困難的，但從該方程卻能得到一些冇意義的定性結(jié)論,那就是：檢測線圈中的感應(yīng)電壓幅值正比于被測樣品的總磁矩J=MV（或J=om）,.!=［和檢測線圈的結(jié)構(gòu)、振動頻率和振
4、幅有關(guān)。如果將（7.4-4）式屮的K保持不變，則感應(yīng)信號僅和樣品總磁矩成正比。預(yù)先標(biāo)定感應(yīng)信號與磁矩的關(guān)系后，就可根據(jù)測定的感應(yīng)信號的大小而推知被測磁矩值，因此，在測出樣品的質(zhì)量和密度后，即可計(jì)算岀被測樣品的磁化強(qiáng)度M、ooM=po,P為材料的密度。
5、振動子卜信號發(fā)生器扳動桿、圖7.4-2振動樣品磁強(qiáng)計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖振動樣品磁強(qiáng)計(jì)主要工作原理如下：信號發(fā)生器產(chǎn)生的功率信號加到振動了上，使振動了驅(qū)動振動桿作周期性運(yùn)動，從而帶動粘附在振桿卜端的樣品作同頻同相位振動，掃描電源供電磁鐵產(chǎn)生可變磁化外場H而使樣品磁化，從而在檢測線圈屮產(chǎn)生感應(yīng)信號，此信號經(jīng)放大并檢測
6、后，饋給X-Y記錄儀的Y軸。而測量磁場用的毫特斯拉計(jì)的輸岀則饋給記錄儀X軸。這樣，當(dāng)掃描電源變化一個(gè)周期后，記錄儀將描出J-H冋線。J的大小，又必須由己知磁矩的標(biāo)準(zhǔn)樣品定標(biāo)后求得。如：己知Ni標(biāo)樣的質(zhì)量磁矩為。o,質(zhì)量為m（）,其J0=o0m0o用Ni標(biāo)樣取代被測樣品，在完全相同的條件下加磁場使Ni飽和磁化后測得Y軸偏轉(zhuǎn)為Y。，則單位偏轉(zhuǎn)所對應(yīng)++H圖7.4-3“退磁場”的產(chǎn)牛的磁矩?cái)?shù)應(yīng)為K=aomo/Yo,再由樣品的J-H回線上量得樣品某磁場下的Y軸高度Y”，則被測樣品在該就■警上?石磁場下的磁化強(qiáng)度綣**，或被測樣品的質(zhì)量磁化強(qiáng)度*嶺■,p為樣晶密
7、度，m為樣品的質(zhì)量。這樣，我們即可根拯實(shí)測的J-H冋線推算岀被測樣品材料的M-HM線，所要注意的是，這里的H為外磁場。也就是說，只冇在可以忽略樣品的“退磁場”情況下，利用VSM測得的回線，方能代表材料的真實(shí)特征，否則，必須対磁場進(jìn)行修正后所得到的冋線形狀，才能表示材料的真實(shí)特征。所謂“退磁場”，可作如下的理解：當(dāng)樣品被磁化后，其M將在樣品兩端產(chǎn)生“磁荷”，此“磁荷對”將產(chǎn)生與磁化場相反方向的磁場，從而減弱了外加磁化場H的磁化作用，故稱為退磁場。可將退磁場Hd表示為Hd=—NM,稱N為“退磁因子”，取決樣品的形狀，一般來說非常復(fù)雜，甚至其為張量形式，只有
8、旋轉(zhuǎn)橢球體，方能計(jì)算出三個(gè)方向的具體數(shù)值；磁性測量中，通常樣品均制成旋轉(zhuǎn)橢球體的幾種退化形：圓球形、細(xì)線形、薄膜形，此吋，這些樣品的特定方向的N是定值,如球形嚴(yán)g冷卜厘廉克、秒M中為沿細(xì)線的軸線N=0,沿膜而N=0等。通常，檢測線圈都經(jīng)過仔細(xì)調(diào)整，成對地配置在樣品兩側(cè)，并按一定的繞向和聯(lián)接方式組成線圈對，使外界雜散信號盡可能互相抵消，而被測樣品所產(chǎn)生的信號則相互加強(qiáng)，從而提高檢測系統(tǒng)的靈敏度和信噪比。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容利用提供的設(shè)備，測量幾種樣品材料的質(zhì)量磁化強(qiáng)度。標(biāo)準(zhǔn)樣品為Ni。數(shù)據(jù)記錄與處理待測樣品待測樣品樣品:標(biāo)樣Ni樣品質(zhì)量6.8mgl.OmgY偏移量1
9、4.8cm*505.2cm*50質(zhì)量磁化強(qiáng)度54emll/gQh=164mll/g250-20
