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《振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)稟磁特性》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量?jī)?nèi)稟磁特性引言1959年美國(guó)的S.Foner在前人的研究基礎(chǔ)上制成實(shí)用的振動(dòng)樣陽(yáng)磁強(qiáng)計(jì)（簡(jiǎn)記為VSM）。由于其具有很多優(yōu)異特性而被磁學(xué)研究者們廣泛釆用，并乂經(jīng)許多人的改進(jìn)，使VSM成為檢測(cè)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b——單位質(zhì)量的磁矩。設(shè)被測(cè)樣品的體積為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，可將其視為磁偶極子；如將樣品按一定方式振動(dòng)，就等同于磁偶極場(chǎng)在振
2、動(dòng)。于是，放置在樣品附近的檢測(cè)線(xiàn)圈內(nèi)就有磁通量的變化，產(chǎn)生感生電壓。將此電壓放大并加以記錄,在通過(guò)電壓■磁短的已知關(guān)系，即可求出被測(cè)樣品的M或b。實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶W(xué)握VSM工作原理，利用實(shí)驗(yàn)家捉供的設(shè)備，具體測(cè)量實(shí)際材料的M或b值。實(shí)驗(yàn)原理圖7.4-1振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)磁性檢測(cè)原理如圖所示，體積為V,磁化強(qiáng)度為M的樣品S沿Z軸方向振動(dòng)。在其附近放一個(gè)軸線(xiàn)和Z軸平行的多匝線(xiàn)圈L,在L內(nèi)的第n匝內(nèi)取面積元dS”，其與坐標(biāo)原點(diǎn)的矢徑為乙，磁場(chǎng)沿X方向施加。由于S的尺度與匚相比非常小，故S在空間的場(chǎng)可表為偶極場(chǎng)形式:注意到M值
3、有X分量，則可得到檢測(cè)線(xiàn)圈L內(nèi)笫n匝中dSn而積元的磁通為英中“0為真空磁導(dǎo)率。而第n匝內(nèi)的總磁通則為①”整個(gè)L的總磁通則為忌匸爾pf3/z0^XZV“①鴿①?gòu)S勿隹廠牴刃沖，X”為/;的X軸分量，不隨時(shí)間而變；Z”為乙的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(dòng)而L以S原有的方式振動(dòng)，此時(shí)可有乙,=Zf+asin(血),Z》為第n匝的坐標(biāo)。a為L(zhǎng)的振幅。由此可得到檢測(cè)線(xiàn)圈內(nèi)的感應(yīng)電壓為/d①3//()p￡t)=MVacoy^-dSl}cos69/I丿dt[4ttVJ斥=KMVcoscot=KJcos
4、cot顯然，精確求解上式是閑難的，但從該方程卻能得到一些有意義的定性結(jié)論，那就是:檢測(cè)線(xiàn)圈屮的感應(yīng)電壓幅值正比于被測(cè)樣品的總磁矩J=MV(或J=am，且和檢測(cè)線(xiàn)圈的結(jié)構(gòu)、振動(dòng)的頻率和振幅冇關(guān)。如果將上式中的K保持不變，則感應(yīng)信號(hào)僅和樣品總磁矩成止比，預(yù)先標(biāo)定感應(yīng)信號(hào)打磁矩的關(guān)系后，就可以根據(jù)測(cè)定的感應(yīng)信號(hào)的大小而推知被測(cè)磁矩值。因此，在測(cè)岀樣品的質(zhì)量和密度后，即可以計(jì)算出被測(cè)樣晶的磁化強(qiáng)度M、＜7。M=p(j,p為材料的密度。實(shí)驗(yàn)儀器振動(dòng)子信號(hào)發(fā)生器圖7.4-2振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)結(jié)構(gòu)原理圖：振動(dòng)樣晶磁強(qiáng)計(jì)主要工
5、作原理如下「信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)疋麗新誇加到振動(dòng)子上，使振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)振動(dòng)桿下端的樣品做同頻同相位振動(dòng)，掃描電源供電磁鐵產(chǎn)生可變磁化外場(chǎng)H而使樣品磁化，從而在檢測(cè)線(xiàn)圈屮產(chǎn)牛感應(yīng)型號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放人并檢測(cè)之后，饋給X?Y記錄儀的Y軸。而測(cè)量磁場(chǎng)用的豪特斯拉計(jì)的輸出則饋給記錄儀Y軸。這樣，當(dāng)掃描電源變化一個(gè)周期后，記錄儀將掃描出J-H回線(xiàn)。J的大小，乂必須由已知磁矩的標(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Q,質(zhì)量為加°,其Jo=o用Ni標(biāo)樣取代被測(cè)樣品，在完全相同的條件下加磁場(chǎng)使Ni飽和磁化后測(cè)得Y軸偏轉(zhuǎn)為Y.,則
6、單位偏轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的磁矩?cái)?shù)應(yīng)為K=q)“)/y),再由樣品的J?H回線(xiàn)上量得樣品某磁場(chǎng)下的Y軸高度％,則被測(cè)樣品在該Yh叫"%磁場(chǎng)的磁化強(qiáng)度Mh=KYh/V=勾巴?￡.與,或被測(cè)樣品的質(zhì)量磁化強(qiáng)度°為樣站密度，m為樣甜的質(zhì)量。這樣，我們即可根據(jù)實(shí)測(cè)的J-H冋線(xiàn)推算出被測(cè)樣品材料的M-H回線(xiàn)，所要注意的是，這里的H為外磁場(chǎng)。也就是說(shuō)，只有在可以忽略樣品的“退磁場(chǎng)”的情況F,利用VSM測(cè)得的回線(xiàn)，方能代表材料的真實(shí)特征，否則，必須對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行修正后所得到的回線(xiàn)形狀，才能表示材料的真實(shí)特征。所謂“退磁場(chǎng)”，可作如下的理
7、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(duì)”將產(chǎn)生與磁化場(chǎng)相反方向的磁場(chǎng)，從而減弱了外加磁化場(chǎng)H的磁化作用，故稱(chēng)為退磁場(chǎng)?？蓪⑼舜艌?chǎng)弘表示為Hd=-NM,稱(chēng)N為“退磁因子”，取決樣品的形狀，一般來(lái)說(shuō)非常復(fù)雜，其至其為張量形式，只有旋轉(zhuǎn)橢球體，方能計(jì)算出三個(gè)方向的具體數(shù)值，磁性測(cè)量中，通常樣站均制成旋轉(zhuǎn)橢球體的兒種退化形：圓球形、細(xì)線(xiàn)形、薄膜形，此吋，這些樣品的特定方向的N是定值，如球形時(shí)：Nx.=Nv=N,=-f沿細(xì)線(xiàn)的軸線(xiàn)N=0,沿膜面A『23N二0等。+++H圖7.4-3“退磁場(chǎng)”的產(chǎn)
8、生通常，檢測(cè)線(xiàn)圈都經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)整，成對(duì)地呢置在樣品兩側(cè)，并按一定的繞向和連接方式組成線(xiàn)圈對(duì)，使外界雜散信號(hào)盡可能互相抵消，而被測(cè)樣品所產(chǎn)生的信號(hào)則相互加強(qiáng)，從而提高檢測(cè)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(cè)量?jī)悍N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)記錄及處理1、測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)樣品M的J-HIlli線(xiàn)。Ni標(biāo)樣質(zhì)量磁化強(qiáng)度：＜r0=54emu/g,質(zhì)量m0=6.Smg。13.98從測(cè)量圖中nJ以讀出=cm
