振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)-實(shí)驗(yàn)報(bào)告

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)-實(shí)驗(yàn)報(bào)告

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1、固體物理學(xué)實(shí)驗(yàn)報(bào)告振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)一.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的基本原理、結(jié)構(gòu),了解其使用方法;2、掌握磁性樣品的起始磁化曲線和磁滯回線的測(cè)量,了解由此分析材料磁性參數(shù)的方法。二.VSM工作原理2.1VSM設(shè)備種類(lèi)介紹振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)主要由電磁鐵系統(tǒng)、樣品強(qiáng)迫震動(dòng)系統(tǒng)和信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)組成。根據(jù)驅(qū)動(dòng)樣品振動(dòng)的方式不同,振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)可分為機(jī)械式驅(qū)動(dòng)式(靜電驅(qū)動(dòng)式(圖la)、(圖lb)和電磁驅(qū)動(dòng)式(圖lc)和等多種。圖1(a)靜電驅(qū)動(dòng)式;(b)機(jī)械驅(qū)動(dòng)式;(c)電磁驅(qū)動(dòng)式2.2VSM工作原理振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的工作原理的物理本質(zhì)是電磁感應(yīng),通過(guò)小尺寸樣品在均勻磁場(chǎng)中振動(dòng),利用鄰近線圈中的感生電動(dòng)勢(shì)進(jìn)

2、行磁化強(qiáng)度測(cè)量的非積分式感應(yīng)法系統(tǒng),是磁性測(cè)量技術(shù)中的主要設(shè)備之一。測(cè)量線圈中的感應(yīng)信號(hào),來(lái)源于被磁化的振動(dòng)樣品在周?chē)a(chǎn)生的周期性變化磁場(chǎng)。若把小樣品近似看作磁偶極子,則測(cè)量線圈中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是具有基波和各級(jí)諧波成份的頻譜信號(hào)。通過(guò)理論推導(dǎo)可知,在由基波線圈幾何因子所確定的位置和線圈長(zhǎng)度范圍內(nèi),二次諧波在串聯(lián)反接的線圈對(duì)中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)等于零。又由于樣品振幅很小(約0」mm),其它高次諧波的作用可忽略不計(jì)。因此,振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)中只需要考慮基波成份。這樣,可得振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的測(cè)量方程為:匕=kMtn其中,Vx為線圈輸出電壓的有效值;Mm為樣品的磁矩;k為振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的靈敏度,可由比較法測(cè)定,又叫

3、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的校準(zhǔn)或定標(biāo)。比較法是用飽和磁化強(qiáng)度osO已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行比較測(cè)定k。若標(biāo)準(zhǔn)樣品的質(zhì)量為mSO,裝入磁強(qiáng)計(jì)中的振動(dòng)輸出信號(hào)為v曰叫入,則叫。氣。校準(zhǔn)后,將質(zhì)量為mX的被測(cè)樣品替換標(biāo)準(zhǔn)樣品。在振動(dòng)輸岀為Vx時(shí),樣品的比磁化強(qiáng)度為:k叫叫乂在測(cè)量線圈橫截面內(nèi)磁場(chǎng)平均值可用中心點(diǎn)磁場(chǎng)表示的近似下,線圈的直徑要非常小,如內(nèi)徑不超過(guò)5mmo兩個(gè)測(cè)量線圈的總匝數(shù)必須一樣,約為1000匝。考慮到線圈中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)在樣品所處的磁場(chǎng)中心位置附近有個(gè)非敏感區(qū)(鞍點(diǎn)區(qū)),線圈與樣品的距離也要滿(mǎn)足一定條件。減小線圈間的距離可使測(cè)量線圈的輸岀信號(hào)增大,但鞍點(diǎn)區(qū)將縮小。如果采用四線圈制探測(cè)時(shí)鞍點(diǎn)區(qū)比雙線

4、圈大些,但靈敏度會(huì)降低。振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的測(cè)量方法有兩種:絕對(duì)法和差值法。絕對(duì)法是根據(jù)測(cè)量方程由電壓Vx直接測(cè)量樣品的比磁化強(qiáng)度或磁矩的方法。這種方法容易受系統(tǒng)的機(jī)械穩(wěn)定性、振源頻率穩(wěn)定性、反饋電路的穩(wěn)定性和放大器的線性度的影響。差值法在磁強(qiáng)計(jì)振動(dòng)桿中部裝一個(gè)磁矩已知的基準(zhǔn)樣品,并在樣品兩側(cè)對(duì)稱(chēng)安裝一對(duì)串聯(lián)反接的基準(zhǔn)線圈,用以產(chǎn)牛基準(zhǔn)信號(hào)與測(cè)量信號(hào)進(jìn)行差值比較,就可消除共有的干擾信號(hào)。這種方法可以避免頻率和振幅波動(dòng)引入測(cè)量誤差。由于振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)得的是相對(duì)信號(hào)而不是絕對(duì)信號(hào),所以每次使用前必須對(duì)儀器進(jìn)行定標(biāo)。通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品的測(cè)量得到比例系數(shù),從而才能確定待測(cè)樣品的磁學(xué)參數(shù)。2.1VSM應(yīng)用范

5、圍適用于各種磁性材料:磁性粉末、超導(dǎo)材料、磁性薄膜、各向異性材料、磁記錄材料、塊狀、單晶和液體等材料的測(cè)量??赏瓿纱艤鼐€、起始磁化曲線、退磁曲線及溫度特性曲線、IRM和DCD曲線的測(cè)量,具有測(cè)量簡(jiǎn)單、快速和界面友好等特點(diǎn)。一.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理3.1垂直Co納米棒陣列方向回線圖2.垂直Co納米棒陣列方向冋線(nlu①)乏3.2平行Co納米棒陣列方向回線(nlus乏圖3.平行Co納米棒陣列方向冋線3.3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析根據(jù)所給數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可得:1?在垂直Co納米棒陣列方向回線中,磁化強(qiáng)度飽和值毗為4.09838X10“emu,對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度比為14974.320e,剩余磁化強(qiáng)度M「為6.12611X1

6、06;2.在平行Co納米棒陣列方向回線中,磁化強(qiáng)度飽和值比為4.06084X10"emu,對(duì)應(yīng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度比為9983.9260e,剩余磁化強(qiáng)度M「為3.13045X10"。3?根據(jù)上述數(shù)據(jù)分析,平行Co納米棒陣列相較于垂直Co納米棒陣列有著更強(qiáng)的剩余磁化強(qiáng)度,更加偏向丁硬磁材料。

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