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《微振動樣品磁強計測量鐵氧體的磁性及其處理方法》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、微振動樣品磁強計測量鐵氧體的磁性及其處理方法作者：楊博實驗人：楊博張弘濤目錄引言實驗原理實驗儀器結(jié)構(gòu)與工作原理測量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析震動樣品磁強計的發(fā)展VSM的應(yīng)用Ⅰ引言1959美國S.Foner制成實用的振動樣品磁強計（VSM）近三十年以來以感應(yīng)法為基礎(chǔ)的拋移法有很大發(fā)展，使樣品和測量線圈做周期性的相對運動獲取信號出現(xiàn)了各種類型的磁強計：振動樣品磁強計，振動線圈磁強計，旋轉(zhuǎn)樣品磁強計等振動樣品磁強計的研究受到廣泛重視從其樣品振動幅度大小和對感應(yīng)信號的處理方式又可分為兩種:一種使樣品在均勻磁場中做小
2、幅度等幅振動（微振動），振動方向一般垂直于磁場，感應(yīng)信號一般不需要進行積分處理直接與被測樣品磁矩成正比，它多用于一般電磁鐵產(chǎn)生的磁場下進行物質(zhì)磁測量應(yīng)用最廣，發(fā)展最快另一種使樣品在磁場中做大幅度等幅振動，振動方向與磁場方向平行，感應(yīng)信號需經(jīng)積分之后才與被測樣品磁矩成正比它多用于產(chǎn)生強磁場的超導(dǎo)螺線管中進行物質(zhì)磁性測量振動樣品磁強計可以測出在不同的環(huán)境下材料多種磁特性。由于它易于發(fā)揮電子技術(shù)的作用及其采用靈活的設(shè)計，使之有極高的靈敏度并兼?zhèn)湟子诎惭b定位，更換樣品的優(yōu)點。測量磁矩靈敏度在磁場中零場到磁鐵
3、可達到的最大場范圍內(nèi)，可小到[]以下。由于其具有很多優(yōu)異特性而被磁學研究者們廣泛采用，又經(jīng)許多人改進，使VSM成為檢測物質(zhì)內(nèi)稟磁特性的標準通用設(shè)備。內(nèi)稟磁特性主要是指物質(zhì)的磁化強度而言，即體積磁化強度——M單位體積內(nèi)的磁矩，和質(zhì)量磁化強度σ——單位質(zhì)量的磁矩。設(shè)被測樣品的體積為V，由于樣品很小，當被磁化后，在遠處可將其視為磁偶極子：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)就有磁通量的變化，產(chǎn)生感生電壓。將此電壓放大并記錄，再通過電壓-磁矩的已知關(guān)系，即可求出被
4、測樣品的M或σ。Ⅱ?qū)嶒炘碓韴D見圖1所示將小球型樣品（體積位V，磁化強度為M）放在平行于X軸方向的均勻磁場H中，并使它在Z方向做小幅度等幅振動，在其附近放一個軸線和Z軸平行的多匝線圈L，在L內(nèi)的第n匝內(nèi)取面積元，其與坐標原點的矢徑為，磁場延X方向施加Ⅱ?qū)嶒炘韺⑿∏蛐蜆悠罚w積位V，磁化強度為M）放在平行于X軸方向的均勻磁場H中，并使它在Z方向做小幅度等幅振動，在其附近放一個軸線和Z軸平行的多匝線圈L，在L內(nèi)的第n匝內(nèi)取面積元，其與坐標原點的矢徑為，磁場延X方向施加。Ⅱ?qū)嶒炘碛捎赟的尺度與相比非
5、常小，故S在空間的場可表示為偶極場形勢：(1)由此的Z方向分量為：(m為樣品磁矩)Ⅱ?qū)嶒炘碜⒁獾街涤蠿分量，則可得到檢測線圈L內(nèi)第n匝中面積元的磁通量：(2)其中為真空磁導(dǎo)率。第n匝內(nèi)的總磁通為：(3)Ⅱ?qū)嶒炘碚麄€L的總磁通則為：(4)其中，為的X軸分量，不隨時間而變；為的Z軸分量，是時間的函數(shù)。Ⅱ?qū)嶒炘憩F(xiàn)在認為S不動而L以S原有的方式振動，此時可有，為第n匝的坐標，a為L的振幅。由此可得到檢測線圈內(nèi)的感應(yīng)電壓為：(5)Ⅱ?qū)嶒炘碛幸饬x的結(jié)論：檢測線圈中的感應(yīng)電壓幅值正比于被測樣品的總磁矩（或
6、），且和檢測線圈的結(jié)構(gòu)，振動頻率和振幅有關(guān)。如果將K保持不變，則感應(yīng)信號僅和樣品總磁矩成正比。預(yù)先標定感應(yīng)信號與磁矩的對應(yīng)關(guān)系后，就可以根據(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，即可計算出被測樣品的磁化強度,。，為材料的密度。Ⅲ實驗儀器結(jié)構(gòu)與工作原理儀器結(jié)構(gòu)?振動系統(tǒng)*探測線圈儀器工作原理Ⅲ實驗儀器結(jié)構(gòu)與工作原理Ⅲ實驗儀器結(jié)構(gòu)與工作原理*振動系統(tǒng)為使樣品能在磁場中做等幅強迫振動，需要有振動系統(tǒng)推動。系統(tǒng)應(yīng)保證頻率與振幅穩(wěn)定。顯然適當?shù)奶岣哳l率和增大振幅對獲取信號有利，
7、但為防止在樣品中出現(xiàn)渦流效應(yīng)和樣品過分位移，頻率和幅值多數(shù)設(shè)計在200HZ和1mm以下。低頻小幅振動一般采用兩種方式產(chǎn)生：一種是用馬達帶動機械結(jié)構(gòu)傳動；另一種是采用揚聲器結(jié)構(gòu)用電信號推動。前者帶動負載能力強并且容易保證振幅和頻率穩(wěn)定，后者結(jié)構(gòu)輕便，改變頻率和幅值容易，外控方便，受控后也可以保證振幅和頻率穩(wěn)定。Ⅲ實驗儀器結(jié)構(gòu)與工作原理因為儀器應(yīng)僅探測由樣品磁性產(chǎn)生的單一固定的頻率信號，與這頻率不同的信號可由選頻放大器和鎖相放大器消除。一切因素產(chǎn)生的相同頻率的偽信號必須設(shè)法消除，這是提高儀器的靈敏度重要
8、關(guān)鍵。因為振動頭是一個強信號源，且頻率與探測信號頻率一致，故探頭與探測線圈要保持較遠距離用振動桿傳遞振動，又在振動頭上加屏蔽罩，防止產(chǎn)生感應(yīng)信號。為了確保測量精度避免振動桿的橫向振動，在振動管外面加黃銅保護管，其間位于中部和下部用聚四氟乙烯墊圈支撐，既消除了橫振動又不影響振動效果。Ⅲ實驗儀器結(jié)構(gòu)與工作原理?探測系統(tǒng)在測量過程中，希望探測線圈能有較大的信噪比，同時要求樣品在重復(fù)測量中取放位置的偏差在一定空間內(nèi)不影響輸出信號大小。前者能夠提供測量必要的靈敏度，后者則是保證
