完整word版振动样品磁强计测量内禀磁特性word文档良心出品

1、(T当被磁化后，在远处，、实验原理磴性恰测原理注意到M值有X分量，于S的尺度与r n振动样品磁强计测量内禀磁特性一、引言1959年美国的S. Foner在前人的研究基础上制成 实用的振动样品磁强计（简记为VSM）。由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用，并又经许多人的改 进，使VSM成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。所 谓“内禀”磁特性，主要是指物质的磁化强度而言，即体积 磁化强度M 单位体积内的磁矩，和质量磁化强度 单位质量的磁矩。设被测样品的体积为V （或质量为m） 由于样品很小，如直径1mm的小球， 可将其视为磁偶极子：如将样品按一定方式振动，就等同于 磁偶极场在振动。于是，

2、放置在样品附近的检测线圈内就有 磁通量的变化，产生感生电压。将此电压放大变成直流并加 以记录，再通过电压磁矩的已知关系，即可求出被测样品的M 或（T。二、实验目的掌握VSM工作原理；利用实验室提供的设备，具体测 量实际材料的M或如图7.4-1所示，体积为V、磁 化强度为M的样品S沿Z轴方向振 动。在其附近放一个轴线和Z轴平 行的多匝线圈L,在L内的第n匝 内取面积元dS n,其与坐标原点的 矢径为r n,磁场沿X方向施加。由 相比非常小，故S 在空间的场可表为偶极场形式：（7.4-1 ）则可得到检测线圈L内第n匝中dSn面积元的磁通为坐MXVdSn41 rn卩0为真空磁导率。而第n匝内的总磁通

3、则为n“d 心3idSn4叭 整个L的总磁通则为* = 也=坐MXVdsdg = PoH zdSn =(7.4-2 )其中其中，X n为r n的X轴分量，不随时间而变；Z(7.4-3 )为r n的Z7 rn轴分量，是时间的函数。为方便计，现认为S不动而L以S 原有的方式振动，此时可有 2厂町+舶皿，肾为第n匝的坐 标，a为L的振幅。由此可得到检测线圈内的感应电压为 s（t）=竺=坐MV 送 fXn（rn 75Zn）dsjcotdt 4兀 3rn=KMT cosot = KJ cosot（7.4-4 ）显然，精确求解上式是困难的，但从该方程却能得到一 些有意义的定性结论，那就是：检测线圈中的感应

4、电压幅值 正比于被测样品的总磁矩J=MV（或=cm）,且和检测线圈的结构、振动频率和振幅有关。如果将（7.4-4 ）式中的K保持不变，则感应信号仅和样品总磁矩成正比。预先 标定感应信号与磁矩的关系后，就可根据测定的感应信号的 大小而推知被测磁矩值， 因此，在测出样品的质量和密度后， 即可计算出被测样品的磁化强度M、c oM = p c, p为材料的密度。振动样品磁强计主要工作原理如下：信号发生器产生的功率信号加到振动子上，使振动子驱动振动杆作周期性运 动，掘动子I信号发生器I振动杆检测线朋, H锁相放大迅录仪/电磁铁图？.*根动样品磁强讣结构原理图口.号,从而带动粘附在振杆下端的样品作同频同相

5、位振动，扫描电 源供电磁铁产生可变磁化外场H而使样品磁化，从而在检测 线圈中产生感应信号，此信号经放大并检测后，馈给X 记录仪的Y轴。而测量磁场用的毫特斯拉计的输出则馈给记 录仪X轴。这样，当扫描电源变化一个周期后，记录仪将描 出J-H回线。J的大小，又必须由已知磁矩的标准样品定 标后求得。如：已知N i标样的质量磁矩为 a 0,质量为m 0, 其J 0= a om 0。用Ni标样取代被测样品，在完全相同的条 件下加磁场使N i饱和磁化后测得Y轴偏转为Y 0,则单位偏 转所对应的磁矩数应K= a 0m 0/Y 0,再由样品的J - H回 线上量得样品某磁场下的Y轴高度Y H,则被测样品在该磁场

6、%异下的磁化强度爲,或被测样品的质量磁化强度 用 人用，P为样品密度，m为样品的质量。 这样，我们即可根据实测的J-H回线推算出被测样品材料的M-H回线，所要注意的是，这里的H为外磁场。也就是 说，只有在可以忽略样品的“退磁场”情况下，利用VSM 测得的回线，如M+图厂43 退確场的产丿匸方能代表材料的真实特征，否则，必须对磁场进行修正后所 得到的回线形状，才能表示材料的真实特征。 所谓“退磁场”，可作如下的理解：当样品被磁化后，其M将在样品两端产生“磁荷”，此“磁荷对”将产生与磁化场相反方向的磁场， 从而减弱了外加磁化场H的磁化作用，故称为退磁场。可将 退磁场Hd表示为Hd= NM,称N为“

7、退磁因子”，取般来说非常复杂，甚至其为张量形式，只决样品的形状， 有旋转椭球体，方能计算出三个方向的具体数值；磁性测量 中，通常样品均制成旋转椭球体的几种退化形：圆球形、细 线形、薄膜形，此时，这些样品的特定方向的N是定值，如N =N =N =1（或厘米 克、秒制中为M球形时叫叫只3丿，沿细线的轴线N=0，沿膜面N= 0等。通常，检测线圈都经过仔细调整，成对地配置在样品两 侧，并按一定的绕向和联接方式组成线圈对，使外界杂散信 号尽可能互相抵消，而被测样品所产生的信号则相互加强， 从而提高检测系统的灵敏度和信噪比。四、实验内容 利用提供的设备，测量几种样品材料的质量磁化强度。标准 样品为Ni。五、数据记录与处理Ni的质量m0=11g Ni的质量磁化强度0=54 emll/gNi 的 丫 轴偏转 丫0=10.52cm待测样品 m=1g 样品的丫轴偏转 Yh =2.67cm代入公式得样品的质量磁化强度183.63emll/g 六、思考题 仁试分析一下如何才能更准确地测出样品的磁化强度值?答:鉴于振动的样品尺寸要很小，