磁性测量实验指导书
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磁性材料的磁性测量
一、实验目的
1. 了解固体磁性的来源。
2. 学习使用振动样品磁强计(VSM)测量材料的磁性。
二、实验原理概述
1. 目的意义
磁性是物质普遍存在的性质,任何物质在磁场作用下都有一定的磁化强度。
磁性材料在电力、通讯、电子仪器、汽车、计算机和信息存储等领域有着十分广泛的应用。
本实验通过对磁性材料磁性能的测量,加深对磁性材料基本特性的理解。
2. 固体的磁性
按磁性进行分类,大体可分为下述五种
(1)顺磁性。
这类物质具有相互独立的磁矩,在没有外场作用下相互杂乱取向,故不显示宏观磁性。
而在外场作用下,原来相互独立杂乱分布的磁矩将在一定程度上沿磁场方向取向,使这类物质表现出相应的宏观磁性。
磁场越强则宏观磁性越强,而当外磁场去除后,其宏观磁性消失。
(2)抗磁(逆磁)性。
此类物质无固有磁矩,在外磁场作用下产生感应磁性。
磁场消失则宏观磁性随之消失。
(3)反铁磁性。
此类物质内具有两种大小相等而反向取向的磁矩,故合成磁矩为零,使物质无宏观磁性。
(4)亚铁磁性。
此类物质内存在两种大小不相等但反向耦合在一起的磁矩,故不能相互完全抵消,使该类物质表现出强磁特性。
(5)铁磁性。
此类物质内的磁矩均可互相平行耦合在一起,因而表现出强磁特性。
3.磁特性的检测方法
振动样品磁强计可以测出在不同的环境下材料多种磁特性。
由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用,使VSM成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。
设被测样品的体积为V,由于样品很小,当被磁化后,在远处可将其
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,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。
将此电压放大并记录,再通过电压-磁矩的已知关系,即可求出被测样品的磁化强度。
三、实验设备及材料
1. 仪器:振动样品磁强计Lake Shore 7404型VSM
2. 材料:磁性样品
四、实验内容及步骤
1. 实验步骤
(一)校准系统
1.磁矩偏移量校准(Moment Offset)
①将空杆装在振动头上;
②从“calibration”菜单中点击“Moment Offset”;
③按照对话框提示进行Moment Offset的校准。
注意:在进行该项校准时不能选中“atuorange”栏。
2.磁矩增益量校准(Moment Gain)
①在样品杆上装入含有镍标准样品的样品杯,打开振动头;
②从“calibration”菜单中点击“Moment Gain”;
③在Moment Gain Calibration类型中选择“Single point calibration”;
④对话框中在相应的栏输入“6.92”emu 和“5000”G;
⑤调节样品鞍点;
⑥按照对话框提示步骤进行校准。
注意:在进行该项校准时不需要选中“atuorange”栏。
(二)测量样品
1. 根据所测试样品性质和形状选择相应的样品杆和样品杯;并将含有样品的样品杆安装在振动头上;
2. 调节样品鞍点;
3. 为该测量样品选择合适的量程或选中“atuorange”栏;
4. 从“experiments”菜单中选择“News experiment”,对实验进行命名,根据所需测量的数据(曲线)选择实验类型和实验条件;
注意:在建立一个新的实验模版时,在“Time Constant”和“Averaging Time per Point”栏中分别选择“0.3”秒和“10”秒;在“X channel”栏中选择合适的灵敏度,或选中“Moment Auto range”;
5. 在软件上点击“Start”开始实验,实验完成后会自动保存实验结果。
2.实验数据处理
(1)使用用作图软件处理数据。
(2)对测得的磁滞回线进行分析,确定所测样品的各种磁学参量。
五、思考题
1. 固体磁性的来源。
2. 什么是磁偶极子?
3. 怎样调节鞍点?。