磁学有关的仪器

磁法勘探仪器-正文磁法勘探中用来测量磁场强度和磁性参数的仪器分类磁法勘探仪器种类很多。

按测量目的不同，可分为测量磁场强度的磁力仪和测量岩（矿）石磁参数的磁力仪两大类。

前一类磁力仪配置专门装置后也可用于磁参数测定。

在测量磁场强度的磁力仪中，根据测量磁场是标量（或模量）还是矢量的不同，可分为标量磁力仪和矢量磁力仪。

质子磁力仪和光泵磁力仪本质上是标量磁力仪，它们可测量地磁场的总强度模量。

其他磁力仪为矢量磁力仪，如垂直或水平磁秤，测量地磁场在垂直或某一水平方向的差值，磁通门磁力仪测量地磁场在某方向的强度，超导磁力仪测量垂直于超导环平面方向上的磁场的差值等。

此外，质子磁力仪和光泵磁力仪可测定磁场强度的绝对值属绝对测量仪器，但也可用作相对测量。

其他类型的磁力仪是相对测量仪器。

根据应用领域不同，可分为航空、卫星、海洋、地面及钻井磁力仪。

根据仪器结构不同可分为机械式和电子式。

按照发展历史和应用的物理原理,可把磁力仪分为3个世代。

第一代磁力仪应用永久磁铁或感应线圈,如磁秤;第二代磁力仪应用高导磁性材料或原子、核子的特性以及复杂电子线路，如原子磁力仪、光泵磁力仪；第三代磁力仪利用低温量子效应，如超导磁力仪。

测量磁场强度的磁力仪常用的有以下5种：①磁秤。

是机械式磁力仪。

利用一个可绕固定轴自由旋转的磁棒，其偏转角的大小与外磁场强度成比例的关系来测量磁场大小。

由于用重力矩来平衡磁力矩，所以只能测垂直（或水平）地磁场相对于一个固定点的改变值。

利用磁棒放置位置的不同可以分别测定垂直磁异常和水平磁异常，其相应的仪器为垂直磁秤和水平磁秤。

②磁通门磁力仪。

或称饱和式磁力仪。

它是一种电力磁力仪。

它利用高磁导率的坡莫合金作灵敏元件，在弱磁场中就能达到磁饱和。

灵敏元件的磁芯为闭合磁路，在其两边绕以匝数相同、绕向相反的激励绕组，其外绕以讯号绕组。

对激励绕组给以交变电压，使灵敏元件达到近于饱和，若无外磁场存在，则两边磁芯产生的磁通波形对称而反向，这时讯号绕组将没有感应电压输出。

化学实验中的核磁共振仪器核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance，NMR）是一种常用的化学分析技术，广泛应用于有机化学、生物化学、药物研发等领域。

核磁共振分析的关键在于核磁共振仪器的运用。

本文将重点讨论化学实验中的核磁共振仪器的原理、使用方法和一些应用实例。

一、核磁共振仪器的原理核磁共振仪器是通过核磁共振现象来获取样品的分子结构和成分信息的仪器。

其原理基于核自旋的特性，当一个核自旋处于外加磁场下时，能够发生能量状态的跃迁。

核磁共振仪器利用磁场、射频脉冲以及探测技术，实现对核自旋的激发和检测。

在核磁共振实验中，我们通常使用的主要仪器包括核磁共振仪、自动化控制系统、冷却系统、高频射频供电系统等。

二、核磁共振仪器的使用方法1. 样品的制备与处理在进行核磁共振实验前，我们需要准备样品并进行处理。

一般来说，样品应选择纯度高、溶解度好、含水量低的化合物。

在使用核磁共振仪器进行实验时，样品通常需要溶解在溶剂中，并遵循一定的溶剂比例。

溶剂的选择要根据样品的性质来确定，通常使用的溶剂有氘代古钠、氘代二氯甲烷等。

在样品制备过程中，还需要注意避免空气、水分以及其他杂质的污染。

2. 仪器参数的设置在进行核磁共振实验前，需要进行仪器参数的设置。

仪器参数的选择取决于所研究的分析对象、溶剂以及实验目的等因素。

一般来说，我们需要调整仪器的磁场强度、温度、脉冲宽度、扫描时间等参数。

合理的仪器参数设置能够提高实验的准确性和灵敏度。

3. 实验的操作流程核磁共振实验通常包括以下几个步骤：设置核磁共振仪器参数、放入样品、进行校准和优化、选择合适脉冲序列、开始实验、记录数据和处理数据。

在实验操作中，需要准确掌握仪器的使用方法，并且注意实验环境的干净和稳定。

三、核磁共振仪器的应用实例1. 分析有机化合物结构核磁共振技术在有机化学中起到了核心的作用，能够帮助我们确定有机化合物的结构和成分。

通过核磁共振仪器的使用，可以确定元素类型、化学位移、耦合常数等信息，从而推测出分子的结构。

但是出于安全考虑发射一再推迟，经历了多次推迟发射事件之后，阿尔法磁谱仪2终于在美国东部时间2011 年5月16日上午搭乘“奋进”号航天飞机升空。
按照航天局计划，“奋进”号完成最后一次飞行后退役，“亚特兰蒂斯”号也完成“绝唱之旅”。美国航天 飞机全部退役，运行30多年的航天飞机项目宣告终结。
阿尔法磁谱仪升空后，在短时间内获得的数据就可使阿尔法磁谱仪正电子能谱的测量范围和精度超过正在空 中运行的PAMELA空间探测器（由意大利、俄罗斯联合研制），并有能力对空间电子能谱几个测量结果作出判断。 今后相当长的一段时期，阿尔法磁谱仪作为最主要的空间粒子探测器之一，对重大的科学前沿课题进行探索，是 意义重大的空间实验。
感谢观看
主结构的主体系外径为1.3米，内径为1.15米，高0.8米的空心高强度铝制圆柱体。永磁体呈条状插入主结构， 其磁场强度高达1400高斯。主结构要求高精度，在生产及装配过程中严格控制偏差，以使其与航天飞机对接时不 产生装配应力。
1996年4月第一台供地面试验的阿尔法磁谱仪主结构顺利完成生产，安装好永磁体后进行了振动试验及离心 试验，试验一次通过，技术状态良好。
项目合作
CERN暨欧洲核子中心的航空照片阿尔法磁谱仪重达6700千克，中国多家单位参加了研制，其中，中国科学院 高能物理研究所和中国运载火箭技术研究院与法国、意大利的两个单位合作，研制了阿尔法磁谱仪电磁量能器， 能够测量能量高达TeV的电子和光子，是寻找暗物质的关键子探测器。参加阿尔法磁谱仪国际合作的中国单位还 包括中国科学院电工研究所、上海交通大学、东南大学、山东大学、中山大学，以及中国台湾的“中央研究院” 物理研究所、“中央大学”、中山科学研究院等。
暗物质
AMS-一种粒子加速器，绰号为太空的大型强子对撞机。AMS的最初实验结果发现了可能是暗物质的痕迹。不 仅是AMS,很多地上甚至深埋地下的实验室也曾发现过暗物质的痕迹。

常用的磁测仪器有：磁通计、特斯拉计（又称为高斯计）、磁测仪。

磁通计用於测量磁感应通量，特斯拉计用於测量表面磁场强度或气隙磁场强度，磁测仪用於测量综合磁性能。

所有仪器使用之前应仔细阅读说明书，根据说明书的要求预热，预热之后按照说明书的要求进行操作。

二、应用特斯拉计（高斯计）测量特斯拉计一般可用於测量磁性材料的表面磁场强度，具体而言就是测量表面中心部位的场强。

测量之前应根据说明书的要求进行预热，然后检查、调整零点，使得非测量状态下的示值为"0"。

注意：在使用过程中一般不应调整霍尔电流。

更换探头时应根据探头的说明在仪器热态下调整霍尔电流，并在适当的部位标识霍尔电流参数值。

可以经常检查电流值，应为规定的数值。

测量表场的方法无法准确获得全面的磁参数（如剩磁、矫顽力、磁能积），通常以上下限标样的中心场资料作为参考资料来进行合格判别。

此种方法对n、m系列可用，对h以上系列准确度要差一些。

一般而言可以按照下述公式计算不同尺寸（圆柱或圆片）的中心场：h=br*k/√（1+5.28*k*k）（gs）式中：br--标称剩磁k--圆柱、圆片的长径比或方块磁化方向与另二个方向中较短边长之比。

对於长宽相差较大的产品k=取向长度/sqr（长*宽）更准确的计算公式：h=br*k/√（1+（4+32/l）*k*k）（gs）l--方块磁化方向的长度32--探头的测试系数参数（0.5*64）特斯拉计探头内霍尔片位置的确定：一般而言，霍尔片只有大约1*1~2*3平方毫米左右大小的面积，厚度约0.3~0.5毫米，且不在探头的最前部，有时需要确定霍尔片的位置，可以采用如下的方法来判断霍尔片的位置：将探头在充磁产品的表面，此时特斯拉计示值不为零，探头一直向外侧延伸探出，当特斯拉计示值为零时即为霍尔片的前边部，用铅笔或记号笔沿产品的外边界线标记记号；将探头向相反方向延伸（此时探头只有一小部分接触在磁体上），当特斯拉计示值为零时在做记号，两个记号的中位置即为霍尔片的实际位置。

磁学中的磁感应强度在我们的日常生活中，磁现象无处不在。

从冰箱上的磁性贴，到电子设备中的磁存储元件，再到大型的磁共振成像（MRI）设备，磁学的应用广泛而深入。

而在磁学中，有一个关键的概念——磁感应强度，它对于理解和描述磁现象起着至关重要的作用。

那么，什么是磁感应强度呢？简单来说，磁感应强度是用来描述磁场强弱和方向的物理量。

想象一下，磁场就像是一个无形的“力场”，而磁感应强度就是告诉我们这个“力场”在每一点的强度和方向。

为了更直观地理解磁感应强度，我们可以做一个小实验。

拿一块磁铁，在其周围撒上一些铁粉。

我们会发现，铁粉会沿着一定的规律排列，形成一条条的曲线。

这些曲线被称为磁力线，而磁力线的疏密程度就反映了磁感应强度的大小。

磁力线越密集的地方，磁感应强度越大；磁力线越稀疏的地方，磁感应强度越小。

磁感应强度的单位是特斯拉（T），这是以塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家尼古拉·特斯拉的名字命名的。

一特斯拉是相当强的磁感应强度，在实际应用中，我们经常会遇到更小的单位，比如毫特斯拉（mT）和微特斯拉（μT）。

那么，磁感应强度是如何产生的呢？磁场可以由永磁体产生，就像我们常见的条形磁铁或蹄形磁铁。

永磁体内部的微小磁矩排列有序，从而在周围空间产生磁场，其磁感应强度的大小和方向取决于永磁体的形状、大小和磁极的分布。

除了永磁体，电流也能够产生磁场。

这是丹麦科学家奥斯特在 1820 年发现的。

当电流通过导线时，会在导线周围产生环形的磁场。

磁场的磁感应强度与电流的大小成正比，与距离导线的距离成反比。

这一发现为电磁学的发展奠定了基础，也使得我们能够制造出各种电磁设备，如电动机、发电机和变压器等。

在实际应用中，磁感应强度的测量非常重要。

常见的测量磁感应强度的仪器有特斯拉计。

特斯拉计通过感应磁场的变化来测量磁感应强度的大小和方向。

例如，在医疗领域中的磁共振成像（MRI）技术，就依赖于对磁感应强度的精确控制和测量。

MRI 利用强大的磁场使人体内的氢原子核发生共振，然后接收和分析共振产生的信号，从而生成人体内部的详细图像。

第1篇一、实验目的本次实验旨在探究磁体的基本性质，包括磁体的磁场分布、磁极的相互作用、磁场的方向以及磁体的磁性变化等。

通过实验，加深对磁学基础知识的理解，培养实验操作技能和科学思维。

二、实验器材1. 螺线管2. 塑料板3. 小磁针4. 铁屑5. 电池6. 开关7. 导线三、实验内容与步骤1. 探究通电螺线管的磁场分布（1）了解螺线管磁场演示仪的构造和线圈位置。

（2）闭合开关，将螺线管通电，用手轻敲击塑料板，观察铁屑的分布。

（3）分析铁屑分布情况，得出通电螺线管周围磁场分布特点。

2. 磁极相互作用实验（1）将两个磁铁的N极和S极分别靠近，观察相互作用现象。

（2）记录磁铁相互作用的结果，分析磁极间的相互作用规律。

3. 磁场方向实验（1）将小磁针放入通电螺线管内部，观察小磁针的指向。

（2）分析小磁针指向，得出通电螺线管内部磁场方向。

4. 磁性变化实验（1）改变电流方向，观察通电螺线管内部磁场方向的变化。

（2）分析电流方向与磁场方向的关系，得出电磁铁的磁极极性与电流方向的关系。

四、实验结果与分析1. 通电螺线管周围磁场分布实验结果显示，通电螺线管周围的铁屑会被磁化，形成一定的磁场分布。

根据铁屑受力转动后的分布情况，可以得出通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。

2. 磁极相互作用实验结果显示，同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

这符合磁极间相互作用的规律。

3. 磁场方向实验结果显示，通电螺线管内部的磁场方向与电流方向有关。

根据安培定则，用右手握住螺线管，弯曲的四指所指的方向是电流的方向，大拇指所指的那端是螺线管的N极。

4. 磁性变化实验结果显示，改变电流方向，通电螺线管内部磁场方向也发生改变。

这表明电磁铁的磁极极性与电流方向有关。

五、实验结论1. 通电螺线管周围的磁场与条形磁体的磁场相似。

2. 磁极间相互作用规律为同名磁极相互排斥，异名磁极相互吸引。

3. 通电螺线管内部的磁场方向与电流方向有关，符合安培定则。

Δins = ±(a% ⋅ X + n字)
式中 a 为误差的相对项系数， X 为测量值，实际上数字电表的误差很小，一般为最
后显示位的 1～2 个字。
4. 可变电阻器 电磁学测量中，常用可变电阻来改变电路中的电流和电压值。选用可变电阻器时要注 意其阻值范围和允许通过的最大电流值（或功率）是否满足要求，否则易于烧毁电阻器。 ⑴电位器 电位器有多种类别和规格，其额定功率只有零点几瓦到数瓦。电位器的外形及电路符
电磁测量中的仪器布置和线路连接
合理地布置仪器和正确连接电路是电磁学
实验中的一项基本功。仪器布置不当，不仅实
验时不方便，连接和检查电路也困难，容易出
差错。
电磁学实验的电路图中，都用规定的符号
标示各种仪器，我们应该学会根据电路图正确
(a)
地把各种仪器连接起来，反之把仪器的连接情
(b )
况用电路图表示出来。有时电路图因画法和排
用 10000Ω时，允许通过的电流为
I 2 = W / R = 0.25 /10000 = 0.005 A
即凡是×0.1Ω档内各种阻值的额定电流均为 1.6A，而×10000Ω档内各种阻值的额定 电流均为 0.005A。阻值越大的档，由于电阻丝较细，允许通过的电流越小。
5. 开关 实验室常用的几种电路开关的符号和作用见表 2
5
图 8 电阻箱面板
图 9 电阻箱内部结构
其中×10000、×1000、……称为倍率，刻在各旋钮边缘的面板上。四个接线柱旁标 有 * 、0.9Ω、9.9Ω、99999.9Ω等字样，*与 0.9Ω两接线柱之间的电阻值调整范围为 0～ 0.9Ω，*与 9.9Ω两接线柱之间的电阻值调整范围为 0～9.9Ω，其余类推。使用时，应根 据需要选用接线柱，以避免电阻箱其余部分的接触电阻和导线电阻给低电阻带来的影响．

磁力仪分类
磁力仪可以根据其内部结构和工作原理大致分为以下几类：
1.机械式磁力仪：如悬丝式磁秤、刃口式磁秤等。

2.电子式磁力仪：如质子磁力仪、光泵磁力仪、磁通门磁力仪等。

此外，根据磁力仪的发展历史和所应用的物理原理，还可以将其分为：
1.第一代磁力仪：根据永久磁铁与地磁场之间相互力矩作用原理，或利用感应线圈以及辅助机械装置制作的。

2.第二代磁力仪：根据核磁共振特征，利用高磁导率软磁合金，以及复杂的电子线路制作的。

3.第三代磁力仪：根据低温量子效应原理制作的，如超导磁力仪。

以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关网站。

核磁共振仪器简介和应用
NMR特性与磁场强度的关系
灵 敏 度: S/N 5/2 (B0)3/2 分 辨 率: a (B0)，
二阶四极增宽 a (1/B0) 磁各向异性: m (B0)2 弛 豫 率: R1,2 f (B0)
核磁共振仪器简介和应用
更高的灵敏度
更高的磁场强度
核磁共振仪器简介和应用
0.1% ethylbenzene (EB) in CDCl3
样品:60% benzen核e磁-共d振6仪器in简介4和0应%用 pdioxane (ASTM)
美国Varian公司生产的工作频率900 MHz(21.1T)超 导核磁共振谱仪的磁体。
核磁共振仪器简介和应用
900MHz 核磁共振波谱仪
核磁共振仪器简介和应用
核磁共振仪器
核磁共振波谱仪 核磁共振成像仪 核磁共振磁场计 核磁共振测场仪 核磁共振分析仪 核磁共振表面探测仪 核磁共振探水仪 核磁共振测井仪
核磁共振仪器简介和应用
核磁共振仪器组成
任何NMR仪器的作用都是激发和检测核 自旋的响应，它必须包括下列基本部件：
1. 一个极化自旋的(静)磁场； 2. 一个产生激励的射频系统； 3. 一个或多个耦合到自旋的激励和接收
核磁共振仪器简介和应用
核磁共振仪器简介和应用
核磁共振仪器
概要
核磁共振波谱仪 NMR谱仪发展过程 NMR谱仪的发展方向 国内外NMR实验室略影
核磁共振成像仪
核磁共振仪器简介和应用
核磁共振仪器
从广义上讲，任何用来记录核磁共振信号的 器具都可称作为核磁共振仪器。例如：
测量磁场强度的磁场计； 测量弛豫时间的器具(物理学的基础研究或 过程分析的应用)； 研究频域中核自旋响应详细信息的仪器； 核磁共振成像系统(核磁共振频率与被研究 物体内的位置相关)。 随着核磁共振波谱学的发展，不同的应用需 要完全不同的仪器。

磁共振成像设备介绍1. 概述磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)是一种利用磁共振现象对人体或物体进行成像的无创检查技术。

它能够提供高对比度、高分辨率的图像，对于诊断疾病和观察生理过程具有重要价值。

磁共振成像设备是实现MRI检查的关键设备，下面将对其进行详细介绍。

2. 磁共振成像设备的组成磁共振成像设备主要由以下几个部分组成：2.1. 主磁体主磁体是磁共振成像设备的核心部件之一，它产生强大的静态磁场，用于对采集的信号进行定向和扩散。

主磁体通常采用超导磁体或永磁体。

超导磁体利用超导材料在极低温下产生极强的磁场，能够提供更稳定和均匀的磁场质量。

永磁体则是通过特殊磁材制造的，相对于超导磁体具有较低的成本和更小的体积。

2.2. 梯度线圈梯度线圈用于在磁共振成像过程中产生梯度磁场，通过改变梯度磁场的方向和强度，可以对磁共振信号进行空间编码，从而实现对物体内部结构的定位和分辨。

2.3. RF线圈RF线圈是用于向被检体中输入射频信号以及接收磁共振信号的设备。

它是磁共振成像设备的重要组成部分，能够产生高频的交变电磁场，激发被检体内部的磁共振信号。

2.4. 接收器接收器用于接收从被检体中采集到的磁共振信号，并将其转换为电信号进一步处理。

接收器通常包括信号放大器、滤波器、模数转换器等。

2.5. 控制与处理系统控制与处理系统负责操纵磁共振成像设备的各部分，并对采集到的信号进行处理和重建。

它通常由计算机和相应的软件组成，能够实现图像采集、重建和显示。

3. 磁共振成像设备的工作原理磁共振成像设备的工作原理是基于核磁共振现象。

当被检体置于强磁场中时，其中的原子核会受到磁场的影响，处于不同的能级。

通过向被检体中输入射频脉冲，可以使原子核从低能级跃迁至高能级。

当射频脉冲结束后，原子核会返回到低能级，并释放出能量。

这些能量以磁共振信号的形式被接收器采集，并由控制与处理系统转化为图像。

4. 磁共振成像设备的应用磁共振成像设备广泛应用于医学领域，主要用于以下方面：4.1. 诊断疾病磁共振成像设备能够提供高对比度和高分辨率的图像，可用于检测和诊断各种疾病，如脑卒中、肿瘤、心血管病等。

有关电磁场的仪器•霍尔效应霍尔效应（Hall effect）是指当固体导体放置在一个磁场内，且有电流通过时，导体内的电荷载子受到洛伦兹力而偏向一边，继而产生电压（霍尔电压）的现象嬮电压所引致的电场力会平衡洛伦兹力嬮通过霍尔电压的极性，可证实导体内部的电流是由带有负电荷的粒子（自由电子）之运动所造成。

霍尔效应于嬱嬸嬷嬹年由埃德温·赫伯特·霍尔（Edwin Herbert Hall）发现。

霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受到洛伦兹力作用而引起的偏转，所以可以用高中物理中的电磁学、力学、运动学等有关知识来进行解释嬮霍尔效应原理的应用常见的有：霍尔元件、磁流体发电机、电磁流量计、磁强计等嬮如下：外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧，正电荷，从而形成横向电场，横向电场对电子施加与方向相反的•电磁流量计电磁流量计是根据导电流体通过外加磁场时感生的电动势来测量导电流体（一般为液体）流量的一种仪器，用非磁性材料制成，一般用于测量污水排放量，是霍尔效应的一种应用嬮根据霍尔效应其原理可解释为：如图嬲所示，一圆形导管直径为d，用非磁性材料制成，其中有可以导电的液体向左流动嬮导电液体中的自由电荷（正负离子）在洛伦兹力作用下横向偏转，a、b间出现电势差。

当自由电荷所受电场力和洛伦兹力平衡时，a、b间的电势差就保持稳定嬮由qvB嬽qE嬽q U d可得v嬽U bd流量：Q嬽Sv嬽πd2嬴·UBd嬽πdU嬴B电磁流量计电磁流量计广泛应用于测量可导电流体（如污水）在管中的流量（单位时间内通过管内横截面的流体的体积）嬮为了简化，假设流量计是如图嬳所示的横截面为长方形的一段管道，其中空部分的长、宽、高分别为图中的a、b、c嬮流量计的两端与输送流体的管道连接（图中虚线）嬮图中流量计的上下两面是金属材料，前后两侧面是绝缘材料嬮现于流量计所在处加磁感应强度为B的匀强磁场，磁场方向垂直于前后两面嬮当导电流体稳定地流经流量计时，在管外将流量计上、下两表面分别与一串接了电阻R的电流表的两端连接，I表示测得的电流值嬮已知流体的电阻率为ρ，不计电流表的内阻，则可求得流量为（）•磁流体发电机磁流体发电机，又叫等离子发电机，是根据霍尔效应，用导电流体，例如空气或等离子体，与磁场相对运动而发电的一种设备，所以该模型下的物理题目多会存在外电路嬮磁流体发电技术是一种新型的高效发电方式，由于无需经过机械转换环节，所以也称之为直接发电，燃料利用效率显著提高，用燃料（石油、天然气、煤、核能等）直接加热工作介质，使之在高温下电离成导电的离子流，然后让其在磁场中高速流动。

MPMS磁学测量仪一．测量原理SQUID（超导量子干涉仪）的测量原理——约瑟夫森效应（Josephson effect）约瑟夫森效应是指电子能通过两块超导体之间薄绝缘层的量子隧道效应。

1962年由B.D 约瑟夫森首先在理论上预言，在不到一年的时间内，P.W.安德森和J.M.罗厄耳等人从实验上证实了约瑟夫森的预言。

两块超导体通过一绝缘薄层(厚度为10埃左右)连接起来，绝缘层对电子来说是一个势垒，一块超导体中的电子可穿过势垒进入另一超导体中，这是特有的量子力学的隧道效应。

当绝缘层太厚时，隧道效应不明显，太薄时，两块超导体实际上连成一块，这两种情形都不会发生约瑟夫森效应。

绝缘层不太厚也不太薄时称为弱连接超导体。

两块超导体夹一层薄绝缘材料的组合称S-I-S超导隧道结或约瑟夫森结。

图1 临界电流随结区磁通量的变化关系直流约瑟夫森效应主要表现为，结两端的电压V＝0时，结中可存在超导电流，它是由超导体中的库珀对的隧道效应引起的。

只要该超导电流小于某一临界电流I c，就始终保持此零电压现象，I c称为约瑟夫森临界电流。

I c对外磁场十分敏感，甚至地磁场可明显地影响I c。

沿结平面加恒定外磁场时，结中的隧道电流密度在结平面的法线方向上产生不均匀的空间分布。

改变外磁场时，通过结的超导电流I s随外磁场的增加而周期性地变化，称为超导隧结的量子衍射现象。

约瑟夫森效应不仅生动地显示了宏观量子力学效应，具有重要的理论意义，而且有广泛的实际应用。

利用它可制作超导量子干涉器件，其中最典型的是直流超导量子干涉器件，它是由两个完全相同的约瑟夫森结用超导体并联而成的双结超导环。

在环面垂直的方向上加外磁场B，外磁场变化时，流过每个结的超导电流也随B而变，两个超导电流耦合而发生干涉。

若以直流电流作为双结的偏置电流，结电压将随外磁场的改变作周期性变化，于是利用直流超导量子干涉器件可将磁场信号转变为电压信号，因此超导量子干涉器常用来组成超导磁强计、磁梯度计、磁化率计、高灵敏度的检流计和电压计、噪声温度计等。

几种常用磁性测量仪器I
信号5
磁性信号的检测目的
1. （基本）粒子的磁矩 2. 单原子、单分子的磁矩 3. 原子团、聚合物的磁性 4. 大块材料：
(比)(饱和)磁矩(磁化强度、磁感应强度)、 (内禀)矫顽力、居里温度、(最大)磁能积、 磁化率、磁导率、磁畴、磁各向异性、 磁致伸缩，等等。
几种常用磁性测量仪器I
磁通量
SBdS
1. 如何产生变化的磁通
2. 如何测量变化的磁通
几种常用磁性测量仪器I
电 磁 感 应 原 理 电磁感应3
ε(t)
冲 击法
磁强计法
t
电动 法
t0
t1
感应（测量发电机）法
电 子 积 分 器、数 字 积 分 器
各种自动直流磁性测量仪器
几种常用磁性测量仪器I
冲击法
Ballistic Galvanometer （冲击检流计）
几种常用磁性测量仪器I
F
0M SV
H
x, y, z
磁性信号的产生方法
1. 含有剩磁的物体
➢ 单畴磁性颗粒（单个） ➢ 已充磁的永磁材料 ➢ 经特殊加工工艺处理的物体
2. 在磁场中的物体
➢ 任何处于磁场中的物体
几种常用磁性测量仪器I
信号4
磁场
磁场的产生
• 磁场强度分布
生物 磁场
地 磁
永磁体 电磁铁
磁场均匀区
螺线管
无限长螺线管 亥姆霍兹线圈 超导磁体
圆柱极头 电磁铁
圆台极头 电磁铁
均匀区较大
冲击法
冲击法3
冲击法的优点
1、可以开路、闭路测量； 2、仪器设备简单。
闭路：磁路闭合 开路：磁路不闭合
N

物理实验技术中的磁学实验设备介绍引言：磁学实验设备在物理学研究中起着重要的作用，它们用于测量和研究磁场的性质和特性。

本文将介绍几种常见的磁学实验设备，包括霍尔效应实验仪、霍尔传感器、霍尔电流传感器以及磁滞回线测量仪。

通过了解这些设备的原理和使用方法，我们可以更好地理解和应用磁场在物理学领域的重要性。

1. 霍尔效应实验仪霍尔效应实验仪是用于测量材料中的霍尔电阻和霍尔系数的仪器。

霍尔效应是指在垂直于电流和磁场方向的方向上，由于载流子偏转而产生的电势差。

通过霍尔效应实验仪，我们可以测量材料在给定磁场中的霍尔电阻和霍尔系数，从而获得有关载流子类型、浓度和迁移率等信息。

2. 霍尔传感器霍尔传感器是一种基于霍尔效应的传感器，它可以测量磁场的强度和方向。

霍尔传感器通常由霍尔元件、运放放大器和信号处理电路组成。

当磁场作用于霍尔元件时，它会在垂直于电流方向上产生电势差，通过运放放大器和信号处理电路，可以将这个电势差转化成可测量的电压或电流信号。

霍尔传感器在自动控制、导航和磁场测量等领域有着广泛的应用。

3. 霍尔电流传感器霍尔电流传感器是一种用于测量电流的设备，它基于霍尔效应原理，可以将电流转化成电压或电流信号输出。

霍尔电流传感器通常由霍尔元件、运放放大器和信号处理电路组成。

当电流通过霍尔元件时，它会在垂直于电流方向上产生电势差，通过运放放大器和信号处理电路，可以将这个电势差转化成与电流强度成正比的电压或电流信号。

霍尔电流传感器在电力系统、电机控制和电子设备中的电流测量中起着重要的作用。

4. 磁滞回线测量仪磁滞回线是指材料在外加磁场作用下，磁化强度与磁场强度之间的关系曲线。

磁滞回线测量仪是用于测量材料的磁滞回线的设备。

通过磁滞回线测量仪，我们可以研究和分析材料的磁性特性，包括饱和磁化强度、矫顽力和剩余磁化强度等。

磁滞回线测量仪在材料科学、电子磁场和电机设计等领域具有重要的应用价值。

结语：磁学实验设备在物理学研究中扮演着重要的角色，可以帮助我们测量和研究磁场的性质和特性。

磁铁高斯计的测量方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述磁铁高斯计是一种用于测量磁场强度的仪器，它可以精确地测量物体周围的磁场强度。

磁场在许多领域中都起着至关重要的作用，因此磁铁高斯计的使用方法和测量结果的可靠性显得尤为重要。

本文将介绍磁铁高斯计的原理和使用方法，并评估测量方法的可靠性和应用前景。

通过对磁铁高斯计的研究和实践应用，我们可以更好地理解磁场力学，并在工程和科学领域中应用它的优势。

磁铁高斯计的原理是基于霍尔效应和磁感应定律的。

当一个磁场与一个导体发生相对运动时，产生的感应电动势可以通过霍尔效应被测量出来。

磁铁高斯计使用霍尔效应传感器来测量感应电流大小，从而得出磁场的强度。

为了正确使用磁铁高斯计，需要首先对仪器进行校准。

校准的目的是确定传感器的灵敏度，并将其转换为磁通密度的单位，即高斯。

校准通常通过将磁铁高斯计置于已知磁场中进行实验来完成。

在使用磁铁高斯计进行测量时，需注意仪器的放置和周围环境的影响。

其他磁场、金属物体和电源等都可能对测量结果产生干扰。

因此，为了获得准确的测量结果，应在低磁场、无干扰的环境中进行测量，并采取合适的校正措施。

磁铁高斯计的测量方法在许多应用领域中具有广泛的用途。

例如，在物理学实验中，测量磁场强度可以帮助我们研究磁场的特性和相互作用。

在工业中，磁铁高斯计可用于检测电机、发电机和磁性材料的性能。

总之，磁铁高斯计是一种有效测量磁场强度的仪器，具有广泛的应用前景。

通过正确使用和校准磁铁高斯计，我们可以获取准确可靠的测量结果，并在各个领域中应用磁场力学的知识。

这对于推动科学研究和促进工业发展都具有重要意义。

1.2文章结构文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文将按照以下几个部分展开对磁铁高斯计的测量方法进行介绍和分析：第一部分是引言，主要概述本文的背景和研究意义。

我们将介绍磁铁高斯计的基本原理和使用方法，并说明本文的目的。

通过阐述这些背景信息，读者能够更好地理解后续章节的内容。

2 探头ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
注意：要把探头容器的轴线始终保持水平、取东西方向 ；在极地或磁倾角
较大的地方使用时 Polar Regions 指示的方向应朝上，在赤道地区及磁倾角 较小的地区使用时 Equatorial Regions 指示的方向应朝上，上述两个区域外 的其他区域，应旋转探头，选择好倾角，以获得最大信号
3 连接好测杆，探头夹与测杆连接
探头夹 测杆
探头锁紧 螺母
如图所示将探头插入探头夹中，并调节 探头锁紧螺母锁紧探头，完成安装。
仪器操作
1.按”开机”键将开启仪器，进入主菜单版面
2.在主菜单下，按 ↑ 、 ↓ 光标键选择 菜单功能，再按下确 认键。进入工作 参数设置菜单，仪器显示如右图。
3.工作模式 进入时置黑的模式表示当前模式，按退出键返回上层 菜单，按数字键 1 、 2 选择仪器工作模式。
6.磁场估计值：
7. 测点参数
8.显示曲线
进入本功能，仪器显示如下图
按 → 、 ← 光标键选择需要修改的 项，按下确认键修改，按退出键返回 上层菜单。也可以按数字键 1 、 2 快捷进入。
数据搜索完毕后，绘制曲线图形如下：
9.数据删除
在主菜单下按清除键进入清除菜单，如下图所示：
通过按数字键选择功能。 删除测线：输入您需要删除的测线所在的网号、线号确认便 可删除测线。此删除只是对存储器作了个删除标记。测线所 占用的空间并没释放，目的时增加存储器寿命。需要释放空 间请用“清除存储器” 功能。 清除存储器：彻底清除全部内存，释放存储器所有空间。
4.测线参数
进入本功能仪器显示当前的测 网号、测线号、测线方向、测 线模式、测点间距，如右图：
按 → 、 ← 光标键选择需要修改的项，按下确认键修 改，按退出键返回上层菜单。也可以按数字键 1 、 2 、 3 、 4 、 5 快捷进入。

000MPMS磁学测量仪操作说明1、检查磁场和温度状态：要求换样时，系统磁场为0 Oe，系统温度为300 K（至少要高于250 K）。

2、做好换样准备：选择菜单上的“Sample / Remove”，进入到“Remove Servo Sample”对话框，点击“Vent Sample Space”给样品腔充入氦气，使系统压力增大以准备取样品。

3、更换样品管：拨出伺服机上的活塞，取出样品杆，将待测样品管换上，重新将样品杆放入仪器中，堵上活塞，并按伺服机上的“Purge Airlock”按钮，仪器开始将换样过程中引入的空气杂质抽出，并给系统降压。

4、输入样品信息：点击“Remove Servo Sample”对话框中的“Finished”按钮，在弹出来的“Sample Description”对话框中输入样品名称、样品质量和使用的薄膜质量等信息，点击“OK”退出对话框。

5、设定外场准备对心：双击磁场状态区，弹出“Magnetic Field”对话框，在“Set Field”文本框中输入一个磁场（一般为100 ~ 1000 Oe，最好设定为准备进行测试使用的外场，如1000 Oe），Approach设定为Oscillate，Mode设定为Hi Res Enabled，并点击“Set”按钮设定，点击“Close”按钮退出对话框。

6、进行样品对心：（1）、待伺服机上的绿灯变亮时（表示系统中的气体纯度和压力已经达到了运行要求），选择菜单“Center / DC…”进入“DC Centering”对话框。

（2）点击“Initialize Transport”按钮，对样品杆位置进行初始化。

（3）点击“Full DC Scan”，对样品进行一次全程的直流扫描，完成后将显示测试结果。

（4）点击“Adjust Position…”进入“Adjust Sample Position”对话框，在Sample Location 中输入样品中心位置（如此例中，对心结果图上表明样品位置应该是在3.6 cm左右，故应输入“3.6”），点击“Adjust Automatically”，系统将对样品位置进行自动调节。