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铁磁共振90姓名：史良文 学号：PB06007126实验名称：铁磁共振实验目的：本实验要求学习用传输式谐振腔法研究铁磁共振现象，测量YIG 小球（多晶）的共振线宽和g 因子。
实验原理：原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩。
总磁矩在磁场中受到力矩的作用而绕磁场方向旋进，可以证明旋进所引起的附加能量为B Mg E B μ=∆ （1） 其中M 为磁量子数，μB 为玻尔磁子，B 为磁感应强度，g 是朗德因子。
M 可取-I 到+I 之间的值，对于本实验，I 为12。
原来的能级E 分裂为二条：12B E g B μ+、12B E g B μ-。
当外加能量等于11()()22B B B E g B E g B g B μμμ+--=时，能量被吸收。
当微波频率0ω满足0B g B B ωμγ==h h （2），即0B ωγ=时，微波被吸收，频率为其他值时不能被吸收。
实验装置如下：实验中通过改变电磁铁的砺磁电流I 来改变磁声场B 。
输出功率与B 的变化曲线如右：实验时，直接测量的不是功率，而是检波电流I ，为此，必须控制输入功率的大小，使之在测量范围内，微波检波二极管遵从平方律关系，则I 与入射到检波器的微波功率P out 成正比，则rrI I I I I +=002/12 （3）因此，只要测出I-B 曲线，即可算得B ∆和B 。
实验内容：1． 熟悉各微波元件，按图2.3.2-3把各元件安装成一完整的实验系统。
2． 用波长表测微波频率ν。
（具体步骤略，波长表见附） 3． 测出砺磁电流I 与输出电流out I 的曲线。
4．用示波器观察I —out I 的李沙育图形。
实验结果：1．微波频率的测量：由表，8849884988498859884788488848.56f MHz MHz +++++==2．砺磁电流I 与输出电流out I 的曲线。
由磁场B 与输出电流out I 的曲线（上升）图形，01/202220.2067.6131.1120.2067.61r r I I I A A I I μμ⨯⨯===++，相应的10.28988B T =、20.31512B T =，21(0.315120.28988)0.02524B B B T T ∆=-=-=；共振时的磁场00.30180B T =，于是5110228848.5 1.8422100.30180f MHz T MHz BB Tωππγ--⨯====⨯；51122411.842210 6.582102.090.578810B T MHz MeV sg eV Tγμ-----⨯⨯⨯⋅===⨯⋅h 由磁场B 与输出电流out I 的曲线（下降）图形，01/202219.8067.7530.6419.8067.75r r I I I A A I I μμ⨯⨯===++，相应的10.29381B T =、20.31952B T =，21(0.319520.29381)0.02571B B B T T∆=-=-=；共振时的磁场00.30600B T =，于是510228848.5 1.8169100.30600f MHzT MHz B B Tωππγ-⨯====⨯；51122411.816910 6.582102.070.578810BT MHz MeV sgeV Tγμ-----⨯⨯⨯⋅===⨯⋅h砺磁电流I与输出电流outI的曲线（上升）砺磁电流I与输出电流outI的曲线（下降）I的曲线（上升）磁场B与输出电流outI的曲线（下降）磁场B与输出电流outI的李沙育图形（近抛物线，实图见原始数据）3．I—out思考题？为什么？1．能否从实测结果曲线（图2.3.2-5）中，取曲线高度一半处对应的磁场差作为B答：不能。
铁磁共振系别:6系姓名: 陈正学号: PB05210465 实验目的：本实验的目的在于学习用传输式谐振腔法研究铁磁共振现象，测量YIG小球（多晶）的共振线宽和g因子。
实验原理：铁磁共振实验是了解铁原子中电子的磁共振现象。
自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。
如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为（1）ΔE = γhB为稳恒外磁场。
其中：γ为旋磁比，h为约化普朗可常数，B如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为hν（2）其中：ν为交变电磁场的频率。
当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差时，即：hν = γh B（3）（4）2πν = γ B低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。
铁磁共振实际上是铁原子的电子自旋顺磁共振，电子能级裂距约为核磁能级裂距的1840倍。
所以能级间跃迁所需的能量要比核磁共振需要的能量大的多，因此我们用微波（约9GHZ）来提供电子跃迁所需的能量。
在实验中微波的频率ν是固定的，其提供的能量hν也是固定的。
为使铁原子中电子能级间的能量差能等于该值，我们改变直流磁场的电压值，使外磁场磁感应强度B变化，因而使电子能级间的能量差γhB随之改变，使其扫过微波能量值hν，使等式hν = γhBr成立，产生铁磁共振。
Br为谐振点处的磁感应强度值。
实验内容:1．熟悉各微波元件，并按照书上图把各元件安装成一完整的实验系统。
2．调节微波发生器，使谐振腔与发生器输出微波信号调谐，利用仪器的波长表测出谐振频率f。
3．用非逐点调谐测出检波电流I随d的变化曲线，然后根据B-d曲线作I-B 曲线，计算g因子。
实验注意事项：实验时应注意：1，保持谐振腔的输入微波功率和发生器输出信号频率不变；2，在记录示波器上的数据点时应该快速；3，实验时应保证样品在谐振腔微波磁场的最大处。
PB06007134 胡天祺84铁磁共振实验的目：观察核磁共振稳态吸收现象，掌握核磁共振的实验基本原理和方法，测量H 1和F 19的γ值和g 因子。
实验原理：铁磁共振一般是在微波频率下进行（波长为3cm 左右）。
将铁磁物质置于微波磁场中，它的微波磁感应轻度B m 可表示为B 0μ=m μ⋅ij H m （1） μ0为真空中的磁导率，μij 称为张量磁导率。
μij =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-1000μμjk jk（2） μ、k 称为张量磁导率的元素'''μμμj -= （3）'''jk k k -= （4）当外加稳恒磁场B 时，μ、k 的实部和虚部随B 的变化曲线如图2.3.2-1。
μ’、k ’在γω/0=r B 处数值和符号都剧烈变化，称为色散。
μ’’、k ’’在γω/0=r B 处达到极大值，称为共振吸收，此现象即为铁磁共振。
这里ω0为微波磁场的角频率，γ为铁磁物质的旋磁比。
μ’’决定铁磁物质磁能的损耗，当γω/00==B B 时，磁损耗最大，常用共振吸收线宽B ∆来描述铁磁物质的磁损耗大小。
B ∆的定义如图2.3.2-2，它是μ’’/2处对应的磁场间隔，即半高宽度，它是磁性材料性能的一个重要参数。
研究它，对于研究铁磁共振的机理和磁性材料的性能有重要意义。
铁磁共振的宏观唯象理论的解释是，认为铁磁性物质总磁矩M 在稳恒磁场B 的作用下，绕B 进行，进动角频率B γω=，由于内部存在阻尼作用，M 的进动角会逐渐减小，逐渐趋于平衡方向，即B 的方向而被磁化。
当进动频率等于外加微波磁场H m 的角频率ω0时，M 吸收微波磁场能量，用以克服阻尼并维持进动，此时即发生铁磁共振。
铁磁物质在γω/0=r B 处呈现共振吸收，只适合于球状样品和磁晶各向异性较小的样品。
本实验用传输式谐振腔测量直径约1mm 的多晶铁氧体小球μ’’与B 的关系曲线，计算B ∆和g 因子。
4.3微波铁磁共振铁磁共振是指铁磁体材料在受到相互垂直的稳恒磁场和交变磁场的共同作用时发生的共振现象，它观察的对象是铁磁介质中的未偶电子，因此它也可以说是铁磁介质中的电子自旋共振。
铁磁共振是研究物质宏观性能和微观结构的重要实验手段，利用铁磁共振现象可以测量铁磁体材料的g 因子、共振线宽、弛豫时间等性质，该项技术在微波铁氧体器件的制造、设计等方面有着重要的应用价值。
早在1935年兰道（Landau ）等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性。
随着超高频技术的发展，1946年格里菲思（Griffiths ）在约9 GHz 和约25 GHz 微波频率下观测到金属Fe 、Co 和Ni 薄膜的铁磁共振。
1947年伯克斯（Birks ）和1948年休伊特（Hewitt ）在微波频段又先后观测到非金属γ-Fe 2O 3和（Mn ，Zn ）Fe 3O 4的铁磁共振。
自此之后，人们开始了铁磁共振技术的应用研究。
一、实验目的（加黑，不是用黑体！）（1）进一步熟悉微波传输中常用的元件及其作用。
（2）了解用谐振腔法观测铁磁共振的测量原理和实验条件。
（3）通过观测铁磁共振和测定有关物理量，认识铁磁共振一般特性。
二、实验原理1. 铁磁共振现象物质的磁性来源于原子磁矩，原子磁矩包括电子轨道磁矩、电子自旋磁矩和核磁矩三部分。
在铁磁性物质中，核磁矩比电子磁矩小三个数量级可以忽略，同时电子轨道磁矩由于受晶场作用，方向不停变化，不能产生联合磁矩，因此其原子磁矩主要来源于未满壳层中未配对电子的自旋磁矩。
铁磁物质由于电子自旋之间存在着强耦合作用，使其内部存在着许多自发磁化的小区域，即磁畴。
没有外磁场作用时，“磁畴”的排列呈无序状态，不显磁性，若外加磁场，铁磁物质将被磁化。
铁磁物质的磁导率在恒磁场中可以简单的实数来表示，而在稳恒磁场B 和交变磁场B' 的同时作用下时，其磁导率μ就要用复数来表示μμμ''+'=j （4.3.1） 实部μ' 为铁磁性物质在恒定磁场B 中的磁导率，它决定磁性材料中贮存的磁能，虚部μ'' 则反映交变磁能在磁性材料中的损耗。
