VSM原理與應(yīng)用介紹課件

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量原理

及其數(shù)據(jù)處理方法

北京科技大學(xué)王立錦博士振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量原理

及其數(shù)據(jù)處理方法北京科技大學(xué)目錄引言實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的發(fā)展VSM的應(yīng)用目錄引言Ⅰ引言1959美國(guó)S.Foner制成實(shí)用的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（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(cè)量線圈做周期性的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲取信號(hào)出現(xiàn)了各種類型的磁強(qiáng)計(jì)：振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)，振動(dòng)線圈磁強(qiáng)計(jì)，旋轉(zhuǎn)樣品磁強(qiáng)計(jì)等

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的研究受到廣泛重視

Ⅰ引言1959美國(guó)S.Foner制成實(shí)用的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)VSM原理與應(yīng)用介紹課件

從其樣品振動(dòng)幅度大小和對(duì)感應(yīng)信號(hào)的處理方式又可分為兩種:

一種使樣品在均勻磁場(chǎng)中做小幅度等幅振動(dòng)（微振動(dòng)），振動(dòng)方向一般垂直于磁場(chǎng)，感應(yīng)信號(hào)一般不需要進(jìn)行積分處理直接與被測(cè)樣品磁矩成正比，它多用于一般電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)下進(jìn)行物質(zhì)磁測(cè)量

應(yīng)用最廣，發(fā)展最快

另一種使樣品在磁場(chǎng)中做大幅度等幅振動(dòng)，振動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，感應(yīng)信號(hào)需經(jīng)積分之后才與被測(cè)樣品磁矩成正比它多用于產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的超導(dǎo)螺線管中進(jìn)行物質(zhì)磁性測(cè)量

從其樣品振動(dòng)幅度大小和對(duì)感應(yīng)信號(hào)的處理方式又可分為兩種

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)可以測(cè)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(jì)，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(diǎn)。測(cè)量磁矩靈敏度在磁場(chǎng)中零場(chǎng)到磁鐵可達(dá)到的最大場(chǎng)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(xué)研究者們廣泛采用，又經(jīng)許多人改進(jìn)，使VSM成為檢測(cè)物質(zhì)內(nèi)稟磁特性的標(biāo)準(zhǔn)通用設(shè)備。振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)可以測(cè)出在不同的環(huán)境下材料多種磁特性。由內(nèi)稟磁特性

主要是指物質(zhì)的磁化強(qiáng)度而言，即體積磁化強(qiáng)度——M單位體積內(nèi)的磁矩，和質(zhì)量磁化強(qiáng)度σ——單位質(zhì)量的磁矩。設(shè)被測(cè)樣品的體積為V，由于樣品很小，當(dāng)被磁化后，在遠(yuǎn)處可將其視為磁偶極子：如將樣品按一定方式振動(dòng)，就等同于磁偶極場(chǎng)在振動(dòng)。于是，放置在樣品附近的檢測(cè)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，即可求出被測(cè)樣品的M或σ。內(nèi)稟磁特性主要是指物質(zhì)的磁化強(qiáng)度而言，即體Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理原理圖見圖1所示

將小球型樣品（體積位V，磁化強(qiáng)度為M）放在平行于X軸方向的均勻磁場(chǎng)H中，并使它在Z方向做小幅度等幅振動(dòng)，在其附近放一個(gè)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(biāo)原點(diǎn)的矢徑為，磁場(chǎng)延X方向施加

Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理原理圖見圖1所示Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理

將小球型樣品（體積位V，磁化強(qiáng)度為M）放在平行于X軸方向的均勻磁場(chǎng)H中，并使它在Z方向做小幅度等幅振動(dòng)，在其附近放一個(gè)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(biāo)原點(diǎn)的矢徑為，磁場(chǎng)延X方向施加。Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理將小球型樣品（體積位V，磁化強(qiáng)度為M）放在Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理由于S的尺度與相比非常小，故S在空間的場(chǎng)可表示為偶極場(chǎng)形勢(shì)：

(1)由此的Z方向分量為：

(m為樣品磁矩)Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理由于S的尺度與相比非常小，故S在空間的場(chǎng)可表示Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理注意到值有X分量，則可得到檢測(cè)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?yàn)原理注意到值有X分量，則可得到檢測(cè)線圈L內(nèi)第n匝Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理整個(gè)L的總磁通則為：

(4)其中，為的X軸分量，不隨時(shí)間而變；為的Z軸分量，是時(shí)間的函數(shù)。Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理整個(gè)L的總磁通則為：Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理現(xiàn)在認(rèn)為S不動(dòng)而L以S原有的方式振動(dòng)，此時(shí)可有，為第n匝的坐標(biāo)，a為L(zhǎng)的振幅。由此可得到檢測(cè)線圈內(nèi)的感應(yīng)電壓為：

(5)

Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理現(xiàn)在認(rèn)為S不動(dòng)而L以S原有的方式振動(dòng)，此時(shí)可有Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理有意義的結(jié)論：檢測(cè)線圈中的感應(yīng)電壓幅值正比于被測(cè)樣品的總磁矩（或），且和檢測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)，振動(dòng)頻率和振幅有關(guān)。

如果將K保持不變，則感應(yīng)信號(hào)僅和樣品總磁矩成正比。預(yù)先標(biāo)定感應(yīng)信號(hào)與磁矩的對(duì)應(yīng)關(guān)系后，就可以根據(jù)測(cè)定的感應(yīng)信號(hào)的大小而推知被測(cè)磁矩值。因此，在測(cè)出樣品的質(zhì)量和密度后，即可計(jì)算出被測(cè)樣品的磁化強(qiáng)度,。，為材料的密度。

Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理有意義的結(jié)論：Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

儀器結(jié)構(gòu)?振動(dòng)系統(tǒng)*探測(cè)線圈儀器工作原理

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理儀器結(jié)構(gòu)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

*振動(dòng)系統(tǒng)

為使樣品能在磁場(chǎng)中做等幅強(qiáng)迫振動(dòng)，需要有振動(dòng)系統(tǒng)推動(dòng)。系統(tǒng)應(yīng)保證頻率與振幅穩(wěn)定。顯然適當(dāng)?shù)奶岣哳l率和增大振幅對(duì)獲取信號(hào)有利，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(jì)在200HZ和1mm以下。低頻小幅振動(dòng)一般采用兩種方式產(chǎn)生：一種是用馬達(dá)帶動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)；另一種是采用揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)用電信號(hào)推動(dòng)。前者帶動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng)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(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理*振動(dòng)系統(tǒng)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

因?yàn)閮x器應(yīng)僅探測(cè)由樣品磁性產(chǎn)生的單一固定的頻率信號(hào)，與這頻率不同的信號(hào)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(hào)必須設(shè)法消除，這是提高儀器的靈敏度重要關(guān)鍵。因?yàn)檎駝?dòng)頭是一個(gè)強(qiáng)信號(hào)源，且頻率與探測(cè)信號(hào)頻率一致，故探頭與探測(cè)線圈要保持較遠(yuǎn)距離用振動(dòng)桿傳遞振動(dòng)，又在振動(dòng)頭上加屏蔽罩，防止產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。為了確保測(cè)量精度避免振動(dòng)桿的橫向振動(dòng)，在振動(dòng)管外面加黃銅保護(hù)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(dòng)又不影響振動(dòng)效果。

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理因?yàn)閮x器應(yīng)僅探測(cè)由樣品磁性產(chǎn)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理?

探測(cè)系統(tǒng)

在測(cè)量過程中，希望探測(cè)線圈能有較大的信噪比，同時(shí)要求樣品在重復(fù)測(cè)量中取放位置的偏差在一定空間內(nèi)不影響輸出信號(hào)大小。前者能夠提供測(cè)量必要的靈敏度，后者則是保證測(cè)量精度和重復(fù)性的重要條件。因此探測(cè)線圈形狀和尺寸的選擇是震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的重要關(guān)鍵之一。

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理?探測(cè)系統(tǒng)在測(cè)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

由式（5）可以看出，信號(hào)的電動(dòng)勢(shì)為線圈到樣品間距離r的靈敏圈數(shù)。因此減小距離r，增強(qiáng)樣品與線圈的耦合，將會(huì)使靈敏度大為提高。但是隨著距離的減小，樣品所在位置的偏差對(duì)信號(hào)影響就會(huì)越大，對(duì)樣品取放位置的重復(fù)性要求就會(huì)更加苛刻?？梢允褂贸蓪?duì)的線圈對(duì)稱的放置在樣品兩邊是這種情況得到改善。在（5）式中，將X用-X代入，信號(hào)將改變符號(hào)，這說明同樣線圈在樣品兩邊對(duì)稱位置其輸出信號(hào)相等，相位相反。因此在實(shí)用中制成成對(duì)的線圈彼此串聯(lián)反接，對(duì)稱地放置在樣品兩邊，這樣不僅可以保證在每對(duì)線圈中由樣品偶極子振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)彼此相加，而且它對(duì)位置尚有相互“補(bǔ)償”的作用，使信號(hào)對(duì)位置的便宜變得不敏感了。探測(cè)線圈這樣串聯(lián)反接的結(jié)果還可使來自磁化場(chǎng)的波動(dòng)和來自其它空間的干擾信號(hào)互相抵消，因而改善了抗干擾的能力。Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理由式（5）可以看出，信號(hào)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理儀器工作原理

信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的功率信號(hào)加到振動(dòng)子上，使振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)振動(dòng)桿做周期性運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)黏附在振桿下端的樣品作同頻同相位振動(dòng)，掃描電源供電磁鐵產(chǎn)生可變磁化外場(chǎng)H而使樣品磁化，從而在檢測(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大并檢測(cè)后，饋給X-Y記錄儀的Y軸。而測(cè)量磁場(chǎng)用的毫特斯拉計(jì)的輸出則饋給X軸。這樣，當(dāng)掃描電源變化一個(gè)周期后，記錄儀將描出J-H回線。

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理儀器工作原理Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

J的大小，又必須由已知磁矩的標(biāo)準(zhǔn)樣品定標(biāo)后求得。如：已知Ni標(biāo)樣的質(zhì)量磁矩為，質(zhì)量為，其。用Ni標(biāo)樣取代被測(cè)樣品，在完全相同的條件下加磁場(chǎng)使Ni飽和磁化后測(cè)得軸偏轉(zhuǎn)為，則單位偏轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的磁矩?cái)?shù)應(yīng)為，再由樣品的J-H回線上量得樣品某磁場(chǎng)下的軸高度，則被測(cè)樣品在該磁場(chǎng)下的磁化強(qiáng)度，或被測(cè)樣品的質(zhì)量磁化強(qiáng)度，為樣品密度，為樣品質(zhì)量。這樣，我們既可根據(jù)實(shí)測(cè)的J-H回線推算出被測(cè)樣品材料的M-H回線。

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理J的大小，又必須由已知磁矩的標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理注意：這里的H為外磁場(chǎng)。也就是說，只有在可以忽略樣品的“退磁場(chǎng)”情況下，利用VSM測(cè)得的回線，方能代表材料的特征，否則，必須對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行修正后所得到的回線形狀，才能表示材料的真實(shí)特征。所謂“退磁場(chǎng)”，即當(dāng)樣品被磁化后，其M將在樣品兩端產(chǎn)生“磁荷”，此“磁荷對(duì)”將產(chǎn)生于磁化場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，從而減弱了外加磁化場(chǎng)H的磁化作用，故稱為退磁場(chǎng)?？蓪⑼舜艌?chǎng)表示為,稱為“退磁因子”，取決于樣品的形狀，一般來說非常復(fù)雜，甚至其為張量形式，只有旋轉(zhuǎn)橢球體，方能計(jì)算出三個(gè)方向的具體數(shù)值。Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理注意：這里的H為外磁場(chǎng)。也就是說，只Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

磁性測(cè)量中，通常樣品均制成旋轉(zhuǎn)橢球體的幾種退化型：圓球形，細(xì)線形，薄模形，此時(shí)，這些樣品的特定方向的N是定值，如球形時(shí)1/3，沿細(xì)線的軸線N=0，沿膜面N=0等。

球形：N=1/3沿細(xì)線的軸線:N=0沿膜面:N=0

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理磁性測(cè)量中，通常樣品均制成Ⅳ測(cè)量數(shù)據(jù)H(Gs)12009006003000-50Y(mv)0.400.360.340.290.240.21H(Gs)-120-150-200-220-250-288Y(mv)0.190.160.120.100.060H(Gs)-320-350-380-400-430-480Y(mv)-0.05-0.10-0.14-0.17-0.20-0.25Ⅳ測(cè)量數(shù)據(jù)H(Gs)12009006003000-50YH(Gs)-530-600-700-900-1200-900Y(mv)-0.27-0.30-0.32-0.35-0.38-0.35H(Gs)-600-3000200250270Y(mv)-0.31-0.26-0.20-0.11-0.05-0.02H(Gs)285310350380400430Y(mv)00.050.100.150.170.21H(Gs)47050060070010001200Y(mv)0.250.270.310.340.370.40H(Gs)-530-600-700-900-1200-90Ni：

=54.56emu/g

=67.2mg

=100mg

=1/3

Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ni：=54.56emu/gⅤ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析

=

=emu

=

=

=

=

通過Origin生成磁滯回線，如圖3Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析

通過Origin生成磁滯回線，如圖3Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析消除退磁場(chǎng)：

從而得到修正后的σ-H回線，見圖四。

Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析消除退磁場(chǎng)：Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅴ數(shù)據(jù)處理與分析Ⅵ振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的發(fā)展

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，國(guó)外先后出現(xiàn)了各種類型由微機(jī)控制的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)。它對(duì)測(cè)量實(shí)現(xiàn)多功能,自動(dòng)化，智能化方面有很大改觀。振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)應(yīng)用微機(jī)控制后已使儀器面貌煥然一新，它的硬件和軟件正在不斷的完善中，不斷地采用先進(jìn)技術(shù)，提出新的設(shè)計(jì)方案，必然會(huì)使設(shè)備有更大的改觀。Ⅵ振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的發(fā)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展VSM原理與應(yīng)用介紹課件VIIVSM的應(yīng)用

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)自問世以來至今已有四十余年的歷史，它已經(jīng)成為有廣泛用途的測(cè)試設(shè)備，用以在鐵磁，亞鐵磁，反鐵磁，順磁和抗磁材料的研究中測(cè)量磁特性，它包括對(duì)稀土永磁材料，鐵氧體材料，非晶和準(zhǔn)晶材料，超導(dǎo)材料，合金，化合物及生物蛋白質(zhì)的磁性研究等等，為材料科學(xué)的研究做出了杰出的貢獻(xiàn)。VIIVSM的應(yīng)用振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)自問世以VIIVSM的應(yīng)用以下是近期VSM研究與應(yīng)用的新動(dòng)向：

A.加拿大VSM醫(yī)療技術(shù)公司與LawrenceBerkeley國(guó)家實(shí)驗(yàn)室達(dá)成協(xié)議，雙方將合作研究腦磁圖儀（MEG）和磁共振儀（MRI的融合成像設(shè)備)研究小組開發(fā)出了一種具有創(chuàng)新水平的低場(chǎng)MRI技術(shù)。

B.

裝載在探測(cè)一號(hào)衛(wèi)星上，由歐空局提供的科學(xué)探測(cè)儀器磁強(qiáng)計(jì)成功打開，用來探測(cè)地球磁場(chǎng)的三維分布以及時(shí)空變化規(guī)律。VIIVSM的應(yīng)用以下是近期VSM研究與應(yīng)用的新動(dòng)向：感謝各位的支持與幫助！感謝各位的支持與幫助！振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量原理

及其數(shù)據(jù)處理方法

北京科技大學(xué)王立錦博士振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量原理

及其數(shù)據(jù)處理方法北京科技大學(xué)目錄引言實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理測(cè)量數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理與分析震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的發(fā)展VSM的應(yīng)用目錄引言Ⅰ引言1959美國(guó)S.Foner制成實(shí)用的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)（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(cè)量線圈做周期性的相對(duì)運(yùn)動(dòng)獲取信號(hào)出現(xiàn)了各種類型的磁強(qiáng)計(jì)：振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)，振動(dòng)線圈磁強(qiáng)計(jì)，旋轉(zhuǎn)樣品磁強(qiáng)計(jì)等

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的研究受到廣泛重視

Ⅰ引言1959美國(guó)S.Foner制成實(shí)用的振動(dòng)樣品磁強(qiáng)VSM原理與應(yīng)用介紹課件

從其樣品振動(dòng)幅度大小和對(duì)感應(yīng)信號(hào)的處理方式又可分為兩種:

一種使樣品在均勻磁場(chǎng)中做小幅度等幅振動(dòng)（微振動(dòng)），振動(dòng)方向一般垂直于磁場(chǎng)，感應(yīng)信號(hào)一般不需要進(jìn)行積分處理直接與被測(cè)樣品磁矩成正比，它多用于一般電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)下進(jìn)行物質(zhì)磁測(cè)量

應(yīng)用最廣，發(fā)展最快

另一種使樣品在磁場(chǎng)中做大幅度等幅振動(dòng)，振動(dòng)方向與磁場(chǎng)方向平行，感應(yīng)信號(hào)需經(jīng)積分之后才與被測(cè)樣品磁矩成正比它多用于產(chǎn)生強(qiáng)磁場(chǎng)的超導(dǎo)螺線管中進(jìn)行物質(zhì)磁性測(cè)量

從其樣品振動(dòng)幅度大小和對(duì)感應(yīng)信號(hào)的處理方式又可分為兩種

振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)可以測(cè)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(jì)，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(diǎn)。測(cè)量磁矩靈敏度在磁場(chǎng)中零場(chǎng)到磁鐵可達(dá)到的最大場(chǎng)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(xué)研究者們廣泛采用，又經(jīng)許多人改進(jìn)，使VSM成為檢測(cè)物質(zhì)內(nèi)稟磁特性的標(biāo)準(zhǔn)通用設(shè)備。振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)可以測(cè)出在不同的環(huán)境下材料多種磁特性。由內(nèi)稟磁特性

主要是指物質(zhì)的磁化強(qiáng)度而言，即體積磁化強(qiáng)度——M單位體積內(nèi)的磁矩，和質(zhì)量磁化強(qiáng)度σ——單位質(zhì)量的磁矩。設(shè)被測(cè)樣品的體積為V，由于樣品很小，當(dāng)被磁化后，在遠(yuǎn)處可將其視為磁偶極子：如將樣品按一定方式振動(dòng)，就等同于磁偶極場(chǎng)在振動(dòng)。于是，放置在樣品附近的檢測(cè)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，即可求出被測(cè)樣品的M或σ。內(nèi)稟磁特性主要是指物質(zhì)的磁化強(qiáng)度而言，即體Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理原理圖見圖1所示

將小球型樣品（體積位V，磁化強(qiáng)度為M）放在平行于X軸方向的均勻磁場(chǎng)H中，并使它在Z方向做小幅度等幅振動(dòng)，在其附近放一個(gè)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(biāo)原點(diǎn)的矢徑為，磁場(chǎng)延X方向施加

Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理原理圖見圖1所示Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理

將小球型樣品（體積位V，磁化強(qiáng)度為M）放在平行于X軸方向的均勻磁場(chǎng)H中，并使它在Z方向做小幅度等幅振動(dòng)，在其附近放一個(gè)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(biāo)原點(diǎn)的矢徑為，磁場(chǎng)延X方向施加。Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理將小球型樣品（體積位V，磁化強(qiáng)度為M）放在Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理由于S的尺度與相比非常小，故S在空間的場(chǎng)可表示為偶極場(chǎng)形勢(shì)：

(1)由此的Z方向分量為：

(m為樣品磁矩)Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理由于S的尺度與相比非常小，故S在空間的場(chǎng)可表示Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理注意到值有X分量，則可得到檢測(cè)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?yàn)原理注意到值有X分量，則可得到檢測(cè)線圈L內(nèi)第n匝Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理整個(gè)L的總磁通則為：

(4)其中，為的X軸分量，不隨時(shí)間而變；為的Z軸分量，是時(shí)間的函數(shù)。Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理整個(gè)L的總磁通則為：Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理現(xiàn)在認(rèn)為S不動(dòng)而L以S原有的方式振動(dòng)，此時(shí)可有，為第n匝的坐標(biāo)，a為L(zhǎng)的振幅。由此可得到檢測(cè)線圈內(nèi)的感應(yīng)電壓為：

(5)

Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理現(xiàn)在認(rèn)為S不動(dòng)而L以S原有的方式振動(dòng)，此時(shí)可有Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理有意義的結(jié)論：檢測(cè)線圈中的感應(yīng)電壓幅值正比于被測(cè)樣品的總磁矩（或），且和檢測(cè)線圈的結(jié)構(gòu)，振動(dòng)頻率和振幅有關(guān)。

如果將K保持不變，則感應(yīng)信號(hào)僅和樣品總磁矩成正比。預(yù)先標(biāo)定感應(yīng)信號(hào)與磁矩的對(duì)應(yīng)關(guān)系后，就可以根據(jù)測(cè)定的感應(yīng)信號(hào)的大小而推知被測(cè)磁矩值。因此，在測(cè)出樣品的質(zhì)量和密度后，即可計(jì)算出被測(cè)樣品的磁化強(qiáng)度,。，為材料的密度。

Ⅱ?qū)嶒?yàn)原理有意義的結(jié)論：Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

儀器結(jié)構(gòu)?振動(dòng)系統(tǒng)*探測(cè)線圈儀器工作原理

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理儀器結(jié)構(gòu)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

*振動(dòng)系統(tǒng)

為使樣品能在磁場(chǎng)中做等幅強(qiáng)迫振動(dòng)，需要有振動(dòng)系統(tǒng)推動(dòng)。系統(tǒng)應(yīng)保證頻率與振幅穩(wěn)定。顯然適當(dāng)?shù)奶岣哳l率和增大振幅對(duì)獲取信號(hào)有利，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(jì)在200HZ和1mm以下。低頻小幅振動(dòng)一般采用兩種方式產(chǎn)生：一種是用馬達(dá)帶動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動(dòng)；另一種是采用揚(yáng)聲器結(jié)構(gòu)用電信號(hào)推動(dòng)。前者帶動(dòng)負(fù)載能力強(qiáng)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(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理*振動(dòng)系統(tǒng)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

因?yàn)閮x器應(yīng)僅探測(cè)由樣品磁性產(chǎn)生的單一固定的頻率信號(hào)，與這頻率不同的信號(hào)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(hào)必須設(shè)法消除，這是提高儀器的靈敏度重要關(guān)鍵。因?yàn)檎駝?dòng)頭是一個(gè)強(qiáng)信號(hào)源，且頻率與探測(cè)信號(hào)頻率一致，故探頭與探測(cè)線圈要保持較遠(yuǎn)距離用振動(dòng)桿傳遞振動(dòng)，又在振動(dòng)頭上加屏蔽罩，防止產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)。為了確保測(cè)量精度避免振動(dòng)桿的橫向振動(dòng)，在振動(dòng)管外面加黃銅保護(hù)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(dòng)又不影響振動(dòng)效果。

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理因?yàn)閮x器應(yīng)僅探測(cè)由樣品磁性產(chǎn)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理?

探測(cè)系統(tǒng)

在測(cè)量過程中，希望探測(cè)線圈能有較大的信噪比，同時(shí)要求樣品在重復(fù)測(cè)量中取放位置的偏差在一定空間內(nèi)不影響輸出信號(hào)大小。前者能夠提供測(cè)量必要的靈敏度，后者則是保證測(cè)量精度和重復(fù)性的重要條件。因此探測(cè)線圈形狀和尺寸的選擇是震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)的重要關(guān)鍵之一。

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理?探測(cè)系統(tǒng)在測(cè)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

由式（5）可以看出，信號(hào)的電動(dòng)勢(shì)為線圈到樣品間距離r的靈敏圈數(shù)。因此減小距離r，增強(qiáng)樣品與線圈的耦合，將會(huì)使靈敏度大為提高。但是隨著距離的減小，樣品所在位置的偏差對(duì)信號(hào)影響就會(huì)越大，對(duì)樣品取放位置的重復(fù)性要求就會(huì)更加苛刻?？梢允褂贸蓪?duì)的線圈對(duì)稱的放置在樣品兩邊是這種情況得到改善。在（5）式中，將X用-X代入，信號(hào)將改變符號(hào)，這說明同樣線圈在樣品兩邊對(duì)稱位置其輸出信號(hào)相等，相位相反。因此在實(shí)用中制成成對(duì)的線圈彼此串聯(lián)反接，對(duì)稱地放置在樣品兩邊，這樣不僅可以保證在每對(duì)線圈中由樣品偶極子振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)彼此相加，而且它對(duì)位置尚有相互“補(bǔ)償”的作用，使信號(hào)對(duì)位置的便宜變得不敏感了。探測(cè)線圈這樣串聯(lián)反接的結(jié)果還可使來自磁化場(chǎng)的波動(dòng)和來自其它空間的干擾信號(hào)互相抵消，因而改善了抗干擾的能力。Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理由式（5）可以看出，信號(hào)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理儀器工作原理

信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的功率信號(hào)加到振動(dòng)子上，使振動(dòng)子驅(qū)動(dòng)振動(dòng)桿做周期性運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)黏附在振桿下端的樣品作同頻同相位振動(dòng)，掃描電源供電磁鐵產(chǎn)生可變磁化外場(chǎng)H而使樣品磁化，從而在檢測(cè)線圈中產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)放大并檢測(cè)后，饋給X-Y記錄儀的Y軸。而測(cè)量磁場(chǎng)用的毫特斯拉計(jì)的輸出則饋給X軸。這樣，當(dāng)掃描電源變化一個(gè)周期后，記錄儀將描出J-H回線。

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理儀器工作原理Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

J的大小，又必須由已知磁矩的標(biāo)準(zhǔn)樣品定標(biāo)后求得。如：已知Ni標(biāo)樣的質(zhì)量磁矩為，質(zhì)量為，其。用Ni標(biāo)樣取代被測(cè)樣品，在完全相同的條件下加磁場(chǎng)使Ni飽和磁化后測(cè)得軸偏轉(zhuǎn)為，則單位偏轉(zhuǎn)所對(duì)應(yīng)的磁矩?cái)?shù)應(yīng)為，再由樣品的J-H回線上量得樣品某磁場(chǎng)下的軸高度，則被測(cè)樣品在該磁場(chǎng)下的磁化強(qiáng)度，或被測(cè)樣品的質(zhì)量磁化強(qiáng)度，為樣品密度，為樣品質(zhì)量。這樣，我們既可根據(jù)實(shí)測(cè)的J-H回線推算出被測(cè)樣品材料的M-H回線。

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理J的大小，又必須由已知磁矩的標(biāo)準(zhǔn)Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理注意：這里的H為外磁場(chǎng)。也就是說，只有在可以忽略樣品的“退磁場(chǎng)”情況下，利用VSM測(cè)得的回線，方能代表材料的特征，否則，必須對(duì)磁場(chǎng)進(jìn)行修正后所得到的回線形狀，才能表示材料的真實(shí)特征。所謂“退磁場(chǎng)”，即當(dāng)樣品被磁化后，其M將在樣品兩端產(chǎn)生“磁荷”，此“磁荷對(duì)”將產(chǎn)生于磁化場(chǎng)方向相反的磁場(chǎng)，從而減弱了外加磁化場(chǎng)H的磁化作用，故稱為退磁場(chǎng)?？蓪⑼舜艌?chǎng)表示為,稱為“退磁因子”，取決于樣品的形狀，一般來說非常復(fù)雜，甚至其為張量形式，只有旋轉(zhuǎn)橢球體，方能計(jì)算出三個(gè)方向的具體數(shù)值。Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理注意：這里的H為外磁場(chǎng)。也就是說，只Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理

磁性測(cè)量中，通常樣品均制成旋轉(zhuǎn)橢球體的幾種退化型：圓球形，細(xì)線形，薄模形，此時(shí)，這些樣品的特定方向的N是定值，如球形時(shí)1/3，沿細(xì)線的軸線N=0，沿膜面N=0等。

球形：N=1/3沿細(xì)線的軸線:N=0沿膜面:N=0

Ⅲ實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)與工作原理磁性測(cè)量中，通常樣品均制成Ⅳ測(cè)量數(shù)據(jù)H(Gs)12009006003000-50Y(mv)0.400.360.340.290.240.21H(Gs)-120-150-200-220-250-288Y(mv)0.190.160.120.100.060H(Gs)-320-350-380-400-430-480Y(mv)-0.05-0.10-0.14-0.17-0.20-0.25Ⅳ測(cè)量數(shù)據(jù)H(Gs)12009006003000-50YH(Gs)-530-600-700-900-1200-900Y(mv)-0.27-0.30-0.32-0.35-0.38-0.35H(Gs)-600-3000200250270Y(mv)-0