DH811A型微波铁磁共振实验系统说明书-北京大华电子集团.pdf

《DH811A型微波铁磁共振实验系统说明书-北京大华电子集团.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、DH811A型微波铁磁共振实验系统说明书北京大华无线电仪器厂目录1．概述…………….……………………………………………22．系统的工作原理…………………………………………….23．系统的使用和操作………………………………………….54．系统的成套性……………………………………………….85．质量保证………………….…………………………………811.概述微波铁磁共振实验系统是根据高等院校近代物理实验教学大纲而设计的一套简单的教学仪器，它适用于物理等专业的学生在微波频段做铁磁材料共振实验。本仪器可以完成下列实验任务:(1)可观察铁磁材料的共振现象；(2)可测量微波铁氧体的铁磁共振线宽ΔH；

2、(3)测量微波铁氧体的朗德因子g值；(4)培养学生掌握微波实验系统的调试和测试方法；微波铁磁共振实验系统工作时的照片2.系统的工作原理2.1铁磁共振原理当铁磁体材料同时受到两个相互垂直的磁场，即恒定磁场Hr和微波交变磁场h，在Hr的作用下，铁磁体的磁化强度将围绕Hr进动，进动频率为：Hrr其中为铁磁体材料的旋磁比，其定义为：ge其中为玻尔磁子，其定义为：，据此可以得出新关系式：2mge2m-19其中g为朗德因子，e、m分别电子电量和电子质量，其值分别为e=1.6×10C；-31m=9.1×10kg。由于阻尼作用，磁化强度将趋向于Hr，但是如果当微波频

3、率w=w0时，进动的磁矩从微波场中吸收的能量刚好抵消阻尼所损耗的能量，则进动会稳定地进行，发生共振吸收现象，即铁磁共振现象。此时，铁磁体的磁导张量可表示为：2i0i000z其中μ和k都是复数。固定微波的频率w0，改变稳恒磁场，当发生共振H=Hr时，磁导率张量对角”””元μ的虚部μ为最大值μr，所对应的磁场Hr为共振磁场；μ=μ/2两点所对应的磁场间隔DH=

4、H2-H1

5、称为铁磁共振线宽，标志着磁损耗的大小。铁磁共振曲线如图二所示。图二铁磁共振曲线图三谐振腔谐振曲线2.2传输式谐振腔原理传输式谐振腔是由一段矩形波金属波导管在两端加上带耦合孔的短路金属片

6、g构成。谐振腔的谐振条件是腔长必须为半个波导波长的整数倍。即：l；2其中为任意正整数，l是谐振腔的长度，g是波导波长；并且：c,g1(/2a)2f其中，λ、f为谐振腔的谐振波长和谐振频率，a为谐振腔宽边长度。2.2.1品质因数谐振腔的固有品质因数Q谐振时总的储能0定义为：Q。00损耗功率如果与外电路相耦合，称为有载品质因数QL，定义为：1=+11，Qe为谐QQQLe0振腔的外观品质因数。2.2.2谐振曲线3谐振腔的传输系数与频率的关系曲线称为谐振曲线，如图三所示。传输系数pf出()fT(f)定义如下：Tf()=。有载品质因数可表示为：Q=0；Lpf入()ff

7、12-其中f0为腔的谐振频率，f1和f2为半功率点所对应的频率。2.3实验原理本实验系统采用扫场法进行微波铁磁材料的共振实验。即保持微波频率不变，连续改变外磁场，当外磁场与微波频率之间符合一定关系时，可发生射频磁场的能量被吸收的铁磁共振现象。微波铁磁共振实验系统的工作框图如图一。该实验系统是在三厘米微波频段做铁磁共振实验。信号源输出的微波信号经隔离器﹑衰减器﹑波长表等元件进入谐振腔。谐振腔由两端带耦合片的一段矩形直波导构成。当被测铁氧体样品放入谐振腔内微波磁场最大处时，将会引起谐振腔的谐振频率和品质因数变化。当改变外磁场进入铁磁共振区域时，由于样品的铁磁共振损耗，使输出功率降低，从而可

8、测出谐振腔输出功率P与外加恒磁场H的关系曲线如图四。图四谐振腔输出功率与外加磁场关系曲线图四中，P0为远离铁磁共振区时谐振腔的输出功率。Pr为出现铁磁共振时谐振腔的输出功率。此时对应的外磁场为Hr为共振磁场，其相应的张量导磁率μ对角元”的虚部μ达到最大值。根据铁氧体理论，半共振点是指张量导磁率对角元虚部的”μ=μ/2，其此处的谐振腔输出功率P1/2与P0，Pr有如下关系：44p0p122p01pr与P1/2对应的外加磁场之差

9、H2-H1

10、即为铁磁共振线宽ΔH。因此可以根据实验作出的图二曲线和上述P1/2的公式求出共振线宽ΔH。另外，由2.1中铁磁共振条件相关公式可求

11、得g因子。”应该注意的是，在进行铁磁共振线宽测量时，必须注意样品的μ会使谐振腔的谐振频率发生偏移（频散效应）。要得到准确的共振曲线和线宽，必须在测量时消除频散，使装有样品的谐振腔频率始终与输出谐振腔的微波频率相同（调谐）。因此在逐点测绘铁磁共振曲线，相当于每一个外加的恒磁场都要稍微改变谐振腔的谐振频率，使它与微波频率调谐。如果在测量时不逐点调谐，样品的频散效应又不能忽略（特别是在ΔH较窄的情况下），在正确地考虑了频散的影响后，也可以用修正公式从