铁磁共振论文

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1、实验论文课题名称铁磁共振实验学院物理学与电子工程学院专业物理学学生姓名张彪学号200707051104班级zzB指导教师葛泽玲2010年5月铁磁共振实验张彪摘要：通过铁磁共振实验测定有关物理量，认识磁共振的一般特性。观测铁磁共振的测量原理和实验方法。据曲线求半高宽AH,通过波长表测频率v,观察共振信号关健词：铁磁共振；谐振腔；微波；励磁电流；磁共振现象一、实验背景介绍铁磁共振是于20世纪40年代发展起来的，它和核磁共振、电子自旋共振一样，成为研究物质宏观性能和微观结构的有效手段。它利用磁性物质从微波磁场中强烈吸收能量的现象，与

2、核磁共振、顺磁共振一样在磁学和闹体物理学研究中占有重要地位。它能测量微波铁氧体的共振线宽、张量磁化率、饱和磁化强度、居里点等重要参数。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，著名苏联物理学家兰道(LevDavydovichLandau1908—1968)等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性。经过若干年在超高频技术发展起来后，才观察到铁磁共振现象。多晶铁氧体最早的铁磁共振实验发表于1948年。以后的工作则多采用单晶样品。~目1.了解微波谐振腔的工作原理，学习微波装置调整技术。2.通过观测铁磁共

3、振，进一步认识磁共振的一般特性和实验方法。3.了解铁磁共振的基本原理，观察铁磁共振现象。4.测量微波铁氧体的铁磁共振线宽。三、实验设备图一a.样品为铁氧体，提供实验用的铁原子。b.电磁铁，提供外磁场，使铁原子能级分裂。c.微波，提供能量，使低能级电子跃迁到高能级。d.波导，单方向传导微波，使其通过样品。e.波长表，测量微波的波长。f.谐振腔，其谐振频率与微波的频率相等，进入的微波与其谐振，样品即放在波峰处，该处的微波磁场与外磁场垂直。g.固体微波信号源，产生9GHZ左右的微波信号。h.隔离器，使微波只能单方向传播。i.衰减器，

4、控制微波能量的大小。J.输出端，含有微波检波二极管，其输出电流与输入的微波功率成正比。k.直流磁场电压源，给电磁铁提供励磁电流，改变输出电压的大小即可改变磁场的大小。l.微安表，指示检波电流的大小。m.微波电源，为固体微波信号源提供电源。四、实验原理1、磁共振(1)磁共振的发展磁共振是在固体微观量子理论和无线电微波电子学技术发展的基础上被发现的。1945年首先在顺磁性Mn盐的水溶液中观测到顺磁共振。1946年，分别用吸收和感应的方法发现了石蜡和水中质子的核磁共振；用波导谐振腔方法发现了Fe、Co和Ni薄片的铁磁共振。1950年

5、在室温附近观测到同体Cr203的反铁磁共振。1953年在半导体硅和锗中观测到电子和空穴的回旋井振。1953年和1955年先后从理论上预言和实验上观测到亚铁磁共振。1957年和1958年又发现了磁有序系统中高次模式的静磁型共振和自旋波共振。1956年幵始研究两种磁共振耦合的磁双共振现象。这些磁共振被发现后，便在物理、化学、生物等基础学科和微波技术、量子电子学等新技术中得到了广泛的应用。例如顺磁固体量子放大器，各种铁氧体微波器件，核磁共振谱分析技术和核磁共振成像技术及利用磁共振方法对顺磁晶体的晶场和能级结构、半导体的能带结构和生物

6、分子结构等的研究。原子核和基本粒子的自旋、磁矩参数的测定也是以各种磁共振原理为基础发展起来的。（2）磁共振的基本原理具有磁矩的物质，在恒定磁场作用下对电磁辐射能的共振吸收现象。磁共振吸收谱在射频和微波波段范围内，是物质的整个电磁波谱中的长波区域。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：A£=外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：E'=hv当该能量等于粒子分裂后两能级

7、间的能量差时，即：hv=yhB^27uv=则低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能景产生跃迁，即所谓的磁共振。（3）磁共振类型顺磁共振：产生磁共振的磁矩是顺磁体中的原子（离子）磁矩；核磁共振（NMR）:磁矩是原子核的自旋磁矩；电子自旋共振（ESR）.•电子自旋磁矩的能级跃迁产生的磁共振;铁磁共振（FMR）：磁矩为铁磁体中的电子自旋磁矩。除此之外，还有核电四极共振（NQR）、光泵磁共振、亚铁磁共振、反铁磁共振（AFMR）、回旋共振（抗磁共振）、磁双共振等。（4）磁共振技术的应用利用顺磁共振可研究分子结构及晶体中缺陷的电子结构等。核

8、磁井振谱不仅与物质的化学元素有关，而且还受原子周围的化学环境的影响，故核磁共振己成为研究固体结构、化学键和相变过程的重要手段。核磁共振成像技术与超声和X射线成像技术一样已普遍应用于医疗检查。铁磁共振是研宄铁磁体中的动态过程和测量磁性参量的重要方法。磁共振成像（MR1）术最大的