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《实验_72_振动样品磁强计测量内禀磁特性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、实验7.2振动样品磁强计测量内禀磁特性1959年美国的S.Foner在前人的研究基础上制成实用的振动样品磁强计（简记为VSM）。由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用，并又经许多人的改进，使VSM成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。所谓“内禀”磁特性，主耍是指物质的磁化强度而言，即体积磁化强度M——单位体积内的磁矩，和质量磁化强度。——单位质量的磁矩。设被测样詁的体积为V（或质量为m）,由于样品很小，如直径1mm的小球，当被磁化后，在远处，可将其视为磁偶极了：如将样品按一定方式振动，就等同于磁偶极场在振动。于是,放置在样品附近的检测线圈内就冇
2、磁通量的变化，产生感生屯压。将此电压放人变成直流并加以记录，再通过电压磁矩的已知关系，即可求出被测样品的M或。。实验目的掌握VSM工作原理；利用实验室提供的设备，具体测量实际材料的M或。实验原理如图7.4-1所示，体积为V、磁化强度为M的样品S沿Z轴方向振动。在其附近放一个轴线和Z轴平行的多匝线圈L,在L内的第n匝内取面积元dSn,其与坐标原点的矢径为r磁场沿X方向施加。出于S的尺度与-相比非常小,故S在空间的场可表为偶极场形式：©石尹-a（7.4-1）注意到M值有X分量，则可得到检测线圈L内第n匝屮dSn面积元的磁通为(7.4-2)d<^n=^Hzd
3、sn=dSn其中Uo为真空磁导率。而第n匝内的总磁通则为整个L的总磁通则为0也”也琳第尹ds”nnWn(7.4-3)(7.4-4)其中，Xn为J的X轴分量，不随时间而变；Zn为J的Z轴分量，是时间的函数。为方便计，现认为s不动而L以S原冇的方式振动，此时可冇爲■翳9五"，盅为第n匝的坐标，a为L的振幅。由此可得到检测线圈内的感应电压为=KMTcoscot=KJcoscot显然，精确求解上式是困难的，但从该方程却能得到一些冇意义的定性结论,那就是：检测线圈中的感应电压幅值正比于被测样品的总磁矩J=MV（或J=om）,.!=［和检测线圈的结构、振动频率和振
4、幅有关。如果将（7.4-4）式屮的K保持不变，则感应信号仅和样品总磁矩成正比。预先标定感应信号与磁矩的关系后，就可根据测定的感应信号的大小而推知被测磁矩值，因此，在测出样品的质量和密度后，即可计算岀被测样品的磁化强度M、ooM=po,P为材料的密度。
5、振动子卜信号发生器扳动杆、图7.4-2振动样品磁强计结构原理图振动样品磁强计主要工作原理如下：信号发生器产生的功率信号加到振动了上，使振动了驱动振动杆作周期性运动，从而带动粘附在振杆卜端的样品作同频同相位振动，扫描电源供电磁铁产生可变磁化外场H而使样品磁化，从而在检测线圈屮产生感应信号，此信号经放大并检测
6、后，馈给X-Y记录仪的Y轴。而测量磁场用的毫特斯拉计的输岀则馈给记录仪X轴。这样，当扫描电源变化一个周期后，记录仪将描出J-H冋线。J的大小，又必须由己知磁矩的标准样品定标后求得。如：己知Ni标样的质量磁矩为。o,质量为m（）,其J0=o0m0o用Ni标样取代被测样品，在完全相同的条件下加磁场使Ni饱和磁化后测得Y轴偏转为Y。，则单位偏转所对应++H图7.4-3“退磁场”的产牛的磁矩数应为K=aomo/Yo,再由样品的J-H回线上量得样品某磁场下的Y轴高度Y”，则被测样品在该就■警上•石磁场下的磁化强度绻**，或被测样品的质量磁化强度*岭■,p为样晶密
7、度，m为样品的质量。这样，我们即可根拯实测的J-H冋线推算岀被测样品材料的M-HM线，所要注意的是，这里的H为外磁场。也就是说，只冇在可以忽略样品的“退磁场”情况下，利用VSM测得的回线，方能代表材料的真实特征，否则，必须対磁场进行修正后所得到的冋线形状，才能表示材料的真实特征。所谓“退磁场”，可作如下的理解：当样品被磁化后，其M将在样品两端产生“磁荷”，此“磁荷对”将产生与磁化场相反方向的磁场，从而减弱了外加磁化场H的磁化作用，故称为退磁场。可将退磁场Hd表示为Hd=—NM,称N为“退磁因子”，取决样品的形状，一般来说非常复杂，甚至其为张量形式，只有
8、旋转椭球体，方能计算出三个方向的具体数值；磁性测量中，通常样品均制成旋转椭球体的几种退化形：圆球形、细线形、薄膜形，此吋，这些样品的特定方向的N是定值,如球形严g冷卜厘廉克、秒M中为沿细线的轴线N=0,沿膜而N=0等。通常，检测线圈都经过仔细调整，成对地配置在样品两侧，并按一定的绕向和联接方式组成线圈对，使外界杂散信号尽可能互相抵消，而被测样品所产生的信号则相互加强，从而提高检测系统的灵敏度和信噪比。实验内容利用提供的设备，测量几种样品材料的质量磁化强度。标准样品为Ni。数据记录与处理待测样品待测样品样品:标样Ni样品质量6.8mgl.OmgY偏移量1
9、4.8cm*505.2cm*50质量磁化强度54emll/gQh=164mll/g250-20
