磁性测量概论.ppt

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1、磁性测量概论（共50页）磁性磁性测量磁性测量概论希望澄清一些磁学计量概念帮助了解数据的来源全面掌握数据的测量方法促进研究磁性的测量理论与测量技术目的1磁性测量概论能够测量什么量？现有能力潜在能力怎么测量这些量？标准、规程原理、方法如何保证正确性？量值溯源量具检定计量Metrology计量Metrology2磁性磁性的起源：原子磁矩未成对电子电子电荷：－e自旋：½磁矩：自旋磁矩＋轨道磁矩原子核电荷：＋e自旋：1磁矩：N原子磁矩＝电子磁矩＋原子核磁矩Pauli不相容原理＋Hund法则固有3磁性磁性的起源：原子磁矩电子电荷：－e自旋：½磁矩：自旋磁矩＋轨道

2、磁矩原子核电荷：＋e自旋：1磁矩：N原子磁矩＝电子磁矩＋原子核磁矩未成对电子Pauli不相容原理＋Hund法则固有3磁性磁有序的起源：交换相互作用无交换相互作用交换相互作用间接直接超量子力学效应全同粒子4磁性物质的磁性（内禀）电子磁性原子核磁性晶态系统非晶态系统磁微粒系统磁稀释系统共线非共线磁无序抗磁性顺磁性抗磁性顺磁性－－顺磁性－－顺磁性核抗磁性核顺磁性（核磁性）磁有序铁磁性非共线铁磁性散铁磁性超铁磁性自旋玻璃（玻磁性）核铁磁性反铁磁性非共线反铁磁性散反铁磁性超反铁磁性混磁性核反铁磁性亚铁磁性非共线亚铁磁性散亚铁磁性－－？核亚铁磁性超顺磁性－－5磁性物

3、体的磁性（表观@内禀）制备工艺相关物理原理决定尺寸效应（退磁因子）（天体基本粒子）结晶状态显微结构杂质状态Fe或者铁Co或者钴6磁性测量磁性测量的现状7一、直接测量原子的磁矩二、间接测量原子的磁矩真正测量单原子：磁圆（线）振二向色性中子散射？Mössbauer谱？间接测量单原子：假设、计算统计平均：总体平均原子核磁矩？再谈磁性测量磁性测量原则各种谱物质力、声热电磁光粒子人8盘点我们的本事磁性测量磁性测量原理宏观物理效应微观物理效应磁共振效应电磁感应原理磁矩测量磁场测量磁通测量间接测量－直接测量9磁性测量电磁感应原理面积A磁通量10磁性测量物理效应之一

4、：磁－电自旋相关电子散射磁场－载流子巨磁致电阻效应（GMR）超大磁致电阻效应（CMR）各项异性磁致电阻效应（AMR）磁致隧道效应(TMR)一般磁致电阻效应（OMR）回旋共振（载流子、离子）Shubnikov－deHaas效应Hall效应量子Hall效应经典Hall效应分数Hall效应整数Hall效应11磁场中的电输运磁性测量物理效应之二：磁－光磁线振二向色性磁圆振二向色性Faraday效应磁双折射效应Cotton－Mouton效应Zeeman效应磁致激发光散射（磁振子－光子散射）回旋共振（载流子、离子）光透射模式发光光谱光子散射光反射模式Kerr效应纵向Ker

5、r效应极向Kerr效应横向Kerr效应12磁性测量物理效应之三：磁－力（声）磁振子－声子相互作用磁声效应磁力效应磁致伸缩旋磁效应扭矩效应交变梯度磁强计磁秤（常用的有7种）转矩压磁效应线性效应体效应圆周效应Guillemin效应横向Joule效应Brackett效应Joule效应扭矩减小效应劲度系数效应Wiedemann效应Einstein－deHass效应Barrett效应13磁性测量物理效应之四：磁－热磁致温差效应磁热效应磁卡效应14磁场敏感器件磁性测量物理效应之五：磁－磁中子散射（衍射）磁振子相互作用磁结构确定磁畴观测Lorentz力杂散磁场效应磁力（MF

6、）显微法Bitter（粉纹）法15磁性测量磁相关共振亚铁磁共振（FiMR）反铁磁共振（AFMR）铁磁共振（FMR）电子顺磁共振（EPR）电子自旋共振（ESR）核磁共振（NMR）Mössbauer效应自旋共振Zeeman能级回旋共振Landau能级回旋共振（载流子、离子）16－SR磁性测量磁性测量:技术信号发生信号变换信号采集信号传输信号存储信号处理电信号光信号模拟技术数字技术17磁性测量磁性测量:传统仪器被测量测量量具均匀非均匀磁通稳恒磁场磁场传感器（Hall片、单线圈）Hall片、双线圈交变磁场Hall片、多线圈杂散磁场磁场传感器、磁通量具、磁通门磁矩各类

7、磁强计18磁性测量磁性测量:传统仪器信号发生信号变换电磁感应空间变化振动样品、提拉样品、冲击法、SQUID磁强计时间变化动态磁性测量仪、永磁材料测试仪物理效应光SMOKE、磁圆（线）振二向色性电交、直流电输运力磁转矩、磁秤、交变梯度磁强计磁共振稳恒磁场微波磁场ESR、FMR、AFMR、NMR、Mössbauer谱回旋共振19磁性测量磁性测量:传统仪器信号采集信号采集方法仪器设备信号放大方法探测线圈振动样品磁强计锁相放大器提拉样品磁强计积分放大器SQUID磁强计SQUID放大器冲击法光电检流计悬丝扭矩、杠杆失衡转矩仪、磁秤光敏电阻、压电晶体梯度线圈、压电晶体电

8、压交变梯度磁强计压电晶体、前置放大器极