微振动样品磁强计测量铁氧体的磁性及其处理方法.ppt

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1、微振动样品磁强计测量铁氧体的磁性及其处理方法目录引言实验原理实验仪器结构与工作原理测量数据数据处理与分析震动样品磁强计的发展VSM的应用Ⅰ引言1959美国S.Foner制成实用的振动样品磁强计（VSM）近三十年以来以感应法为基础的抛移法有很大发展，使样品和测量线圈做周期性的相对运动获取信号出现了各种类型的磁强计：振动样品磁强计，振动线圈磁强计，旋转样品磁强计等振动样品磁强计的研究受到广泛重视从其样品振动幅度大小和对感应信号的处理方式又可分为两种:一种使样品在均匀磁场中做小幅度等幅振动（微振动），振动方向一般垂直于磁场，

2、感应信号一般不需要进行积分处理直接与被测样品磁矩成正比，它多用于一般电磁铁产生的磁场下进行物质磁测量应用最广，发展最快另一种使样品在磁场中做大幅度等幅振动，振动方向与磁场方向平行，感应信号需经积分之后才与被测样品磁矩成正比它多用于产生强磁场的超导螺线管中进行物质磁性测量振动样品磁强计可以测出在不同的环境下材料多种磁特性。由于它易于发挥电子技术的作用及其采用灵活的设计，使之有极高的灵敏度并兼备易于安装定位，更换样品的优点。测量磁矩灵敏度在磁场中零场到磁铁可达到的最大场范围内，可小到[]以下。由于其具有很多优异特性而被磁学

3、研究者们广泛采用，又经许多人改进，使VSM成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。内禀磁特性主要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σ——单位质量的磁矩。设被测样品的体积为V，由于样品很小，当被磁化后，在远处可将其视为磁偶极子：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有磁通量的变化，产生感生电压。将此电压放大并记录，再通过电压-磁矩的已知关系，即可求出被测样品的M或σ。Ⅱ实验原理原理图见图1所示将小球型样品（体积位V，磁化强度为M）放在平行

4、于X轴方向的均匀磁场H中，并使它在Z方向做小幅度等幅振动，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，其与坐标原点的矢径为，磁场延X方向施加Ⅱ实验原理将小球型样品（体积位V，磁化强度为M）放在平行于X轴方向的均匀磁场H中，并使它在Z方向做小幅度等幅振动，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，其与坐标原点的矢径为，磁场延X方向施加。Ⅱ实验原理由于S的尺度与相比非常小，故S在空间的场可表示为偶极场形势：(1)由此的Z方向分量为：(m为样品磁矩)Ⅱ实验原理注意到值有X分量

5、，则可得到检测线圈L内第n匝中面积元的磁通量：(2)其中为真空磁导率。第n匝内的总磁通为：(3)Ⅱ实验原理整个L的总磁通则为：(4)其中，为的X轴分量，不随时间而变；为的Z轴分量，是时间的函数。Ⅱ实验原理现在认为S不动而L以S原有的方式振动，此时可有，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：(5)Ⅱ实验原理有意义的结论：检测线圈中的感应电压幅值正比于被测样品的总磁矩（或），且和检测线圈的结构，振动频率和振幅有关。如果将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对应关系后

6、，就可以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，即可计算出被测样品的磁化强度,。，为材料的密度。Ⅲ实验仪器结构与工作原理仪器结构∗振动系统*探测线圈仪器工作原理Ⅲ实验仪器结构与工作原理Ⅲ实验仪器结构与工作原理*振动系统为使样品能在磁场中做等幅强迫振动，需要有振动系统推动。系统应保证频率与振幅稳定。显然适当的提高频率和增大振幅对获取信号有利，但为防止在样品中出现涡流效应和样品过分位移，频率和幅值多数设计在200HZ和1mm以下。低频小幅振动一般采用两种方式产生：一种是用马达带动机械结构传

7、动；另一种是采用扬声器结构用电信号推动。前者带动负载能力强并且容易保证振幅和频率稳定，后者结构轻便，改变频率和幅值容易，外控方便，受控后也可以保证振幅和频率稳定。Ⅲ实验仪器结构与工作原理因为仪器应仅探测由样品磁性产生的单一固定的频率信号，与这频率不同的信号可由选频放大器和锁相放大器消除。一切因素产生的相同频率的伪信号必须设法消除，这是提高仪器的灵敏度重要关键。因为振动头是一个强信号源，且频率与探测信号频率一致，故探头与探测线圈要保持较远距离用振动杆传递振动，又在振动头上加屏蔽罩，防止产生感应信号。为了确保测量精度避免振

8、动杆的横向振动，在振动管外面加黄铜保护管，其间位于中部和下部用聚四氟乙烯垫圈支撑，既消除了横振动又不影响振动效果。Ⅲ实验仪器结构与工作原理∗探测系统在测量过程中，希望探测线圈能有较大的信噪比，同时要求样品在重复测量中取放位置的偏差在一定空间内不影响输出信号大小。前者能够提供测量必要的灵敏度，后者则是保证测量精度和重复性的重要条件。