几种常用的磁性测量仪器(II)-2004年.ppt

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1、常用磁性测量仪器（II）（共78页）磁性信号的测量仪器（II）磁－力学效应关注磁－力学效应包括哪些物理现象？磁－力学效应可测哪些参数？磁各向异性的测量极弱磁矩信号的测量方法磁天平磁致伸缩效应磁－力效应MagnetomechanicalEffect(磁－力学效应)MagnetostaticForce(静磁力)MagneticTorsion(扭矩)磁－力效应磁－力1原理（一）把含有磁矩m的物体放在非均匀的磁场中时，物体将受到沿磁场梯度方向的力的作用。此力的大小正比于磁场梯度和物体的磁矩。m为样品的磁矩为沿任意轴向的磁场梯度磁矩m沿任意轴向所受的力：磁天平磁－力效应磁－力2原理（二

2、）当具有磁各向异性的物体在磁场中转动时，物体将受到转矩L的作用。其大小等于磁场强度与垂直于磁场方向磁化强度分量的乘积。V为样品的体积为与磁各向异性相关的能量转矩与磁各向异性的关系：转矩磁强计磁－力效应磁－力3原理（三）当磁性材料在磁场中被磁化时，材料的力学性质发生变化的效应。也存在逆效应。这里通称为磁致伸缩效应。可以是样品的体积、长度、弹性模量、刚度系数，等等。磁致伸缩系数λ：磁致伸缩仪磁－力效应磁－力4原理（四）Barnett效应（1915年）当磁性圆柱体在绕其柱轴作高速旋转时会产生微弱的磁化强度，其大小与角速度成比例。即，旋转致磁化效应。Einstein－deHass效

3、应（1915年）当自由悬挂的磁性圆柱体突然被磁化时会产生微弱的旋转。即，磁化致旋转效应。是Barnett效应的逆效应。旋磁比磁－力效应磁－力5相应的磁性测量仪器可测参数力的产生力的测量磁罗盘磁场方向磁场永磁体转矩磁强计磁各向异性样品(磁场)转动悬丝/压电晶体磁天平磁矩、磁场稳恒梯度磁场灵敏天平交变梯度磁强计磁矩交变梯度磁场压电晶体磁致伸缩测量仪伸缩系数稳恒磁场力敏器件回旋磁效应旋磁比磁化角动量磁各向异性磁各向异性：magneticanisotropy相同磁场强度时，磁化强度的方向相关性沿不同方向磁化时，磁化曲线及达到饱和的磁场强度不同或者物理起源－本质分类磁晶各向异性晶体对

4、称性内禀晶体对称性应力磁（弹）各向异性磁弹性感生（几何）形状各向异性退磁几何形状感生各向异性特殊制备生长、热处理、形变交换各向异性反铁磁单方向磁各向异性的测量测量依据测量方法定义仪器（单晶、多晶）不同方向磁化曲线奇点探测法（SPD）转矩磁强计（铁）磁共振磁光Kerr效应磁二色谱（MXD）磁各向异性的测量单晶样品多晶样品单晶磁化曲线多晶磁化曲线趋近饱和定律转矩磁强计（局域各向异性的平均值）多晶奇点检测（SPD）法旋转样品磁强计磁场中取向铁磁共振（局域各向异性）转矩磁强计TorqueMagnetometer(Tq-M)talk磁各向异性的测量转矩磁强计Torque1转矩磁强计的原

5、理H晶轴方向磁化强度M方向磁场H、磁化强度M、晶轴三者重合在一个方向H磁场H、磁化强度M、晶轴三者不重合初始方向θα样品样品转矩磁强计Torque2转矩磁强计的原理样品：饱和磁化NSθL转矩磁强计Torque3仪器设备TRT－2型转矩磁强计：日本东英工业株式会社，1985年TorqueMagnetometer：美国QuantumDesign公司，2002年详见本系列的《PPMS－Tq_Mag》HR转矩磁强计Torque4PPMS的转矩磁强计磁转矩测量的要求Torque5磁场强度：样品饱和磁化HMEasyaxis＝0测量过程：补偿－非补偿补偿：施加补偿扭矩使样品保持在原方向

6、非补偿：直接测量样品所受到的扭矩当外加磁场相对于样品旋转时，PPMS的Micro－Tq一般转矩磁强计使得转矩不依赖于磁场的强度磁转矩测量的要求Torque6样品：晶轴取向H，M单晶体取向多晶单位：量程力矩单位：N·m1N·m＝1J＝1A·m2·T＝1×103emu·TPPMS的Tq－Mag上限：1×10－5N·m＝1×10－2emu·T<7×10－4emuat14T噪声：1×10－9N·m<7×10－8emuat14T奇点探测法SingularPointDetection(SPD)非磁－力效应补充磁化曲线方法磁晶各向异性的测量SingularPointDetection(S

7、PD)本质：磁化曲线的测量－磁各向异性等效场原理：材料的磁化强度M对磁场强度H的n次导数dnM/dHn是磁场强度H的函数，当H等于材料的各向异性场HA时，dnM/dHn～H曲线会出现尖锐的奇点。求导次数n取决于沿各向异性场HA方向晶体的对称性。单轴各向异性的难磁化方向的n＝2。SPD1SingularPointDetection(SPD)SPD技术的发展状况：文献单晶取向多晶单轴各向异性W.SucksmithandJ.E.Thompson(英国)Proc.R.Soc.London,Ser.A,225(1