BKT-4500Z型振动样品磁强计VSM用户使用说明书

BKT-4500Z型振动样品磁强计（VSM）用户使用说明书北京新科高测科技有限公司出品二〇一三年二月

目录一.VSM设备使用前必读……………2二.VSM产品介绍……………………4BKT-400型VSMBKT-4500型VSM三.VSM的原理及用途………………6四.VSM配件（选配件）……………11变温测量装置薄膜磁电阻及霍尔效应测量装置五.VSM测试样品的制备……………12块状材料粉末材料薄膜材料液体材料非强磁性材料六.VSM设备的安装…………………13振动头的安装调整检测线圈的安装调整特斯拉计探头的安装调整各个设备单元的连接七.VSM设备的调试、测量…………15数据的定标测量样品的测量附录A.软件安装与使用说明…………………17一、VSM设备使用前必读1．设备检查仔细检查设备是否完好、线路连接是否正确，仪表的各个开关旋钮位置、仪表显示是否正确。打开各单元电源开关，预热二十分钟左右。2．关停机必须严格按扫描电源的使用要求和程序关停机。必须在振动头驱动器无功率输出时（即振动停止时）关此驱动单元。其它单元停机时无特殊要求。！！！特别注意：关闭扫描电源和调整电源上的任何一个旋钮或开关，必须是在扫描电源处于停机状态时，才能转换操作使用。禁止快速操作各旋钮。特别是涉及扫描速度、扫描幅度的相关旋钮，否则，容易造成严重的故障。！！！3．特别提示1）．样品杆必须保持清洁，特别是不能有强磁性污染，否则将导致严重误差（为确保此点，可在测量前，样品杆上不放任何材料，对空杆进行测量，此时测得的应为一直线。注：不一定是水平直线。）2）．对强磁性粉料进行测量时，由于粉料颗粒中不可避免地存在超顺磁性成份，以及磁性颗粒的磁各向异性杂乱分布，导致即使在强磁场下都达不到“饱和”状态，即随着磁场的不断增强，表示磁矩的Y轴也在不断增加。故而计算粉料的饱和磁矩时将遇到困难。此时可采取两种方案：①所有被测样品都取固定统一磁场下的值，以做相互比较。②将磁滞回线的线性部分延长，其与Y轴交点作为该样品的饱和磁矩。3)．对非规则块料，其磁滞回线形状将与样品安装的方位有关，这是正常现象，因为VSM测的为磁矩与外加磁化场之关系，并非内场与磁矩的关系，而由于非规则的样品，其各方向的退磁因子不等，故必然导致不同方向上的回线多少都有些差异；此时测得的回线并非样品的内禀特性，而是样品的磁矩与外磁化场的函数关系；只有将此处的外磁场转化成内场后，重新将磁矩与相应内场的关系求出，才可得到被测样品的内禀特性与磁化场的函数关系。4)．在正确测量条件下，即：被测样品处于检测线圈的“鞍部区”中心，被测样品的振幅与频率稳定，则被测样品的磁矩测量误差应在1%左右。（其检验方法：使用同一样品反复安装、测量的数据涨落）二、VSM产品介绍目前我公司有两种基本形式的VSM可根据不同用途加以选择：1、BKT-400型低场高灵敏度VSM：由全电子平滑过零扫描电源（无任何机械触点）馈给一对准赫尔姆霍兹线圈产生Hmax=±400○e的扫描磁场；由可360°转动且具有x、y、z三维调节功能及双级减振的振动头驱动样品；高灵敏检测线圈组的感生电压馈给锁相放大器放大检测后变成直流电压，此电压正比于样品在相应磁场下的磁矩，将此电压与相应的磁场一一对应后即成样品的磁滞（化）曲线。此设备主要用于坡莫合金薄膜（Ni－Ｆe,Ni—C0等）的内禀特性测量；磁场沿膜面施加，由于没有电磁铁的剩磁现象，在忽略了地磁场及周边杂散磁场时，激磁电流为零时可认为磁化场为零，故而特别适于研究铁磁/反铁磁界面的交换耦合效应。由于此种VSM的检测线圈可随意变更位置而使磁场出现开阔的适用空间，故可作磁性薄膜磁电阻（AMR及GMR）和磁性隧道结巨磁电阻（TMR）效应的研究工作。此种设备非常适用于学生的实验教学工作。2、BKT-4X00型VSM：这是种电磁铁型VSM。与上述不同的是此处的磁场是由电磁铁提供，激磁电源较BKT-400型更复杂，且与相应电磁铁的额定功率相配合,而电磁铁的类型（最高磁场Hmax）由用户决定；此时的磁场将由高斯计直接测量。除上述区别处，其他的部分均与BKT-400型相同。最高灵敏度不低于2x10-5emu量级（检测线圈间距为25～30mm时）。本公司可根据用户的要求，提供非变温型更高磁场、更高灵敏度的VSM；以及可变温较低灵敏度、高磁化场的VSM。用户可根据自己的经费及实际需要情况加以选择。3、主要技术指标1）.BKT-400型VSM技术指标最大磁场Hmax(Oe)灵敏度（emu）扫描电源输出±40010-5emu量级10A（5Ω）2).BKT-4500系列VSM技术指标型号BKT-4500HBKT-4500HBKT-4500HBKT-4500H电源输出Imax(A)255070100电源输出P(kw)≤3.5≤6≤10≥10最大磁场Hmax(Oe)（极面直径：6cm；极距：4cm）12000180002300025000灵敏度（emu）（在70%Hmax处）10-5emu量级检测线圈的测量间距25～30mm。三、VSM的原理及用途1、VSM的结构和工作原理：磁场线圈磁场线圈图1.BKT-400型VSM原理结构示意图图2.BKT-4500型VSM原理结构示意图上面所示为两种类型的VSM原理结构示意图，两者的区别仅在于：前者为空芯线圈（磁场线圈）在扫描电源的激励下产生磁场H，后者则是由电磁铁和扫描电源产生磁场H。因此，前者为弱场而后者为强场。前者的磁场H正比于激磁电流I，故其H的度量将由取样电阻R上的电压标注，而后者由于H和I的非线性关系，H必须用高斯计直接测量。当振荡器的功率输出馈给振动头驱动线圈时，该振动头即可使固定在其驱动线圈上的振动杆以ω的频率驱动作等幅振动，从而带动处于磁化场H中的被测样品作同样的振动；这样，被磁化了的样品在空间所产生的偶极场将相对于不动的检测线圈作同样振动，从而导致检测线圈内产生频率为ω的感应电压；而振荡器的电压输出则反馈给锁相放大器作为参考信号；将上述频率为ω的感应电压馈送到处于正常工作状态的锁相放大器后（所谓正常工作，即锁相放大器的被测信号与其参考信号同频率、同相位），经放大及相位检测而输出一个正比于被测样品总磁矩的直流电压VJout,，与此相对应的有一个正比于磁化场H的直流电压VHout（即取样电阻上的电压或高斯计的输出电压），将此两相互对应的电压图示化，即可得到被测样品的磁滞回线（或磁化曲线）。如预知被测样品的体积或质量、密度等物理量即可得出被测样品的诸多内禀磁特性。如能知道样品的退磁因子N，则非但可由上述实测曲线求出物质（材料）的磁感B和内磁化场Hi的技术磁滞（磁化）曲线，而且可由此求出诸多技术磁参数如Br、Hc、（BH）max等。图３为简单起见，我们取一个直角坐标系，如图3所示。并假定样品S位于原点且沿z向作谐振动，a=a0cosωt,a0为振幅、ω为振动频率。磁化场H沿向施加，并假设在距s为r远处放置一个圈数为N其轴为z向的检测线圈，其第n圈的截面积为Sn(注意：Sn≠Sm、即任意两圈的截面积是不等的)。如果样品S的几何尺度较r而言非常之小，即从检测线圈所在的空间看样品S，可将其视为磁偶极子，此时，据偶极场公式：并注意到矢量J仅有x分量,可得到穿过面积元dsn的磁通量为其中：为真空导磁率，J=Mυ是样品总磁矩（M和υ分别为样品的磁化强度和体积）因此，第n匝内总的磁通量φn为而整个线圈的总磁通量即为其中xn和zn为线圈第n圈的坐标。现作一个变换，令样品不动而线圈以Z(t)=Z(0)+acost振动。亦即Zn(t)=Zn(0)+a0cost为第n圈坐标与时间关系。据电磁感应定律，考虑到x、y均不为时间t的函数，故r中仅考虑z向的时间变化关系，因此可得在整个检测线圈内的感应电压e为：设：样品的振幅和振动频率均固定不变。由上式可发现：①线圈中的电压，不可能计算得到；②其电压大小与被测样品的总磁矩J，振动幅度a及振动频率ω成正比。在实验上，我们不需要去计算K值，而是采取“替换法”，从实验上求出K值，之后利用求得的K值反过来计算出被测样品的磁矩，这就叫“定标”。实际上用一个已知磁矩为J0的标准样品取代被测样品，在与被测样品相同测试条件下测得此时电压幅值为V0=KJ0，则1/K=J0/V0即可得到，如被测样品的相应电压幅值为V，则被测样品的总磁矩即为J=1/K•V=J0当知道样品的体积v或其质量m时，则可求得该样品的磁化强度M=J/v或质量磁化强度σ=J/m。如能预知样品在磁化场H方向的退磁因子N，从而可求出样品的内磁化场Hi＝H-NM时，将M（σ）～Hi一一对应关系做成曲线。就可得到被测样品的磁化曲线或磁滞回线M～H或σ～H。2、用途：凡物质，如按其磁性来分类，大体可有下述五种，即：1）、顺磁性——这类物质具有相互独立的磁矩，在没有外磁场作用下相互杂乱取向，故不显示宏观的磁性；而在外场作用下，原来相互独立杂乱分布的磁矩将在一定程度上沿磁场取向，使此种物质表现出相应的宏观磁性；磁场越强则宏观磁性越强，而当外磁场去除后，其宏观磁性即消失。如用χ表示磁化率、H为磁化场、M为单位体积的磁矩，则M=χH；χ的数值约在10-3～10-5量级．2）、逆磁（抗磁）性—此类物质无固有磁矩，这是在外磁场的作用下所产生的感应磁性；M=-χH,即M和H相反取向，故而得名；χ非常小，约10-4～10-6量级。磁化场消失则宏观磁性亦随之消失。3)、反铁磁性—此类物质内具有两种大小相等而反向取向的磁矩，故而合成磁矩为零，使物质无宏观磁性。4）、亚铁磁性—此类物质内存在两种大小不等但反向耦合在一起的磁矩，故而相互不能完全抵消，使该类物质表现出强磁特性，其宏观磁性与磁化场成复杂关系。5）、铁磁性—此类物质内的磁矩均可相互平行耦合在一起因而表现出强磁特性，如亚铁磁性一样，宏观磁性与磁化场呈现非常复杂的关系。人们通常将前三类称为弱磁性、后两类为强磁性。强磁性物质在人类社会中起到不可或缺的作用，如电力部门、信息产业部门、航空航天领域等。但是，随着人类社会的进步，对材料的诸多性能，包括磁性，都提出了更多更新的要求，这就促使人们不断地去对相关性能进行研究、探讨和改进。要这样做，就必须有可信赖的物性检测设备。VSM就是这种公认的专门检测各类物质（材料）内禀磁特性的设备，如磁化强度Ms（σs）、居里温度Tf、矫顽力mHc、剩磁Mr等。而在预知样品在测量方向的退磁因子N后，尚可间接得出其他的有关技术磁参量，如：Bs、BHc、（BH）max等；另可根据回线的特点而判断被测样品的磁属性。由于其操作简单、运行费用低（除超导类型外）、坚固耐用、检测灵敏度高等特点，被广泛用于相关的工矿企业、大专院校及研究机构中，成为材料的磁性研究、质检把关等方面不可缺少的关键设备。利用这种设备，可测量诸如粉料、块材及各种纳米级材料、各种复合型材料的顺磁性、抗磁性及亚铁磁和铁磁性的相关磁特征，为检测和研究这些材料提供可靠的实验数据。为工业生产各工序检验把关，以免造成产品浪费提供帮助。四、VSM配件（选配件）1、变温测量装置：(详细使用请参见附录B)配置：高低温控制器、样品变温炉、炉体支架、低温杜瓦、简易循环水系统、温度探头连接附件若干。可测量材料在液氮温度～500℃情况下的磁矩变化情况及500℃以内的居里温度值2、薄膜磁电阻及霍尔效应测量装置：(详细使用请参见附录C)配置：直流电阻测定仪，四探针或霍尔六探针夹持器及相应连线。可用于薄膜磁电阻和霍尔效应的测量。五、VSM测试样品的制备1、块材：对强磁性材料，用适当方式从大块材料上取出约数毫克的小块（但忌用铁质工具获取，以免样品受到强磁性污染），其大小以能放入样品夹持器内为准。2、粉料：对强磁性材料如铁氧体的各烧结过程前的粉料，用精密天平称出约数毫克（磁矩小的可适当多称出一些）。用软纸紧密包裹成小球状（如：用一截生胶带放入天平中称出其质量，再用勺取粉料小心置于上面，读出总的质量数，则样品的单一质量即为前后称量之差。变温测量时可用铝箔代替生胶带）。注意：包裹时，务必使粉料尽量集中在一小区间。3、薄膜材料：由于薄膜均附着在衬底如玻璃，硅片等上面，故对铁磁性薄膜必须用玻璃刀裁下（2×5）mm2大小的样品，用干净纸包一下以资保护（为计算其磁矩，必须预知其厚度，面积之测量应采用投影放大的办法以减少误差，从厚度和面积即可求得样品的体积）4、液体材料：将铁磁性液样注入柱形孔内并密封。注意：密封后，液体不能在其所在空间活动。液样注入前后的质量差，即为被测材料的质量。5、非强磁性材料：必须用较大体积（质量）的样品及强磁场，以获得较大的电信号。（J=M×V=χHV，J大时信号才大，故在χ很小时，即可尽量用大体积V的样品及强磁场H）六、VSM设备的安装1、检测线圈的安装调整：对高场型VSM：将检测线圈可靠地固定在电磁铁极头的两端（由旋转附在检测线圈骨架上的两个螺柱来完成），并使检测线圈内的长直线垂直于水平面。对低场型VSM：将弯头支架固定在VSM底座的相应位置即可。检测线圈上的信号线连接于锁相放大器的信号输入端。2、振动头及振动杆的安装调整：将振动头的支撑固定支架安装于电磁铁上；减震隔离支架安装于支撑固定支架上；振动头安装于减震隔离支架上。将所有固定螺丝匀称地拧紧。打开振动头腔体，取出包装用支撑泡沫，分别调整减震簧片，使得样品杆垂直于水平面；且在旋转振动头的同时，随之旋转的样品杆端应没有水平方向的位移现象。振动头底部的两对锁紧螺丝：前后锁紧螺丝调节X方向，左右锁紧螺丝调节Y方向；转动底部圆盘调节Z方向。通过调节振动头的X、Y、Z方向和观察磁矩大小发现VSM的鞍部区（即样品测量点）。使样品测量点尽量位于鞍部区中央（鞍部区测量方法见后）。振动头上的航空接头连接于信号发生器的功率输出端。3、高斯计探头的安装调整：先将高斯计探头远离磁场调零，将高斯计探头支架固定于电磁铁的激磁线圈之间，并使探头靠近检测线圈；调整探头平面，尽量使得探头平面垂直于电磁铁的磁场。高斯计探头由导线连接于特斯拉计的磁场信号输入端。4、各个设备单元的连接：检测线圈连接于锁相放大器的信号输入端；锁相放大器的RS232接口连接到电脑的COM1或通过RS232-USB转换器连接到电脑的USB端口；锁相放大器的参考信号输出端连接到振动头驱动器输入端；振动驱动线连接于振动头驱动器功率输出端；高斯计探头连接于特斯拉计的磁场信号输入端；高斯计的RS232接口连接到电脑的COM2或通过RS232-USB转换器连接到电脑的USB端口；保证各个仪器有可靠的接地，周围没有强电磁场辐射干扰。七、VSM设备的定标调试、测量1、数据的定标测量：I.X轴的定标：X轴的参数可以是磁场、温度等。对于电磁铁型VSM，有数字接口的高斯计或温度计电脑读出的数据与面板显示是一致的其标定和校准已由仪表厂家标定。对低场型VSM，只需将转换系数K＝0.8（Oe/mV）输入到电脑记录上显示的X轴的转换框内，单位为Oe。II．VSM的鞍部区的确定：将标准样品固定于样品杆底部的中间位置，并将样品连接在振动杆上，将振动杆安装固定于振动头上。选定样品杆振动频率，一般在40Hz~80Hz之间，启动样品杆振动，调节振动头驱动器的电流调整旋钮，使输出电流稳定在0.2A~1.0A之间的一定值，此时振动杆被驱动，带动样品开始振动。调节锁相放大器的灵敏度和时间常数至适当档位，锁相放大器的相位设为0º，准备测量定标。通过软件界面给电磁铁加上一恒定磁场，一般2000Oe~5000Oe。产生的磁场能使标准样品饱和磁化即可。鞍区的调整：分别调节振动头的X（前后）,Y（左右）,Z（上下）三个方向，找出X,Z二个方向上具有最大输出信号的位置（即在锁相放大器指示最大）；找出Y方向上具有最小输出信号的位置（即在锁相放大器指示最小）；这样确定好VSM的鞍部区（即样品的测量点）。（注意：调整好鞍区后请通过软件界面给电磁铁磁场置为零）III.Y轴的定标：Y轴的参数一般是磁矩。设定好最大扫描磁场，使得标准样品被电磁铁的磁场磁化饱和，先将Y轴的定标系数设定为1，记录一条完整的磁滞回线。取一、三象限上回线的饱和值V1、V2的平均值则V＝（V1+V2）÷2。假设标准样品的磁矩为J0，则Y轴的定标系数K=J0÷V。将K值输入电脑软件的Y轴的定标系数框内即可完成定标。2、样品的测量：将样品仔细装在样品杆上，将样品杆放入振动头内，对准位置。根据需要设定好磁场的扫描幅度和扫描速度。定标时设定好的频率和振动头驱动器的电电位器不要变动。启动振动头开始振动。在计算机数据采集软件中选择测量模式（磁滞回线、初始磁化、退磁曲线、热磁曲线），点击“测量”按钮即可开始测量。测量过程中可以调整锁相放大器的灵敏度和时间常数至适当档位，使测量曲线最佳。测量完毕后，程序将自动停止扫描电源工作，对采集到的数据可进一步进行数据处理和将数据文件保存到计算机（详细操作参见软件的安装使用说明）。停止振动头振动，取出样品。更换样品重复上述测量过程。BKT-4500振动样品磁强计软件安装与使用说明一、环境配置 本数据采集软件用VisualBasic编写而成，执行光盘的SETUP安装程序可将软件安装到指定目录中。 运行本数据采集软件前需要安装RS232/USB转接器的驱动程序，安装后要将SR810通道设为COM3，高斯计通道设为COM4，温度测控器端口设为COM5。软件开发平台如下：操作系统：WindowsXP或Windows7开发环境：VisualBasic6.0；分辨率：最佳效果1024×768。二、光盘内容本仪器所带的光盘中包括数据采集应用程序、仪器使用说明书和数据采集卡USB接口驱动程序。三、VSM2013软件使用说明程序启动双击应用程序所在目录“”图标（也可将建一快捷方式拖放到桌面上）如图1所示。图1、应用程序VSM2011图标程序启动后界面如图2所示。左侧为采集数据实时显示区，右侧为程序操作控制区。数据显示区范围变化采用自适应技术，根据采集到的数据大小自动调整显示区上下左右的边界，以最合适的比例范围显示数据曲线。每次调整显示区边界后将自动刷新屏幕，已采的数据点位蓝色，新采的数据点位红色。M-H模式时，数据显示区左侧和下侧分别显示磁矩M和磁场H的坐标和单位；M-T模式时，数据显示区左侧和下侧分别显示磁矩M和温度T的坐标和单位。数据显示区上端显示当前状态数据，有：数据序号；数据数值；X、Y通道的数据。图2、用户程序界面参数设定参数设定选项卡如图3所示图3.参数设定选项卡此选项卡中可设定磁矩测量的比例系数和单位；锁相SR830的灵敏度系数、时间常数和参考频率（即振动头振动频率）；样品的质量、体积和密度（三者知道两个可以互算）。磁矩测量比例系数的确定方法参见VSM设备的定标调试部分。测量模式测量模式选项卡图4所示：图4、测量模式选项卡选磁滞回线模式时，数据将记录5象限的完整磁滞回线，磁场范围在±磁场扫描幅度之间。选初始磁化曲线模式时，数据将只记录1象限的从零场到磁场扫描幅度之间磁化曲线。选退磁曲线模式时，系统将样品加磁场致饱和，然后数据将只记录从正最大磁场到负最大磁场之间的退磁数据。选热磁曲线模式时，系统将样品加恒定磁场，然后记录样品磁矩随温度的变化。数据处理数据处理选项卡图5所示：图5.数据处理选项卡数据处理选项卡中列出了常用的数据处理方法，用户可根据具体情况选用其中一项或多项处理方法。建议用户先将采集到的原始数据文件保存，以免对数据处理结果不满意时无法恢复。退磁分析专门为硬磁材料退磁曲线分析而设计，可自动绘制第二象限的退磁曲线，并计算出饱和磁化强、矫顽力、磁能积等参数。如图6所示。图6.退磁曲线分析界面磁场控制磁场控制界面如图7所示：图7、磁场控制界面磁场比例/单位用于给高斯计定标，对于已标定的高斯计比例因子为1；磁场扫描幅度可在100Oe至20000Oe之间设定；磁场扫描速度可在1至10级之间设定，1级最快，10级最慢。数据采样间隔从0.1s~10s有5档可选，如图8所示。间隔时间越小数据越密，缺省值为0.5s，用户可根据数据曲线实际需要选择，并且数据采集过程中也可调整。图8、采样间隔选择窗口程序控制程序运行控制按钮如图9所示图9、程序控制按钮放置好样品、检查仪器连线；开启振动器，调整驱动电流并稳定在1.0A。选定好测量模式和磁矩和磁场比例与单位后，点击“测量”按钮即可开始测量。测量过程中可以暂停和继续数据采集，按“停止”按钮将停止本次数据采集；按“保存文件”按钮可将本次采集的数据保存，用户可选择数据保存目录和文件名，如图10所示。图10、存储数据文件对话窗口 “打开文件”按钮用于调看已测数据，如图11所示图11、打开数据文件对话窗口“退出”按钮：点击则退出测量程序回到系统。四、程序初始化文件文件格式如下：——————————————————————————————"BKT-4500Z初始化文件""磁场H比例/单位","1","Oe""磁矩M比例/单位","1","10-5emu""温度校准T=aX+b/单位","1","0","deg"——————————————————————————————此文件主要记录磁场、磁矩和温度校准标定的数值，每次保存文件时此文件自动保存更新，下一次启动程序时标定的数值自动调入。五、注意事项1、本数据采集程序设有软件狗，需与厂商提供的专用数据采集接口转换卡配合使用方可运行，如检测到仪器没有连线或硬件密钥不符将无法运行。2、本程序在运行过程中应时刻关注磁铁电源的电压、电流的指示，如果程序死机或对电源控制失效，应及时将电磁铁电源置为零，以免电源长时间大电流下工作。BKT-50型高低温控制器使用说明 一、简介振动样品磁强计(VSM)被广泛用于微小样品和弱磁材料的磁性测量，加上低温条件可以增强我们对材料磁性的认知能力。传统振动样品磁强计的低温恒温器比较笨重，难于调整，而且样品杆大部分深入低温恒温器中，容易产生样品杆碰壁现象，影响测量精度。本产品吸取国内外低温恒温器的经验，克服以上缺点，专为需要高低温变温测试的振动样品磁强计设计，也可用于其它类似的需要变温的狭小场所。本产品由高低温控制器，样品炉、输液管、液氮容器、加压装置、支架等部分组成。二、工作原理如下：贮存在50毫米口径液氮罐中的氮气（或液氮）经电增压器的作用通过输液管进入样品炉，样品炉内壁周围还安装有电加热丝在，样品炉内部的温度计可以直接测出样品下方的温度。控温器将根据其与设定温度的差和变化趋势，经过PID运算，向电加热丝提供合适的加热电功率，最终使样品炉内的气流为设定温度。三、产品特点：• 控温精度高；• 体积窄小，最大限度的获得磁场；• 样品炉带恒温水鞘保护，使VSM检测线圈免受变温影响；• 样品杆在恒温器中不易碰壁• 安装方便，使用灵活；• 低温高温段连续变化；• 无振动、无噪音、安全可靠四、产品适用范围：• 国内、国外任何一款振动样品磁强计（VSM）的变温测试。• 其它类似的需要变温的狭小场所。五、技术参数：• 工作孔径：内经8mm，外径：21mm• 工作深度：40±10mm• 工作温度：80～800K• 控温精度：±0.5K/10min• 高温加热器：12欧姆• 电增压加热器：100欧姆，浸入液氮中• 温度计：Pt100铂电阻（线性范围-200℃～450℃）• 电增压电源：0～110ACV六、使用方法：1、将样品炉安装在电磁铁磁极中间，调节样品炉高度及左右水平位置，使石英样品杆在内部振动时不触碰炉壁；需要低温实验时液氮灌内赢加满液氮（最低液氮量不能少于三分之一）。2、将进出水管、加热丝电源线和温度传感器连线连到水泵和控制器；氮气罐接口连到液氮罐，电增压器电源线连到控制器制冷接口。3、打开控制器电源，水箱内水经过水泵与样品炉水鞘内水形成循环；控制器温度显示为当前室温温度。4、需要降温时上面开关打到“制冷”；需要升温时上面开关打到“加热”；需要自动定点控温时将下面开关打到“自动”；需要连续变温时将下面开关打到“手动”。5、自动定点控温时，用“△”“▽”调整SV显示窗到所需温度，调压器电压输出到合适位置，按“RUN”键，仪器会自动将温度控制到设定温度。（注：目前仪器只能对高于室温的温度进行自动控制）温度稳定以后可以测量定温度下的M-H曲线。6、连续变温一般需要手动控制，通过调压器控制加热或制冷功率（注意电流表电流变化！）使温度缓慢连续变化。（该步控制有一定的技巧，稍加练习可得到温度速率变换均匀的M-T曲线，而且可以平滑过室温点。）7、高于300℃的温度下不能长时间工作，否则样品炉会因为过热容易损坏；低于和低于-100℃温度下也要注意不要长时间工作，否则液氮会损耗过快，烧坏增压器。需要较高温度（大于400℃）时样品炉可以断掉循环水短时间工作，经测试此时加热电流2.5A下可以达到500℃。8、高温低温实验完毕不要立刻关掉控制器总电源，要让循环水流一会以利于样品炉散热。9、样品用无磁金属线绑在石英样品杆上，换样品时应在室温下进行。10、样品杆和样品炉属于易碎部件，不属于设备保修范围，使用时应小心安放。BKT-1H薄膜磁电阻特性测试仪用户使用说明书北京新科高侧科技有限公司研制PrintedinChinaEdition1,Oct.,2010

用巨磁电阻（GMR）（2007年诺贝尔物理学奖）和各向异性磁电阻（AMR）磁性薄膜材料制作计算机硬盘读出磁头和各种弱磁传感器，已经广泛应用于信息技术、工业控制、航海航天导航等高新技术领域。针对高校及科研院所的教师及科研人员的需求本公司精心设计了薄膜磁电阻特性测试仪。该仪器选用高精度电阻测量专用仪表和数控扫描电源，外部连线简单直观，可接计算机自动采集和显示数据，具有牢固可靠、操作简便等优点，非常适合于大专院校实验教学和科研使用。通过本仪器能够使同学们对磁性薄膜材料的知识和磁电子学有所了解，并由此引起对纳米磁性薄膜材料研究和应用的浓厚兴趣。本配置实验原理清晰直观、性能稳定，适合于高校本科生、研究生开设专业实验中使用也可在科研测试工作中使用。通过该仪器可以完成以下测试工作：(1)金属、半导体、导电高分子薄膜(或块体)电阻率的测量;(2)金属薄膜材料电阻率的测量(最大厚度0.2毫米);金属块体材料电阻率的测量(最大厚度3毫米);(3)磁性合金薄膜的磁电阻测量;(4)铁磁/非磁性/铁磁三层或多层薄膜的磁电阻测量;(5)自旋阀型巨磁电阻薄膜、隧道结型巨磁电阻薄膜的磁电阻测量。一、仪器结构和组成AT510PRO自动扫描电源样品探针计算机数据采集处理系统统RS232/USBAT510PRO自动扫描电源样品探针计算机数据采集处理系统统RS232/USB电磁铁线圈图1.BKT-1H薄膜磁电阻特性测试仪系统组成框图图2.薄膜材料磁电阻效应测试仪照片二、系统总体技术指标信号源模式：大电流模式；小电流模式；脉冲电流模式；直流电阻测量范围：1μΩ~20MΩ，精度0.05%；电磁铁磁场：0~±15000Oe；均匀区Ф50mm；磁场最小步进精度：<0.5Oe；磁场扫描电源：0~±40A；RS232接口+模拟控制接口；变化速率：0.1A/s~1A/s。样品支架四探针组件：探针间隔2.5mm（方形直线两用）；数据采集软件：USB接口，windowsXP或Windows7操作系统三、使用说明1、AT510PRO电阻测试仪图3.AT510pro系列电阻测试仪照片本仪器选用AT510PRO电阻测试仪表作为Y数据采集通道，实现了高精度数据自动采集。AT510系列电阻测试仪适用于测量各种高、中、低值电阻器，各种开关接触电阻、接插件接触电阻、继电器线包和触点电阻、变压器、电感器、电机、偏转线圈绕线电阻、焊点接触电阻导线电阻、车、船、飞机的金属铆接电阻、印制版线条和孔化电阻、金属探伤等。本仪表的面板的详细操作请参考其用户使用说明书。AT510pro系列电阻测试仪技术指标:测量参数:直流电阻。基本准确度:0.05%测量范围:1μΩ～3MΩ。信号源:最大电流：<1A;电流模式：大电流，小电流，脉冲电流。量程:十量程自动和手动。测试速度60次/秒。显示结果:直读、ΔABS、Δ%和分选结果。最大读数30,000。校正:全量程内短路清零，具有REL相对值功能。比较器:30组比较器，显示和输出NG-LO,GD-IN,NG-HI讯响和音量可调。触发方式:内部触发、手动触发、外部触发和远程触发。标配接口RS232C接口;Handler接口（PLC接口）。测试端:4端屏蔽(包括2个检测端和2个驱动端)和外屏蔽地端。温度补偿:准确度：0.2℃;测温范围：0～80℃。四色真空荧光屏VFD显示；键盘锁；数据保持功能。电源要求:电压：198VAC～240VAC频率：50Hz功率：最大15VA。外尺寸：264(宽)x107(高)x350(深)mm。重量：4kg。附件：L501开尔文夹。2、样品支架和四探针组件探针用精选的无磁、圆头触点的弹性探针，接触可靠，不会伤及样品膜面。接线方式见图10，通过调换探针头可组成方型四探针和直线型四探针。本线圈励磁常数为40Oe/A，探针间距为2.5mm。II0V0utI0图10.四探针头接线方式使用时，亥姆霍兹线圈底座面板上的励磁电流接线柱与BKT-10A电源输出相连；恒流输入+、恒流输入-与AT510的Drive+、Drive-相连；信号输出+、信号输出-与AT510的Sense+、Sense-相连。放置样品时将探针轻轻抬起，将磁性薄膜样品放入（要注意样品易磁轴方向和工作电流施加的方向！），旋转样品架到需要的角度即可。4、数据采集软件使用 本数据采集软件用VisualBasic编写而成，执行光盘的SETUP安装程序可将软件安装到指定目录中。 运行本数据采集软件前需要安装RS232/USB转接器的驱动程序，安装后在控制面板中将X通道（磁场）设为COM1，Y通道（电阻）设为COM2。 运行数据采集软件，出现图11界面，使用时首先选择数据记录模式和磁场扫描范围：图11.数据采集软件用户运行界面（R-H模式）图12.数据采集软件用户运行界面（R-t模式） R-H模式为记录样品电阻随磁场的变化如图11；R-t模式为记录电阻随时间的变化如图12。 采样间隔可根据数据采样的密度适当选择。设置好后点击“测量”按钮可开始测量，测量数据曲线实时显示在屏幕上。设置好保存文件的路径和文件名可将数据保存在设定文件中。测量过程中可以随时调节“扫场速度”和“采样间隔”得到理想的数据曲线。选择“电阻变化率”可以计算曲线的变化比率。“暂停”按钮可暂停记录数据，再按一次继续记录数据；“停止”按钮将停止本次数据采集。数据文件可以用Origin数据处理软件导入对数据进行处理。软件的详细使用请参见附录一。四、实验测试步骤检查仪器之间的连线是否正确。确认连线无误后打开自动扫描电源、AT510电源及计算机电源，使系统预热15分钟。认真观察镀有金属薄膜的玻璃衬底，确定具有金属薄膜的一面。把样品放在样品架上，使具有金属薄膜的一面向上。让四探针的针尖轻轻接触到金属薄膜的表面，只要四探针的所有针尖同薄膜有良好的接触即可。注意磁性薄膜材料的易磁轴方向和电流施加的方向，对各向异性磁电阻薄膜，易磁轴方向要与磁场方向垂直。根据样品的材料特性选择适当的驱动电流模式：一般金属合金类电阻率较小的薄膜选择“大电流”模式；半导体类电阻率较大的薄膜选择“小电流”模式；热稳定性不好易漂移的薄膜选择“脉冲电流”模式。设置自动扫描电源的磁场扫描范围，