铁磁共振实验报告.doc

铁磁共振 实验目的: 学习使用传输式谐振腔法研究铁磁共振现象，测量yig小球（多晶）的共振线宽和g因子。实验原理：当外加稳恒磁场b时，铁氧体对微波的吸收剧烈变化，在处吸收最强烈，成为共振吸收，此现象极为铁磁共振。这里为微波磁场的角频率，为铁磁物质的磁旋比。 铁磁共振试验通常采用谐振腔法，该法灵敏度高，但测量频率较窄。本试验用传输式谐振腔，其传输系数与样品共振吸收的关系简单，便于计算，但难以用抵消法提高灵敏度。将铁氧小球置于谐振腔微波磁场的最大处，使其处于相互垂直的稳恒磁场b和微波磁场hm中，保持微波发生器输出功率恒定，调节谐振腔或微波发生器，使谐振腔的频率与微波磁场的频率相等，当改变b的大小时，由于铁磁共振，在谐振腔始终调谐时，在输入功率不变的情况下，输出功率为：（为腔的品质因数）。因而的变化可通过的变化来测量。然后通过p-b曲线可得。必须注意的是，当b改变时，磁导率的变化会引起谐振腔谐振频率的变化（频散效应），故实验时，每改变一次b都要调节谐振腔（或微波发生器频率），使它与输入微波磁场的频率调谐，以满足上式的关系，这种测量称逐点调谐，可以获得真实的共振吸收曲线，如图2.3.2-5，此时，对应于b1、b2的输出功率为 式中p0、pr、和p1/2分别是远离共振点、共振点和共振幅度半高处对应的输出功率。因此根据测得曲线，计算出p1/2，即能确定出。试验时直接测量的不是功率，而是检波电流i。实验内容: 1. 调节微波发生器，使谐振腔与发生器输出微波信号调谐，利用仪器的波长表测出谐振频率f。2. 用非逐点调谐测出检波电流i，和励磁电流得到b，作i-b曲线，计算g因子。3. 用示波器观察共振图象。1. 数据处理：1. 测出谐振频率f:a)测量数据: l/mm3.4903.4883.487 3.4853.4853.488b) 计算:求平均值 3.486mm，查波长表可得谐振频率为f=8891mhz2. 用非逐点调谐作i-b曲线，计算g因子:a) 测量数据: 励磁电流a磁场（升）/mt检波电流升ua励磁电流a磁场（降）/mt检波电流降ua0.002.155.00.004.054.50.0512.555.00.0519.9 54.50.1020.055.00.10 29.0 54.50.1530.055.00.15 37.0 54.50.2039.955.00.20 44.0 54.50.2648.0 55.50.25 53.0 54.50.3057.0 55.50.29 61.0 55.00.35 62.0 56.00.35 71.0 55.00.40 71.0 56.50.39 80.0 55.00.45 80.0 57.00.45 86.0 56.00.50 88.0 56.50.49 95.0 56.00.56 98.0 57.00.55 102.0 56.00.60 104.0 57.00.58 109.0 56.00.65 113.0 57.00.65 120.0 56.00.70 121.0 57.50.70 130.0 56.00.75 130.0 57.00.75 139.0 56.00.80 139.0 57.00.78 142.0 56.00.85 146.0 56.50.85 157.0 55.00.90 155.0 57.00.90 161.0 55.00.95 161.0 57.00.95 170.0 55.51.01 172.0 56.01.00 180.0 54.01.05 179.5 56.01.05 189.0 54.01.10 188.0 55.01.09 197.0 53.51.15 196.0 54.01.14 200.0 54.01.20 202.0 54.01.20 210.0 53.01.25 211.0 54.01.25 219.9 53.01.30 220.0 53.01.30 228.0 51.51.35 228.0 53.01.35 238.0 51.01.40 237.0 51.51.40 242.0 50.01.45 242.0 51.01.44 251.0 49.01.50 251.0 49.01.50260.0 46.01.55 260.0 47.01.55 268.0 43.51.60269.0 44.01.60 278.0 40.01.61 271.0 43.51.61 279.0 39.51.62 273.0 42.5 1.62 280.0 38.01.63275.0 41.01.64281.0 37.01.64 277.0 40.01.65 282.0 34.01.65 278.0 39.51.66 284.0 31.51.66 279.0 39.01.67 286.0 30.01.67280.0 37.01.68 288.0 28.01.68 281.0 35.01.69 289.0 26.51.69 281.5 33.51.70 290.0 24.51.70 282.0 31.51.71 292.0 23.51.71 284.0 30.01.72294.0 21.01.72286.0 28.51.73 296.0 20.01.73 288.0 27.01.74 298.0 18.01.74 290.0 25.01.75 300.0 17.01.75 291.0 23.01.76 302.0 16.01.76 293.0 21.01.77 304.0 16.01.77 295.0 19.51.78 306.0 16.51.78297.0 18.01.79 308.0 17.51.79 299.0 17.01.80 310.0 19.51.80 300.0 16.51.82 314.0 20.51.82 304.0 17.51.83 316.0 23.01.83306.0 19.01.84318.0 27.01.84 307.0 20.51.85319.0 29.51.85 308.9 22.01.86 321.0 34.01.86 311.0 27.01.87 323.0 37.01.87 313.0 31.01.88 325.0 38.01.88315.0 33.51.89 327.0 43.01.89 317.0 36.01.90 329.0 45.01.90 318.0 39.01.95338.0 52.01.91 319.0 40.51.99 340.0 55.01.92 320.0 43.52.05 351.0 56.51.93 321.0 45.02.10 360.0 57.51.94 321.5 47.02.15 369.0 58.01.95322.0 49.02.19 376.059.02.00 331.0 55.52.25 381.0 59.02.05 340.0 59.52.30 390.0 59.02.10 349.0 62.52.35 399.9 59.02.15 359.0 63.02.40 403.0 58.42.20 362.0 64.02.45 412.0 59.02.25 371.0 64.02.50 420.0 58.52.30 380.0 64.52.55424.059.02.35 389.0 65.02.60 433.0 58.52.40 398.0 64.52.46 403.0 64.02.50 410.0 64.52.55 419.0 64.52.60 421.064.5b) 电流由小变大时的i-b曲线如下:i-b曲线(上升)利用公式:其中 =(两个数据由测量数据得出)=16.5ua（由图读出）计算可得, =26.0ua由图可知:b=(310.9-287.5)mt=23.4 mt 由公式,可得，代入数据得 c)电流由大变小时的i-b曲线如下：i-b曲线(下降)利用公式:其中 =(两个数据由测量数据得出)=16.1ua计算可得, =25.5ua由图可知: 由公式,可得，代入数据得d)计算:对上述两中情况的结果求平均得 3 用示波器观察共振图象共振图像2. 误差分析：1.本实验主要误差在于读微安表的示数,属主观误差,应尽量避免2.在作图求解和时由于读数导致的误差,也属主观误差,应尽量避免3.由仪器的自身精度和灵敏度也会导致部分误差,属客观误差3.思考题：（1）用传输式谐振腔测时,要保证哪些实验条？答：保持谐振腔的输入微波功率和发生器输出信号频率不变，此外，适当调节精密衰减器，使晶体检波器输入的微波信号不会太大，保证检波器工作在平方律范围内，样品很小,且磁导率的变化引起系统参量的变化不大。（2）使谐振腔与微波信号调谐时,磁铁应置于是系统处于共振还是远离共振的位置