磁记录材料磁性测量第一章磁性参数的定义_单位制及物理意义.pdf

磁记录材料磁 性侧量 第一章磁性参数的定义 单位制及物理意义 中国计量科学研究院杨春梅 磁性参数的定义 单位制及 物理意义 在磁性测 量 工作中十分重要 过去 磁学量一直使用 高斯制 制 从 不 一 2 式中 径 向单位长度上的匝数 1 一螺线管绕组长度 8 7 一绕组内半径 8 7 绕 组最外层半径 螺线管磁场常数 通有正弦交流电流的螺线管内 磁场强度 峰 值 为 7 万 二 2 二 一 一 式中 0二 交流电流峰值 电磁铁产生的磁场 若将长导线均匀而紧密地绕在磁性材料骨架上 那么当导线中有电流通过时 产生的磁场就将磁性材 料磁化 磁化骨 架的端面将产生磁场 由导线绕成的 线圈 称为励磁线圈 中心的磁性骨 架称为磁 扼 电磁铁的励磁线圈分为相 同的两个部分 分别套 在软磁材料制作的磁扼极轴上 图 当电流通过 线圈时 在磁极之间产生磁场 若磁扼平均磁路长度 为 7 横截面为7 相对磁导率为产 7 两个极轴和极 头的有效磁路长度为0 7 截面积 为 7 相对磁导率为 声 则在间隙长度为2 且不考虑漏磁通的情况下 圆柱形极头的磁场为 7 6 2 己 鱼 丝 9 华 9 户 万 户7 0 0 0 0 0 朋 2 4 图 电磁场 产生的磁场 卜 磁场6的单位 在国际单位制中 6 的单位为安培 米 它与 制的换算关系为 7 丈 一 磁化 强度胚 定义 7 磁化强度是一个表示物体磁 化 程度和方向的物理量 其值等于单位体积内磁矩的矢 量和 垫 式中 犷一一试样体积 磁矩 卜 物 理 意义和应用 磁性介质在磁场中磁化 如果磁场的方向和介质 取向一致 那么磁化强度的大小就表示磁性介质被磁 化的程度 所以 磁化强度只表示磁性介质本身的待 性 它与磁场有关 随着磁场不断加大 磁化强度也 不断增加并趋向一个稳定值 当磁场增加 磁化 强度的增加小于 时 称为磁性介质的技术饱和磁 化状态 这时的磁化强度称为饱和磁化强度 一 般记 作 在饱和状态下 磁性介质中的磁料粒子的小 磁针几乎 都按磁场方向排列 当磁场从饱和单调下降 至零 磁粉粒子的小磁针保持在易轴方向 使磁化强 度保持某个值 这时的磁化强度称为剩余磁化强度 一般记作 7 磁化强度 的单位 在国际单停制中 的单位为幸多了米 它与 制的换算关系为 7 0 一 磁感应强度 磁通密度 定义 7 一种无散轴向矢量 它在空间 任何一点上都定义了该点磁场 该矢量的值由作用于 一 给定速度的带电粒子 的力来决定 即力等于电荷量 乘以速度与磁通密度的矢量积 物理 意义和应用 磁性介质在磁场中均匀磁化 这时磁介质内部的 磁场有多大 首先在无介质时存在外加磁场6 当有 介质存在时 介质本身有磁化强度 磁介质内部总 磁 场是它们的总贡献 磁感应强度 就是描述磁介质 被磁化时内部总磁场特性的参数 即 二拼 6 9 测量线圈只有紧贴磁介质表面时 才能测量到介 质内部的 值 在磁记录介质测量中 因磁 带 有 带 基 故测量线圈不能紧贴磁介质表面 而且 由于试 样截面积较小 外加磁 场6对 的贡献远大于试 样本 身对 总磁场的贡献 而我们所要知道的恰是试样本身 的特性 所以 在测量工作中 磁场信号被串联反接 的线圈抵消 这样 6 磁感应强度 为 7 卜 式中 林 真空磁导 率 二 2 一 亨利 米 6 磁介质磁化到饱和时 的磁感应强度称为饱和磁感 应强度 记作 二 从磁介质饱和状态将外加磁 场沿 饱和磁滞回线单调减小到零时的磁感应强度 为剩余 磁 感应强度 通常称为剩磁 磁 感应强度 的单位 在国际单位制中 的单位为特拉斯 与 制的换算关系为 7 0 一 一 磁通里砂 6 它表征使材料磁 化所需的最低限度的磁 场强 度 一 一 定义 7 磁感 应强度的面积分 物理意义和应用 磁通量表征垂直通过某一面积的磁 力线的多少 在均匀磁化的试样中 磁通量等于磁 感应强度和与之 相 垂直的截面 的乘积 诱 二 式中 试样的 截面 积 磁介质磁化到饱和时的磁通 量称为饱和磁通量 砂 二 外加磁场从饱和沿磁滞回线单调下降至 零时 的 磁通 量 称为剩余磁通量功 在 一 6仪法测量 中 直接测到的实际上是磁通量值 磁通 量 价的单位 在国际单位制中 价的单位为韦伯 与 制的换算关系为 7 0 心 6 亨 几 图 6 和启6 的差别 矫顽力6 的 单位 在 国际单位制中 矫顽力6 的单位是安培 米 与 制的换算关系为 7 0 0 二 几 一 卜 矫顽 力6 一 比磁化强度 定义 7 单位质量的磁矩矢量 和 它与 定义 7 描述磁化状态的基本关系是 产 6 十 它对应于 二 和材 的两种磁化 状态 所以有两 种不同定义的矫顽力 内桌矫顽力 万 从试样的饱和状态单调地改变磁场 使饱和磁化 强度为零的磁场强度 矫顽力 6 从试样的饱和状态单调地改变磁场 使饱和磁化 强度为零的磁场强度 两种娇顽力的差别 由关系式 产 6 十 根 据足义 磁化 强度 二 时 的磁场 强度为内察矫 顽力 6 这时 6 二 脚 今 而根据定义 当磁感应强 度 时的丽疡强度为矫顽力 6 这时 6 匆 令 这两种矫顽力对应不同的磁化状态 可 用作图法直观地看到它们之间的差别 用对 6 磁滞回线第二象限作图 图 由 定义 得 时 一 6 那么 一 6 二 直线与叮 6 曲线的交点就是 二 的状态 它对应的磁化 强度便是泊6 可见 6 6 在磁记录材料测 试 中 由于抵消了磁场信号 所用的矫顽力实际上是 磁化强度 的关系为 7 一 爪 式中 材料密度 在磁粉测量中 为轻敲密 度 物理意义和应用 制作磁粉样品时 必 须将磁粉装入 所需尺寸的试 管中 轻敲成所需尺寸的 圆柱体 由于各种磁粉的密 度不同 所以用 对 表示和比较各种不同磁 粉 的磁性能 与磁感 应强度 和磁化强度 一样 对应 各种磁化 状态 当材料饱 和时 与饱和磁化强度的关系式为 一 乙称为比饱和磁化强度 材料在剩磁 状态时 与剩余磁化强度的关系式为 7 二 3 为比剩余磁化强度 在 一 6仪法测量中 与磁 通量的关系为 7 石二盯 砂 1 产 式中 1 一 试样长度 巾 一 试样质量 比磁 化强度占的单位 在国际单位制中 占的单 位为安培 米 千克 与 制的换算关系为 7 一 一 矩形比 之比 即 定义 7 剩余磁化强度与饱和磁化强度 半峰宽度与该材料的内真矫顽力的比称为开关场 分布 即 刀 庄6 6 它描述磁带回线在矫顽力附近的陡峭程度 一功 功 取向度 8 定义 7 纵向剩磁与横向剩磁之比 纵 向为介质的记录方向 横向为垂 直于记录方向 8 二 1 7 土 物 理意义衣应用 磁带涂布工 艺中有排磁工艺 也就是让磁带取 向 取向后磁带中针状磁扮按外磁场方向排列 一般 取向方向 即记录方向 称作纵向 在这个方向磁化后 测到 的剩磁称为纵向剩磁 即平时 测量得到 的剩磁 垂直于取向方 向磁化后测到的剩磁称为横向剩磁 在 相同磁场下 纵向剩磁大于横向剩磁 8值越大 磁带取向越好 所以 8值表征磁带取向的优劣 半峰宽度 6 和开关场分布 定义 7 在饱和磁滞 回线的 微分曲线 卜 峰值一半的两点之间宽度 磁场值 称 为半峰 宽度 6 图 开关场分布的意义 上接第 页 在对 溅射小块样品研究的 基础 上 通过大 量 的实验工作 在适 当的溅射条件下我们成功 一 乙 乃 地研制了 冬英寸 英寸 3软盘 如图 2 7 2 连 比 略 所示 磁盘静态性能测试结果如下 7 图 是 射线衍射图 及 峰 的 回摆曲线图 射线磁射表明 只有 峰 出现 说 明软盘具有 结构 且 轴垂直膜 面 图 表明它的取