实验72振动样品磁强计测量内禀磁特性

1、实验7.2振动样品磁强计测量内禀磁特性引言1959年美国的s. f o n e r在前人的研究基础上制成实用的振动样品磁强计（简记为vs m）o由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用，并又经许多人的改进，使vsm成为 检测物质内禀磁特性的标准通用设备。所谓“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。单位质量的磁矩。设被测样品的体积 为v （或质量为m）,出于样品很小，如直径1mm的小球，当被磁化后，在远处，口j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 内就冇磁通量的变化，产生感

2、生电压。将此电压放大变成直流并加以记录，再通过电压磁矩的已知 关系，即可求出被测样品的m或。实验目的掌握vsm工作原理；利用实验室提供的设备，具体测量实际材料的m或。值。实验原理如图7.4-1所示，体积为v、磁化强度为m的样品s沿z轴方向振动。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d sn,其与坐标原点的矢径为方向施加。由于s的尺度与-相比非常小，故s在空间的场可表为偶极场形式:"x贰餘1注意到m值有x分量，贝冋得到检测线圈l内第n匝中d s価积元的磁通为“r(7.4叨其中卩。为真空磁导率。而第n匝内的总磁通则为叽=m血訂也笄芒阀整个l的总磁通则为心工九吃

3、嘗尹ds”nn° 耐n(7. 4-3)其小，x.为f的x轴分量，不随吋间而变；rn的z轴分量，是时间的函数。为方便计，现认为s不动而l以s原有的方式振动，此时可有+ a丘曲，肾为第口匝的坐标，a为l的振幅。由此可得到检测线圈内的感应电压为d0dtdsn cos cot显然，精确求解上式是困难的，但从该方程却能得到一些有意义的定性结论，那就是：检测线圈中的感应电压幅值正比于被测样品的总磁矩j =mv (或j =口和检测线圈的结构、振 动频率和振幅有关。如果将(7.4-4)式中的k保持不变，则感应信号仅和样品总磁矩成止比。预 先标定感应信号与磁矩的关系后，就可根据测定的感应信号的大小而推

4、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m、 。m=p o , p为材料的密度。+振 ehj图7.4-2振动样品磴强计结构原理图下：信号发生器产 驱动振动杆作周 样品作同频同相 化外场h而使样 号，此信号经放大 而测量磁场用的 这样，当扫描屯源 回线。j的大小, 求得。女口：已知n振动样品磁强计主要工作原理如 生的功率信号加到振动子上，使振动子 期性运动，从而带动粘附在振杆下端的 位振动，扫描电源供电磁铁产生可变磁 品磁化，从而在检测线圈中产生感应信 并检测后，馈给x-y记录仪的y轴。 毫特斯拉计的输出则馈给记录仪x轴。 变化一个周期后，记录仪将描岀j-h

5、又必须由已知磁矩的标准样品定标后i标样的质量磁矩为质量为m°,其j o= ° om0o用n i标样取代被测样品，在完全相同的条件下加磁场使ni饱和磁化后测得y轴偏转为y。，则单位偏转所对应的磁矩数应为k=aomo/ y。,再由样品的j-h回线上量得样品某磁场下的y轴高度y“，则被测样品在该磁场下的磁化强度冷灯"薯巴y.字竺如* ，或被测样品的质量磁化强度* 昂,卩为样品密度,m为样品的质量。这样，我们即可根据实测的j-h回线推算出被测样品材料的m-h回线，所要注 意的是，这里的h为外磁场。也就是说，只有在可以忽略样品的“退磁场”情况下，利用vsm测 得的回线，方能

6、代表材料的真实特征，否则，必须对磁场进行修正后所得到的回线形状，才能表示 材料的真实特征。所谓“退磁场”，可作如卜的理解：当样品被磁化后，其m将在样品两端产生“磁 荷”，此“磁荷对”将产生与磁化场和反方向的磁场，从而减弱了外加磁化场h的磁化作用，故称 为退磁场。可将退磁场hd表示为hd= nm,称n为“退磁因子”，取决样品的形状，一般来说非常复杂，甚至其为张量形式，只有旋转椭球体，方能计算出三个方向的具体数值；磁性测量中，或厘熬 克.秒制中为募)通常样品均制成旋转椭球体的几种退化形：圆球形、细线形、薄膜形，此时，这些样品的特定方向n =¥ =/r =11,沿细线的轴线n=0,沿膜的n是定值，如球形时3(而n =0等。通常，检测线圈都经过仔细调整，成对地配置在样品两侧，并按一定的绕向和联接方式组成线圈对，使外界杂散信号尽可能互相抵消，i佃被测样品所产生的信号则相互加强，从而捉高检测系统 的灵敏度和信噪比。实验内容利用提供的设备，测量儿种样品材料的质量磁化强度。标准样品为n i。数据记录与处理样品：标样ni样品质量6.8mgl.omgy偏移量14.8cm*505.2cm*50质量磁化强度54emll/gah=129.0mg二护a*。=129.0