振动样品磁强计-实验报告.doc

固体物理学实验报告 振动样品磁强计 一．实验目的 1、掌握振动样品磁强计的基本原理、结构，了解其使用方法； 2、掌握磁性样品的起始磁化曲线和磁滞回线的测量，了解由此分析材料磁性参数的方法。 二．VSM工作原理 2.1 VSM设备种类介绍 振动样品磁强计主要电磁铁系统、样品强迫震动系统和信号检测系统。 图1 (a)静电驱动式；(b)机械驱动式；c)电磁驱动式 样品磁强计工作原理的物理本质是电磁感应 测量线圈中的感应信号，来源于被磁化的振动样品在周围产生的周期性变化磁场。若把小样品近似看作磁偶极子，则测量线圈中感应电动势是具有基波和各 级谐波成份的频谱信号。通过理论推导可知，在由基波线圈几何因子所确定的位 置和线圈长度范围内，二次谐波在串联反接的线圈对中的感应电动势等于零。又由于样品振幅很小（约0.1 mm）,其它高次谐波的作用可忽略不计。因此，振动样品磁强计中只需要考虑基波成份。这样，可得振动样品磁强计的测量方程为： 其中，Vx为线圈输出电压的有效值；Mm为样品的磁矩；k为振动样品磁强计的灵敏度，可由比较法测定，又叫振动样品磁强计的校准或定标。比较法是用饱和磁化强度 σs0已知的标准样品进行比较测定k。若标准样品的质量为mS0 ，装入磁强计中的振动输出信号为，则。校准后，将质量为 mX 的被测样品替换标准样品。在振动输出为Vx时，样品的比磁化强度为： 在测量线圈横截面内磁场平均值可用中心点磁场表示的近似下，线圈的直径要非常小，如内径不超过5 mm 振动样品磁强计的测量方法有两种：绝对法和差值法。绝对法是根据测量方程由电压Vx直接测量样品的比磁化强度或磁矩的方法。这种方法容易受系统的机械稳定性、振源频率稳定性、反馈电路的稳定性和放大器的线性度的影响。差值法在磁强计振动杆中部装一个磁矩已知的基准样品，并在样品两侧对称安装 一对串联反接的基准线圈，用以产生基准信号与测量信号进行差值比较，就可消 除共有的干扰信号。这种方法可以避免频率和振幅波动引入测量误差。由于振动样品磁强计测得的是相对信号而不是绝对信号，所以每次使用前必须对仪器进行定标。通过对标准样品的测量得到比例系数，从而才能确定待测样品的磁学参数。 图2. 垂直Co纳米棒阵列方向回线 图. 平行Co纳米棒阵列方向回线