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常见的磁测量技术

发布时间:2023-12-27 13:41:11 浏览量:418 作者:Leon

摘要

磁强计技术可分为几大类:基于电感的磁强计,例如振动样品磁强计(VSM)和超导量子干涉装置磁强计(SQUID) ;例如,基于力的交替梯度磁强计(AGM)、法拉第和盖伊天平;而基于光学的,例如金刚石中的氮空位缺陷。

正文


常见的磁测量技术


一些磁性材料,如纳米线、纳米粒子、薄膜等,由于存在少量磁性材料,通常具有弱磁特征。因此,在确定哪种类型的磁力计zui适合于特定材料时,zui重要的考虑因素之一是它的灵敏度,因为它决定了可以用可接受的信噪比测量的zui小磁矩。测量速度,即测量迟滞回路所需的时间,也很重要,因为它决定了样品吞吐量,对于一阶反转曲线(FORC)测量尤其重要,因为典型的FORC系列可以包含数千到数万个数据点。zui后要考虑的是要进行测量的温度和场范围,这在很大程度上取决于所研究的磁性材料。


商用VSM系统可以使用传统电磁铁测量~34 kOe (3.4 T)的场强,也可以使用超导磁体测量160 kOe (16 T)的场强。在基于电磁体的VSM中,磁场可以以高达10 kOe/s (1 T/s)的速度扫描,典型的磁滞回线测量只需几秒到几分钟,而典型的一系列forc则需要几分钟到几小时。当与超导磁体一起使用时,可能会有更高的场强,这是饱和一些磁性材料(如稀土永磁体)所必需的;然而,由于使用超导磁体的大电感,可以改变磁场的速度,因此测量速度固有地较慢。现场扫描速率通常限制在200 Oe/s (20 mT/s),因此典型的磁滞回线测量可能需要数十分钟或更长时间,而典型的forc系列可能需要一天或更长时间。使用超导磁体的磁力计操作成本更高,因为它们需要液氦。使用闭式循环制冷机的无低温系统,或在液氦基系统中回收氦气的液化器,都是可用的,但这些都是昂贵的资本设备投资。市售vsm的本底噪声在10−7-10−8 emu(10−10 - 10−11 Am2)范围内。


图1.一个典型的迟滞回线显示提取的参数Ms, Mr和Hc


用于表征材料磁性的zui常用测量方法是测量主磁滞或M(H)回线,如图1所示。从磁滞回线中提取的主要参数用于表征磁性材料的特性,包括饱和磁化强度Ms(zui大外加磁场时的磁化强度)、剩磁强度Mr(外加饱和场后零外加磁场时的磁化强度)和矫顽力Hc(使样品退磁所需的磁场)。


更复杂的磁化曲线涵盖了位于主磁滞回线内的磁场状态和磁化值,如小磁滞回线和forc,可以提供用于表征磁相互作用的附加信息。


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