基于Electromagnet-Based特点的VSM

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基于Electromagnet-Based特点的VSM

在基于电磁体的VSM中，磁性材料在由电磁体产生的均匀磁场H内振动，在适当放置的感应线圈中感应电流。感应线圈中产生的电压与样品的磁矩成正比。可变温度测量可以执行从<4.2至1273 K使用集成低温恒温器和炉。

图1

图1显示了基于电磁体的VSM的示意图。在x方向上的可变磁场由由适当的双极电源激励的电磁铁产生。四圈横向检测或传感线圈安装在磁体的极面，每面两个。这些线圈经过平衡，以便在没有样品的情况下产生零信号(电压)。霍尔探头与高斯计相连，也安装在电磁铁上磁极面为磁场闭环控制。将任何形式的样品(固体、粉末、薄膜等)放置在合适的非磁性样品支架中，该支架连接在VSM样品棒的末端，而样品棒又连接在VSM头上。样品在感应线圈内沿z方向振动，产生的感应电压通过前置放大器，然后进入窄带宽锁相放大器(LIA)。LIA参考被锁定到头部驱动振动频率。

VSM感应线圈中感应电压为:

式中:

m =磁矩。

A =振动振幅。

F =振动频率。

S = VSM传感线圈的灵敏度函数。

S是通过用磁性校准器校准VSM来确定的，即在指定的外加磁场H下具有已知磁化强度的材料。

VSM的灵敏度取决于许多因素:

•电子灵敏度。

•通过信号调节抑制噪声。

•机械驱动的振幅和频率。

•感应线圈的热噪声。

•感应线圈与待测样品的优化设计和耦合(接近)。

•机械头组件与电磁铁和VSM感应线圈的隔振。

•zui大限度地减少环境机械和电气噪声源，这些噪声源会对VSM的灵敏度产生有害影响。

从式(1)中可以清楚地看出，增加A、f或S将提高矩敏感性;然而，每种方法都有实际的限制。通常使用小于~ 100hz的频率，以尽量减少导电磁性材料中涡流的产生，并且避免接近线频率及其高次谐波的频率也很重要。振动幅度应足够小，以确保样品不受由场源产生的不均匀磁场的影响。可以通过优化传感线圈的设计(即，绕组数，线圈几何形状等)和增加传感线圈与被测样品之间的耦合(即，zui小化间隙间距)来增加S。当传感线圈和样品非常靠近时，有限的样品尺寸效应会导致测量样品磁化的误差。这些误差可以通过使用与样品几何相同的校准剂来减轻。乍一看，似乎要增加S所需要做的就是使线圈中的绕组数zui大化;然而，这增加了线圈的电阻，这反过来又增加了它们的热噪声，这对它们的信噪比产生了负面影响。zui后，增加LIA的信号平均也提高了信噪比。

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