磁性材料性能实验报告.doc

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1、磁性材料性能实验报告磁性材料性能实验报告 班级：实验人员：学号：实验时间：2021 年 6 月 24 日 实验目的 1.通过本实验进一步了解磁性材料的磁滞回线和磁化曲线概念，加深对铁磁材料的主要物理量：矫顽磁力，剩磁，磁导率的理解； 2.对软磁铁氧体材料居里温度及动态磁滞回线的测量，加深对这一磁性材料基本特性的理解； 3.通过所选定的实验方法，确定并研究实验结果的精度、误差因素及解释有关的实验现象。实验仪器 变频压缩机、模块控制系统、控制台、软件操作系统、氦气瓶、系统电、杜瓦系统 实验原理 振动样品磁强计（VSM）是综合物性测量系统（PPMS）的主要功能之一，是一种磁性测量常用的仪器，在科研和

2、生产中有着广泛的应用。它是利用小尺寸样品在磁场中做微小振动，使临近线圈感应出电动势而进行磁性参数测量的系统。该仪器的磁矩测量灵敏度高，最高可达到 10-6 emu，对测量薄膜样品等弱磁信号更具优势。如果一个小样品（可近似为一个磁偶极子）在原点沿 Z 轴作微小振动，放在附近的一个小线圈（轴向与 Z 轴平行）将产生感应电压：其中，C 为耦合常数，取决于线圈的结构， 为样品的磁矩， A 为振幅，为振动频率。原则上，可以通过计算确定出 和 之间的关系 ，从而由测量的电压得到样品的磁矩。但这种计算很复杂，几乎是不可能进行的。实际上是通过实验的方法确定比例系数 ，即通过测量已知磁矩为 的样品的电压 ，得到

3、 ，这一过程称为定标。定标过程中标样的具体参数（磁矩、体积、形状和位置等）越接近待测样品的情况，定标越准确。VSM 测量采用开路方法，样品放置的位置对测量的灵敏度有影响。假设线圈和样品按图 1 放置，沿 _ 方向离开中心位置，感应信号变大；沿 y 和 z 方向离开中心位置，感应信号变小。中心位置是 _ 方向的极小值和 y、z 方向的极大值，是对位置最不敏感的区域，称为鞍点。测量时，样品应放置在鞍点，这样可以使样品具有有限体积而引起的误差最小。图 1 线圈放置位置 图 2 鞍区示意图 图 3 VSM 结构示意图 基本的 VSM 由磁体及电、振动头及驱动电、探测线圈、锁相放大器和测量磁场用的霍耳磁

4、强计等几部分组成，在此基础上还可以增加高温和低温系统，实现变温测量。振动头用来使样品产生微小振动，振动频率应尽量避开 50Hz 及其整数倍，以避免产生干扰。为了使振动稳定，还要采取稳幅措施。驱动方式有机械驱动、电磁驱动和静电驱动几种。磁体有超导磁体、电磁铁和亥姆赫兹线圈等几种。前两种能产生很强的磁场，用来测量高矫顽力的永磁材料。亥姆赫兹线圈产生的磁场很小，但磁场的灵敏度很高，适于测量软磁材料。磁矩 的测量由探测线圈和锁相放大器组成，锁相放大器有很高的放大倍数，保证了 VSM 有较高的灵敏度。磁场的测量采用霍耳磁强计。将 和 信号送给计算机，由计算机进行数据的处理，并对测量过程进行自动化控制。软

5、磁材料经常与线圈组成电感器件，如变压器、磁头等，材料内磁通以一定频率快速变化，其动态参数电感量一般用交流电桥或 Q 表等测量。但软磁材料的静态参数，如饱和磁化强度 、矫顽力 等仍然是基本的性能指标。此外软磁材料也大量地应用于永磁磁路或电磁铁等静态和准静态磁路中，静态磁性能的测量也是相当重要的。振动样品磁强计可以用来测量软磁材料的 、 等静态参数。通过测量材料的初始磁化曲线，可以得到饱和磁化强度 ，初始磁化率 和最大磁化率 。通过磁滞回线的测量，可以得到矫顽力 。图 4 磁性材料的磁化曲线和磁滞回线 图中， 为饱和磁化强度， 为剩余磁化强度， 为矫顽力， 为饱和磁化场， 为初始磁化率， 为最大磁

6、化率。永磁材料的全部技术参数都可以由 VSM 测量得到。永磁材料的技术参数（剩磁、矫顽力和磁能积等）可以由磁滞回线反映出来，温度特性可以由不同温度下的磁滞回线给出。实验步骤 1.PPMS 开机 （1）开系统电：在系统电依次打开旁路、市电、电池开关，打开旁路、市电、电池开关；正面视图，打开 ON 开关； （2）开主控箱开关：在主控箱依次打开总电、附件电、磁体开关，默认主控箱下面的干泵 1 和干泵 2 开关打开；正面视图打开 Model6000 开关； （3）开 Model1000 电开关：在模型控制系统中，背面视图，打开Model1000 电开关； （4）开主控箱上的 Model7100 电开关

7、：在主控箱中，正面视图，打开Model7100 电开关； （5）启动 He 压缩机：打开墙上的室外压缩机电；在压缩机中，背面视图，打开压缩机后面电；正面视图，打开 run 开关； （6）开高纯 He 气瓶及减压阀上的阀门：在氦气瓶中，转动输出压力阀门和气瓶阀门，调节输出压力大小； 2.启动 MultiVu 程序 （1）电脑中打开 MultiVu 视图，进行系统自检； （2）检查杜瓦压强和液氦液面指示值，确保液面指示值不小于 60； （3）将样品装入样品腔； （4）调节实验环境条件，运行测试； （5）填写数据，结束实验。实验数据 BaFeO，300K，磁化数据 Magic Field(Oe) M

8、oment (em) Magic Field(Oe) Moment (em) Magic Field(Oe) Moment (em) Magic Field(Oe) Moment (em) Magic Field(Oe) Moment (em) 0.27 7.57 179.91 381.65 864.55 1062.96 1271.4 1465.38 1728.6 1962.38 2211.46 2444.83 2688.35 3145.63 3353.72 3611.99 3890.46 4124.22 4368.29 4567.39 4776.36 4861.31 5105.14 5304

9、.67 5508.44 -4.5E-4 -2.3E-4 0.00545 0.01336 0.03354 0.04161 0.0497 0.05783 0.07011 0.07838 0.08672 0.09937 0.10791 0.12981 0.1388 0.15267 0.16226 0.1773 0.18793 0.19919 0.21134 0.22467 0.23191 0.24787 0.27679 14999.5 14993.5 14950.41 14715.01 14518.09 14340.5 14157.89 13970.58 13787.81 13604.67 1340

10、6.14 13218.08 13034.22 12786.24 12597.48 12507.87 12253.96 12069.74 11860.76 11606.51 11526.58 11286.79 11082.11 10897.03 10691.98 0.83219 0.83225 0.83161 0.82921 0.82661 0.82383 0.82108 0.87 0.81689 0.81397 0.811 0.80797 0.80492 0.80024 0.79697 0.79532 0.79203 0.78863 0.78527 0.78174 0.7782 0.7746

11、0.77096 0.76723 0.76347 1886.99 1701.71 1551.49 1341.22 1141.35 931.32 706.13 490.75 415.8 185.9 11.13 -193.41 -392.69 -597.02 -830.54 -1078.72 -1341.59 -1565.25 -1749.23 -1997.51 -2241.43 -2495.04 -2733.8 -2973.29 -3203.5 0.53274 0.52919 0.52197 0.51465 0.50716 0.49951 0.48771 0.4797 0.47558 0.4672

12、8 0.46306 0.45445 0.4412 0.43221 0.42309 0.4092 0.39971 0.39009 0.3802 0.36495 0.35445 0.33819 0.32694 0.30939 0.29707 -13911.15 -14110.77 -14325.66 -14580.7 -14816.04 -14999.49 -14979.11 -14792.89 -14597 -14380.05 -14108.6 -13871.54 -13623.99 -13371.47 -13158.35 -12944.64 -12731.17 -12487.49 -12213

13、.64 -11974.76 -11765.61 -11546.07 -11341.36 -1.67 -10881.45 -0.81725 -0.820_7 -0.8229 -0.82701 -0.82967 -0.83185 -0.83231 -0.83034 -0.82775 -0.82378 -0.82098 -0.81675 -0.81385 -0.80938 -0.80634 -0.80324 -0.79999 -0.79515 -0.79182 -0.78671 -0.78332 -0.77978 -0.77624 -0.77258 -0.76703 -605.14 -369.89

14、-155.03 59.67 279.01 468.26 672.43 866.15 1089.26 1352.19 1570.87 1789.56 20_.12 2217.41 2426.25 2650.05 2898.93 3153.86 3374.5 3565.46 3806.67 4012.37 4257.61 4493.35 4713.5 -0.48706 -0.47483 -0.46651 -0.4579 -0.4491 -0.4402 -0.43115 -0.42198 -0.40804 -0.39853 -0.38885 -0.37394 -0.36369 -0.35314 -0

15、.34236 -0.33126 -0.31392 -0.30186 -0.28925 -0.26914 -0.25478 -0.23936 -0.2226 -0.19362 -0.17066 5702.92 5912.6 6122.36 6337.24 6582.45 6787.5 6992.38 7177.51 7402.29 7606.92 7791.64 8046.41 8251.75 8466.76 8687.2 8907.25 9112.19 9307.42 9512.46 9702.25 9932.05 76.93 17.19 10592.31 10777.34 11007.76

16、11207.85 11403.08 11593.2 11803.29 12037.76 12252.63 12447.82 12688.02 12902.79 13123.38 13313.25 13513.46 13703.51 13903.55 14133.15 14338.17 14533.09 14743.35 0.30067 0.32925 0.36309 0.40175 0.4438 0.48644 0.5269 0.56308 0.60748 0.63081 0.65004 0.66594 0.67928 0.69057 0.7003 0.70884 0.720_1 0.7266

17、 0.73266 0.73832 0.74353 0.74853 0.75324 0.75773 0.76202 0.76822 0.77219 0.77408 0.77975 0.7834 0.78698 0.79043 0.79388 0.79887 0.8021 0.80534 0.8084 0.8115 0.81301 0.81743 0.82026 0.82307 0.82583 0.8285 10612.1 10367.31 87.47 9977.78 9783.09 9573.55 9359.14 9159.06 8979.13 8799.41 8594.16 8409.38 8

18、214.44 8004.59 7829.68 7610.1 7420.74 720_.96 7000.87 6806.13 6601.15 6401.01 6196.08 6111.12 5865.92 5656.23 5456.58 5247.08 5057.28 4857.3 4657.36 4472.49 4277.15 4087.17 3882.3 3667.1 3457.03 3222.76 3022.78 2832.74 2647.85 2442.53 2287.7 2092.17 0.7616 0.75775 0.75382 0.74983 0.74582 0.74174 0.7

19、3759 0.73339 0.72911 0.7248 0.72047 0.71823 0.71148 0.7069 0.7046 0.69993 0.69524 0.69046 0.68561 0.68068 0.67569 0.67062 0.6629 0.66027 0.65506 0.6497 0.64434 0.63887 0.6333 0.62765 0.62194 0.61613 0.61028 0.60435 0.59831 0.59216 0.58596 0.57968 0.57331 0.56678 0.56018 0.55354 0.54669 0.5398 -3414.

20、45 -3615.43 -3846.4 -4091.9 -4337.38 -4542.39 -4787.84 -5003.01 -5218.21 -5452.93 -5708.01 -6163.04 -6628.58 -6878.6 -7153.87 -7403.71 -7633.36 -7818.15 -8008.21 -8253.53 -8478.43 -8698.88 -8909.09 -9119.05 -9359.45 -9584.45 -9779.12 -10009.02 -10229.17 -10449.28 -10684.32 -10904.79 -11120.02 -11375

21、.35 -11620.48 -10.25 -12079.97 -12309.82 -12515.19 -12720.17 -12970.53 -13210.85 -13445.89 -13701.25 0.28423 0.2707 0.25639 0.233 0.21553 0.1959 0.16057 0.13131 0.09574 0.05218 -0.03124 -0.21365 -0.3661 -0.4615 -0.51291 -0.57296 -0.6035 -0.62822 -0.64842 -0.66511 -0.67915 -0.69647 -0.70608 -0.71469

22、-0.72584 -0.73245 -0.7385 -0.74412 -0.74933 -0.75428 -0.76118 -0.76555 -0.7697 -0.77562 -0.77948 -0.78317 -0.78852 -0.79197 -0.79538 -0.7987 -0.80354 -0.80674 -0.81129 -0.81432 -10651.61 -11.78 -61.98 -9942.13 -9767.59 -9543.09 -9278.28 -9023.57 -8798.76 -8543.58 -8338.85 -8123.83 -7894.03 -7674.33

23、-7430.17 -7230.09 -7020.28 -6780.4 -6545.28 -6330.17 -6070.23 -5825.49 -5610.52 -5386.14 -5131.39 -4911.43 -4666.55 -4411.76 -4181.64 -3946.81 -3751.62 -3531.69 -3286.88 -3042.26 -2812.15 -2577 -2352.02 -2136.45 -1886.26 -1675.94 -1445.59 -1225.36 -5.51 -805.5 -0.76321 -0.75947 -0.75358 -0.74965 -0.

24、74563 -0.74155 -0.73526 -0.73109 -0.72459 -0.720_ -0.71572 -0.71126 -0.70666 -0.69971 -0.69493 -0.69017 -0.68528 -0.6779 -0.67286 -0.66777 -0.66001 -0.65478 -0.64668 -0.64129 -0.63574 -0.62734 -0.62158 -0.61284 -0.60694 -0.60091 -0.59484 -0.58867 -0.57923 -0.57285 -0.56633 -0.55639 -0.54962 -0.54273

25、 -0.5322 -0.525 -0.5177 -0.51026 -0.50271 -0.49497 4938.91 5163.86 5378.84 5583.53 6073.77 6569.26 6784.33 7019.38 7259.46 7519.27 7748.79 7958.74 8179.12 8439.02 8674.4 8899.68 9134.66 9359.9 9615.14 9834.57 10.45 10249.53 10474.78 10709.84 10950.48 11160.39 11355.61 11555.86 11760.96 11990.44 1225

26、0.4 12470.53 12670.68 12880.74 13075.99 13300.93 13541.08 13771.39 13991.33 14215.81 14415.79 14640.94 14996.75 14999.46 -0.14346 -0.1106 -0.07 0.00709 0.14417 0.33774 0.43859 0.49382 0.55896 0.59222 0.61908 0.64091 0.65891 0.68049 0.6923 0.70709 0.71551 0.72301 0.73306 0.73909 0.74466 0.74984 0.757

27、11 0.7616 0.76593 0.7701 0.77411 0.77796 0.78172 0.78713 0.79057 0.79399 0.79903 0.80062 0.80541 0.80854 0.81161 0.81606 0.81897 0.82182 0.82455 0.82727 0.83117 0.83227 FeGeTe，10K，磁化数据 Magic Field(Oe) Moment (em) Magic Field(Oe) Moment (em) Magic Field(Oe) Moment (em) Magic Field(Oe) Moment (em) Mag

28、ic Field(Oe) Moment (em) 0.16 7.7 30.88 55.94 79.94 104.41 127.19 152.68 176.21 202.16 227.16 250.9 271.12 295.72 318.53 346.59 374.66 396 420.96 441.89 463.89 488.28 512.98 538.39 563.49 586.02 605.89 631.41 655.32 677.23 703.26 728.16 752.57 774.1 800.54 823.59 847.76 867.16 894.05 916.22 -2.5E-4 -2.5E-4 -2.4E-4 -2.3E-4 -2.2E-4 -2.1E-4 -2E-4 -1.8E-4 -1.4E-4 -1E-4 1.1E-4 3.4E-4 6.1E-4 0.00103 0.00131 0.00174 0.00218 0.00247 0.00276 0.00305 0.00349 0.00377 0.0第 7 页 共 7 页