振動樣品磁強計zui初是由麻省理工學院林肯實驗室的Simon Foner發明的。Foner為(wei) VSM技術申請了專(zhuan) li,並向普林斯頓国产成人在线观看免费网站研究国产黄色在线观看(PARC)出售了開發和銷售VSM的du家許可。早期的vsm被稱為(wei) 福納磁力計。
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基於(yu) Electromagnet-Based特點的VSM
在基於(yu) 電磁體(ti) 的VSM中,磁性材料在由電磁體(ti) 產(chan) 生的均勻磁場H內(nei) 振動,在適當放置的感應線圈中感應電流。感應線圈中產(chan) 生的電壓與(yu) 樣品的磁矩成正比。可變溫度測量可以執行從(cong) <4.2至1273 K使用集成低溫恒溫器和爐。
圖1
圖1顯示了基於(yu) 電磁體(ti) 的VSM的示意圖。在x方向上的可變磁場由由適當的雙極電源激勵的電磁鐵產(chan) 生。四圈橫向檢測或傳(chuan) 感線圈安裝在磁體(ti) 的極麵,每麵兩(liang) 個(ge) 。這些線圈經過平衡,以便在沒有樣品的情況下產(chan) 生零信號(電壓)。霍爾探頭與(yu) 高斯計相連,也安裝在電磁鐵上磁極麵為(wei) 磁場閉環控製。將任何形式的樣品(固體(ti) 、粉末、薄膜等)放置在合適的非磁性樣品支架中,該支架連接在VSM樣品棒的末端,而樣品棒又連接在VSM頭上。樣品在感應線圈內(nei) 沿z方向振動,產(chan) 生的感應電壓通過前置放大器,然後進入窄帶寬鎖相放大器(LIA)。LIA參考被鎖定到頭部驅動振動頻率。
VSM感應線圈中感應電壓為(wei) :
式中:
m =磁矩。
A =振動振幅。
F =振動頻率。
S = VSM傳(chuan) 感線圈的靈敏度函數。
S是通過用磁性校準器校準VSM來確定的,即在指定的外加磁場H下具有已知磁化強度的材料。
VSM的靈敏度取決(jue) 於(yu) 許多因素:
•電子靈敏度。
•通過信號調節抑製噪聲。
•機械驅動的振幅和頻率。
•感應線圈的熱噪聲。
•感應線圈與(yu) 待測樣品的優(you) 化設計和耦合(接近)。
•機械頭組件與(yu) 電磁鐵和VSM感應線圈的隔振。
•zui大限度地減少環境機械和電氣噪聲源,這些噪聲源會(hui) 對VSM的靈敏度產(chan) 生有害影響。
從(cong) 式(1)中可以清楚地看出,增加A、f或S將提高矩敏感性;然而,每種方法都有實際的限製。通常使用小於(yu) ~ 100hz的頻率,以盡量減少導電磁性材料中渦流的產(chan) 生,並且避免接近線頻率及其高次諧波的頻率也很重要。振動幅度應足夠小,以確保樣品不受由場源產(chan) 生的不均勻磁場的影響。可以通過優(you) 化傳(chuan) 感線圈的設計(即,繞組數,線圈幾何形狀等)和增加傳(chuan) 感線圈與(yu) 被測樣品之間的耦合(即,zui小化間隙間距)來增加S。當傳(chuan) 感線圈和樣品非常靠近時,有限的樣品尺寸效應會(hui) 導致測量樣品磁化的誤差。這些誤差可以通過使用與(yu) 樣品幾何相同的校準劑來減輕。乍一看,似乎要增加S所需要做的就是使線圈中的繞組數zui大化;然而,這增加了線圈的電阻,這反過來又增加了它們(men) 的熱噪聲,這對它們(men) 的信噪比產(chan) 生了負麵影響。zui後,增加LIA的信號平均也提高了信噪比。
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