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LH-3振动样品磁强计

作为物质(特别是铁磁性材料)内禀磁性检测的通用设备,振动样品磁强计(VSM)因其投资小、坚固耐用,特别是运转费用极低等显著优点而被世界各国广泛运用于科研、教学和生产检测等众多领域,为人类的科技进步作出了巨大贡献。

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LH-3振动样品磁强计

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  • 产品描述

    一、概述: 作为物质(特别是铁磁性材料)内禀磁性检测的通用设备,振动样品磁强计(VSM)因其投资小、坚固耐用,特别是运转费用极低等显著优点而被世界各国广泛运用于科研、教学和生产检测等众多领域,为人类的科技进步作出了巨大贡献。其工作原理大体如图所示。

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    其中,驱动元w的功率输出馈给振动子v,以使振杆p带动被外磁化场He磁化了的样品s做小幅正弦式上下振动,探测线圈C所“感知”到的样品s的信号电压输出馈给相关接受放大系统(-K)。磁场探测单元G的输出VH与(-K)放大单元的输出VJ同相位地一并馈给数据处理单元D。从而当He变化一个周期后,D即可绘出样品s的J-He曲线,此处的J定义为样品s的总磁矩,即J=MV=σm,其M、V、σ、m分别表示样品s的磁化强度,体积,比(质量)磁化强度及质量。D所处理的是两路电压信号,即(-K)一路代表磁矩而G一路代表相对应的外磁化场He,因此必须特别注意最后绘制出的J-He曲线(或M-He、σ-He)未必能正确表示所测样品s的磁特性,因为VSM为开磁路测量,其所记录的磁化场He未必就是样品s的内磁场,要想得到s的真实磁化强度与内磁场Hi的函数关系,必须将所测得的He转化成Hi,并将所测J-He曲线转化成J-Hi曲线——此曲线才是样品s的真实特性。要做到这点,就必须预知样品s的在He方向上的退磁因子N,利用Hi=He-NM关系逐点求出与(MHe)相对应的坐标点(MHi),从而绘成M-Hi(或J-Hi)曲线,并可利用B=Hi+4πM的关系式绘制出技术参量B-Hi曲线,由此曲线求得诸如硬磁材料样品s的剩磁Br、矫顽力BHc、最大磁能级(BHi)max等磁学量。要做到以上几点,关键是要知道s在被测方向上的N,而这在一般情况下是办不到的。通常在旋转椭球体及其退化形式如球形、薄膜形、线形等特殊形状的样品时,方能够用VSM准确测出内禀磁性与内磁化场的函数关系,并可由此关系推演出有关技术参量(即B-Hi)。从此点也可说VSM的唯一功能是测材料的饱和磁化强度,不提先决条件而夸大VSM功能的宣传内容都是不可取的。

    VSM有一项衡量其水平高低的主要技术指标:最高灵敏度。此数值应指在特定条件下(主要是指磁极与样品的距离以及外磁化场He的大小)该设备所能探测到的样品最小信号,即小于此数值的信号将被淹没在背景噪音中而无法检测出。

    一般而论,磁极间距越小,磁极越靠近样品,灵敏度将越高,但随之而来的则导致磁场鞍部区变窄,测试结果的重复性降低,不可靠性增大,这是我们不希望出现的现象..而要改变此情况,就必须将检测线圈间距增加(即磁极间距增大),但此时将导致最高灵敏度的下降。因此,被测信号的可信赖度与系统的最高灵敏度是互相矛盾的,单强调一方面显然是不恰当的。另外,较小的磁极间距无法作变温测量。我厂产品的磁极间距为50mm,检测线圈间距为30mm,常温与高、低温测量都是在此条件下进行,这既保证了测试结果的可靠性,又保证了具有足够高的灵敏度(3-6×10-5emu)。

    下图是我厂产品中检测线圈间距与最高灵敏度间的实测结果:

    He越大则可能导致背景噪音增大从而最高灵敏度下降,这实际上是磁场电源质量好坏的一种体现。我厂产品的最高灵敏度测试条件是在额定最高磁场的80%内测量。

    故而,凡不提前提条件而仅表述VSM的最高灵敏度,是有误导使用者之嫌。另外,最高灵敏度是以背景噪音的尺度来衡量的,因而,对噪音的标度方法不同(采用均方值?峰-峰值?),即使是同一设备,其结果也不同。我单位采用的是峰-峰值标度方法。

    二、本厂生产的VSM型式规格:

    1.低场型(LH型) 利用无铁芯线圈对产生磁化场,最大值为±400 Oe;无触点平滑过零自动扫描电源,有手动、自动两种工作模式,在自动状态下可以人为控制扫描速度。特点为无电磁铁型的剩磁效应,操作空间大,磁场均匀空间广,特别适合特软磁性薄膜的测量工作。由于其探头可随时移出工作区,因而可适合特软薄膜磁电阻效应的测量。(诸如GMR、TMR、AMR、铁磁/反铁磁交换偏置效应等的研究工作)。

    由于其投资少,还特别适合高年级学生及研究生的实验教学工作。

    技术参数及特点:Hmax=±400 Oe,在此范围内可任意调节、且不用高斯计检测磁场。样品所处空间位置可由振动头三维调节,故极易将样品置于最佳工作点,最高灵敏度3~6×10-5emu(探测线圈间距30mm时);探测线圈间距可人为随时调整,以适用不同需要。由于探测线圈可方便地移离工作区而将均匀磁场区出空,故在配以磁电阻测量单元时,可方便地进行MR的检测工作,可作教学设备。配以两路数据处理单元以实现实时曲线的观察、记录和保存;可配变温装置以实现变温测量。

    销售记录:中科院物理所、首都师范大学、复旦大学、南京大学、东南大学、福建师范大学、深圳大学、石油大学、浙江师范大学、中国科技大学、山西师大  

    2.电磁铁型(HH型)

    电磁铁配以可调大功率自动扫描电源以获取所需外磁化场,样品驱动单元直接架设在电磁铁磁轭上以实现造型的美观化,且可调节样品的任意被测方向,以实现各向异性的检测需求。磁场强度及灵敏度档次可由用户自行决定。

    技术规格及特点:

    1、磁化场由电磁铁和高稳定度、低纹波系数的自动平滑过零扫描电源联合提供,同时,电源设有手动调节模式,可设置在所需稳恒磁场的恒流状态下测量;在自动扫描模式状态,能在设定的磁化场范围内,通过选定的扫描速度而实现在该磁场范围内的自动扫描。目前,最高磁场强度有2×104Oe、1.5×104Oe、1×104Oe等可供选择;

    2、振动头(即前述的V)可在三维方向调节振杆(P)的位置,因而可将样品(s)置于最佳工作点。

    3、磁场大小由多档高斯计直接测量,其表头直接显示实际磁场大小并将相应信号馈给数据处理单元,以实现与磁矩测量单元一 一对应的实时数字化记录。

    4、检测线圈由相应机构紧压在两极面上,其检测线圈最大间距为30mm,以保证该系统可以实现变温测量。且可随时取下检测线圈以让出最大的可利用磁场空间作其他用处(如MR测量等)。磁矩测量信号和与其对应的其他信号(磁场、温度等)可通过电脑化X-Y记录仪实现计算机数据处理。

    在上述检测线圈间距以及磁化场≤104Oe的情况下,背景噪音峰-峰值(即最高灵敏度)优于3~6×10-5emu,本厂也可根据客户需求,提供价格较便宜的高场、更高灵敏度但非变温型VSM

    销售记录:

    北京航空航天大学、华东师范大学、同济大学、南京大学、东南大学、南京航空航天大学、深圳大学、河海大学、国防科技大学 、苏大学、湖南大学、扬州大学、云南大学、湖北大学、山西师范大学、西南师范大学、华侨大学、中北大学、台州学院、潍坊学院、平壤大学、电子部14所、电子部9所、长沙矿冶研究院

    正在调试单位:南京工业大学           

    正在制造单位:安徽工业大学、集美大学

    三、选配件

    1、薄膜磁电阻测量系统:采用差值法测量MR以实现△R/R≤0.1%的高灵敏测量;样品夹具可带动样品做360o转动以实现不同方向上的MR观察,特别适合配在本场生产的LH型VSM上。

    2、变温装置; ①高温-采用铂丝作为发热元件,水体冷却以保证在最高600℃的情况下炉体外表仍为室温,有效地保护VSM的检测线圈不受到伤害,且不致产生因检测线圈所处温度不同导致的定标常数的变化。此系统采用手控调节的方法,以保证在导入炉体后,VSM整体灵敏度不出现下降的现象。

    以上两点有效地克服了高温测量时所出现的一些通病,可作为居里温度(可自动记录)和内禀磁性随温度变化规律的检测。  ②低温—可实现室温至77oK的温控测量。

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