振動樣品磁強(qiáng)計zui初是由麻省理工學(xué)院林肯實(shí)驗室的Simon Foner發(fā)明的。Foner為VSM技術(shù)申請了專li丧没，并向普林斯頓應(yīng)用研究公司(PARC)出售了開發(fā)和銷售VSM的du家許可鹰椒。早期的vsm被稱為福納磁力計。
基于Electromagnet-Based特點(diǎn)的VSM
在基于電磁體的VSM中漆际，磁性材料在由電磁體產(chǎn)生的均勻磁場H內(nèi)振動，在適當(dāng)放置的感應(yīng)線圈中感應(yīng)電流夺饲。感應(yīng)線圈中產(chǎn)生的電壓與樣品的磁矩成正比奸汇。可變溫度測量可以執(zhí)行從<4.2至1273 K使用集成低溫恒溫器和爐往声。
圖1
圖1顯示了基于電磁體的VSM的示意圖擂找。在x方向上的可變磁場由由適當(dāng)?shù)碾p極電源激勵的電磁鐵產(chǎn)生。四圈橫向檢測或傳感線圈安裝在磁體的極面浩销，每面兩個贯涎。這些線圈經(jīng)過平衡，以便在沒有樣品的情況下產(chǎn)生零信號(電壓)塘雳。霍爾探頭與高斯計相連普筹，也安裝在電磁鐵上磁極面為磁場閉環(huán)控制败明。將任何形式的樣品(固體、粉末太防、薄膜等)放置在合適的非磁性樣品支架中妻顶，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(yīng)線圈內(nèi)沿z方向振動盈包，產(chǎn)生的感應(yīng)電壓通過前置放大器沸呐，然后進(jìn)入窄帶寬鎖相放大器(LIA)。LIA參考被鎖定到頭部驅(qū)動振動頻率呢燥。
VSM感應(yīng)線圈中感應(yīng)電壓為:
式中:
m =磁矩。
A =振動振幅叛氨。
F =振動頻率呼渣。
S = VSM傳感線圈的靈敏度函數(shù)。
S是通過用磁性校準(zhǔn)器校準(zhǔn)VSM來確定的寞埠，即在指定的外加磁場H下具有已知磁化強(qiáng)度的材料屁置。
VSM的靈敏度取決于許多因素:
?電子靈敏度。
?通過信號調(diào)節(jié)抑制噪聲仁连。
?機(jī)械驅(qū)動的振幅和頻率蓝角。
?感應(yīng)線圈的熱噪聲。
?感應(yīng)線圈與待測樣品的優(yōu)化設(shè)計和耦合(接近)饭冬。
?機(jī)械頭組件與電磁鐵和VSM感應(yīng)線圈的隔振使鹅。
?zui大限度地減少環(huán)境機(jī)械和電氣噪聲源昌抠，這些噪聲源會對VSM的靈敏度產(chǎn)生有害影響患朱。
從式(1)中可以清楚地看出，增加A炊苫、f或S將提高矩敏感性;然而裁厅，每種方法都有實(shí)際的限制侨艾。通常使用小于~ 100hz的頻率执虹，以盡量減少導(dǎo)電磁性材料中渦流的產(chǎn)生，并且避免接近線頻率及其高次諧波的頻率也很重要唠梨。振動幅度應(yīng)足夠小声畏，以確保樣品不受由場源產(chǎn)生的不均勻磁場的影響∫龀桑可以通過優(yōu)化傳感線圈的設(shè)計(即，繞組數(shù)科展，線圈幾何形狀等)和增加傳感線圈與被測樣品之間的耦合(即均牢，zui小化間隙間距)來增加S。當(dāng)傳感線圈和樣品非巢哦茫靠近時徘跪，有限的樣品尺寸效應(yīng)會導(dǎo)致測量樣品磁化的誤差甘邀。這些誤差可以通過使用與樣品幾何相同的校準(zhǔn)劑來減輕。乍一看垮庐，似乎要增加S所需要做的就是使線圈中的繞組數(shù)zui大化;然而松邪，這增加了線圈的電阻，這反過來又增加了它們的熱噪聲哨查，這對它們的信噪比產(chǎn)生了負(fù)面影響。zui后寒亥，增加LIA的信號平均也提高了信噪比邮府。
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