铁磁共振2

实验报告 4
+
——0406 李季 PB04210049
实验题目: 铁磁共振
实验目的: 本试验要求学习用传输式谐振腔法研究铁磁共振现象，测量YIG 小球（多晶）的共振曲线和g 因子。

实验原理:
铁磁共振：在微波波段，只有铁氧体对微波吸收最小。

当满足一定条件时，铁磁性物质从微波磁场中强烈吸收能量的现象称为铁磁共振。

当外加稳恒磁场B 时，铁氧体对微波的吸收剧烈变化，在0
r B ωγ
=
处吸收最强烈，成
为共振吸收，此现象极为铁磁共振。

这里0ω为微波磁场的角频率，γ为铁磁物质的磁旋比。

2m
B g H πμγ=
铁磁共振试验通常采用谐振腔法，该法灵敏度高，但测量频率较窄。

本试验用传输式谐
振腔，其传输系数与样品共振吸收的关系简单，便于计算，但难以用抵消法提高灵敏度。

将铁氧小球置于谐振腔微波磁场的最大处，使其处于相互垂直的稳恒磁场B 和微波磁场
Hm 中，保持微波发生器输出功率恒定，调节谐振腔或微波发生器，使谐振腔的频率ω与微波磁场的频率0ω相等，当改变B 的大小时，由于铁磁共振，在谐振腔始终调谐时，在输入功率0()in P ω不变的情况下，输出功率为：
2
2
100)(4)(L e e in out Q Q Q P P ⋅=
ωω
2
0()out L P Q ω∝（L Q 为腔的品质因数）。

因而L Q 的变化可通过out P 的变化来测量。

然后通过
P-B 曲线可得B ∆。

必须注意的是，当B 改变时，磁导率的变化会引起谐振腔谐振频率的变化（频散效应），故实验时，每改变一次B 都要调节谐振腔（或微波发生器频率），使它与输入微波磁场的频率调谐，以满足上式的关系，这种测量称逐点调谐，可以获得真实的共振吸收曲线，如图2.3.2-5，此时，对应于B 1、B 2的输出功率为
2
00
21)
1(4+=
r P P P P
式中P 0、P r 、和P 1/2分别是远离共振点、共振点和共振幅度半高处对应的输出功率。

因此根据测得曲线，计算出P 1/2，既能确定出B ∆。

试验时直接测量的不是功率，而是检波电流I 。

缺少实验过程
数据处理：
1.通过波长求解微波频率ν
数据有误 由上表求得微波频率
()1
119002+9001+9002+9001+9001+90019001.336
n
i i M Hz n
νν==
=
=∑
标准差 σ=
可得ν的标准差为 /
A μσ=A 类不确定度为 1.110.2110.23A p A t μ∆==⨯= P=0.68 0
B ∆≈
ν的不确定度为0.23
U=∆= P=0.68
A
微波频率为：(9001.330.23)
ν=± MHZ P=0.68 2.用非逐点法调谐法测出I-B曲线
第一组数据(正向由小到大测量)
由原始数据绘出I－B图像
计算B ∆和g 因子 ：
由第一组数据的曲线可知 063.5,19,325.4r r I A I A B mT μμ≈≈≈ 由图可知：23B m T ∆≈ 可求得：
11
6
34
3
13
2/2 3.149001.3310 1.0510
/(325.410
5.78810
1.610
) 1.97
B r g vh B μ----=∏=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯≈由第二组数据的曲线可知：076.5,48.2,308.2r r I A I A B m T μμ≈≈≈ 可得： 01/20259.14r r
I I I A I I μ==+
由图可知：27B m T ∆≈ 可得：
11
6
34
3
13
2/2 3.149001.3310 1.0510
/(308.210
5.78810
1.610
) 1.83B r g vh B μ----=∏=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯≈
可得： (2327)/225B m T ∆=+=
()1.97 1.83/2 1.9g =+=0 结果偏小
3．用示波器观察共振图形示波器图形为。