振动样品磁强计测量内禀磁特性

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实验讲义-用振动样品磁强计测量磁性测量磁性能

实验讲义用振动样品磁强计测量铁氧体永磁磁性能吉林大学物理实验中心第一节预备知识一物质磁性磁性是在自然界所有物质中广泛存在的一种物理性质。

任何物质放在磁场H 中，都会或多或少地被磁化。

通常用磁极化强度J 或磁化强度M （J 、M 为单位体积内的磁矩，M J 0μ=）表示磁化状态，即磁化的方向和磁化程度的大小。

H M χ=，χ为磁化率。

磁感应强度H J B 0μ+=或)(0H M B +=μ。

依据χ的正负和大小，物质磁性体可以分为抗磁性，顺磁性，铁磁性，反铁磁性，亚铁磁性和磁性玻璃等。

1.抗磁性抗磁性物质没有固有的原子磁矩，磁矩是被磁场感应出来的，所以磁矩方向与磁场方向相反，即磁化率χ是负的。

抗磁性物质磁化率χ的数值很小，约为10-6。

在一般实验室条件下，χ与H 和温度T 无关。

在超导体内，0)(0=+=M H B μ，因此1-=χ。

这个现象称为Meissner 效应。

2．顺磁性顺磁性物质中原子或离子具有固有磁矩，磁矩间相互作用很弱，没有外磁场时，磁矩在热扰动作用下混乱排列，宏观磁化强度为零。

在磁场中，磁矩受到力矩的作用向磁场方向转动，在磁场方向显现出宏观的磁化强度，所以顺磁性磁化率为正。

然而由于磁矩在外磁场中的位能远比热能小，磁化很弱，χ大小约为5610~10--。

在一般实验室的磁场中，χ与H无关，但与温度满足Curie 定律T C =χ 或Curie-Weiss 定律CT Cθχ-=，C 和C θ分别为Curie 常数和顺磁Curie 温度。

3. 铁磁性铁磁性物质具有固有磁矩，并且磁矩之间存在较强的相互作用，虽然不存在外磁场，所有的磁矩也都沿着同一方向排列，形成自发磁化。

为了降低退磁场能，铁磁体内部分成多个磁畴。

在磁畴内，所有磁矩平行排列，自发磁化到饱和值s J 。

不同磁畴的磁化方向不同，没有磁化的样品总体磁化强度为零。

磁畴之间存在畴壁，在畴壁内沿着厚度方向磁矩从一个磁畴的磁化方向逐步过渡到近邻磁畴的磁化方向。

振动样品磁强计

振动样品磁强计振动样品磁强计是一种利用磁场与样品振动的相互作用进行磁性测量的仪器。

它广泛应用于磁性材料的研究和应用领域，例如磁体材料、磁存储材料、磁感应层等。

本文将介绍振动样品磁强计的原理、工作原理和常见应用。

振动样品磁强计的原理是基于麦克斯韦方程组和霍尔效应。

当样品置于磁场中时，样品内部的电子会受到磁场力的作用而发生位移，从而使样品发生振动。

这种振动可以通过传感器检测到，并转化为电信号进行测量。

振动样品磁强计利用这一原理，通过测量样品振动的频率和振幅来确定磁场的强度。

振动样品磁强计的工作原理是将样品置于一个霍尔元件上，并施加一个交变磁场。

霍尔元件是一种基于霍尔效应的传感器，可以测量电子流中的电荷和电场强度之间的关系。

当样品振动时，霍尔元件会检测到电荷的变化并生成一个输出信号。

通过对输出信号的处理和分析，可以得到样品振动的频率和振幅，进而计算出磁场的强度。

振动样品磁强计具有很多优点。

首先，它能够测量非接触式的磁场强度，避免了传统测量方法中的电磁干扰问题。

其次，它对样品的要求较低，不受样品形状和尺寸的限制。

此外，振动样品磁强计还具有高精度和高灵敏度的特点，可以测量微弱的磁场信号。

另外，它的测量范围和频率范围较广，可以适应不同应用的需求。

振动样品磁强计在科学研究和工业应用中有着广泛的应用。

在科学研究方面，它常被用于研究磁性材料的特性和性能。

例如，通过测量磁场对样品的影响，可以研究材料的磁导率、饱和磁化强度、磁滞回线等。

此外，振动样品磁强计还可以用于材料的品质控制和质量检测。

例如，在磁存储领域，它可以用于检测磁盘表面的磁化情况和磁头的位置，以确保磁存储设备的可靠性和稳定性。

在工业应用方面，振动样品磁强计可以用于磁性材料的生产过程监控和质量控制。

例如，在磁体制造中，它可以用于测量磁体的磁场强度和均匀性，以优化生产工艺和提高产品质量。

此外，振动样品磁强计还可以用于磁感应层的测量和检测。

例如，在电动汽车电池制造中，它可以用于测量电池磁感应层的磁场强度和分布，以确保电池的性能和安全性。

振动样品磁强计测量内禀磁特性

实验7.2振动样品磁强计测量内禀磁特性引言1959年美国的Ｓ．Ｆｏｎｅｒ在前人的研究基础上制成实用的振动样品磁强计（简记为ＶＳＭ）。

由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用，并又经许多人的改进，使ＶＳＭ成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。

所谓“内禀”磁特性，主要是指物质的磁化强度而言，即体积磁化强度Ｍ——单位体积内的磁矩，和质量磁化强度σ——单位质量的磁矩。

设被测样品的体积为Ｖ（或质量为ｍ），由于样品很小，如直径１ｍｍ的小球，当被磁化后，在远处，可将其视为磁偶极子：如将样品按一定方式振动，就等同于磁偶极场在振动。

于是，放置在样品附近的检测线圈内就有磁通量的变化，产生感生电压。

将此电压放大变成直流并加以记录，再通过电压磁矩的已知关系，即可求出被测样品的Ｍ或σ。

实验目的掌握ＶＳＭ工作原理；利用实验室提供的设备，具体测量实际材料的Ｍ或σ值。

实验原理如图7.4-1所示，体积为Ｖ、磁化强度为Ｍ的样品Ｓ沿Ｚ轴方向振动。

在其附近放一个轴线和Ｚ轴平行的多匝线圈Ｌ，在Ｌ内的第ｎ匝内取面积元ｄＳn，其与坐标原点的矢径为ｒｎ，磁场沿Ｘ方向施加。

由于Ｓ的尺度与ｒｎ相比非常小，故Ｓ在空间的场可表为偶极场形式：（7.4-1）注意到Ｍ值有Ｘ分量，则可得到检测线圈Ｌ内第ｎ匝中ｄＳn面积元的磁通为（7.4-2）其中μ0为真空磁导率。

而第ｎ匝内的总磁通则为整个Ｌ的总磁通则为（7.4-3）其中，Ｘn为ｒn的Ｘ轴分量，不随时间而变；Ｚn为ｒn的Ｚ轴分量，是时间的函数。

为方便计，现认为Ｓ不动而Ｌ以Ｓ原有的方式振动，此时可有，为第ｎ匝的坐标，ａ为Ｌ的振幅。

由此可得到检测线圈内的感应电压为（7.4-4）显然，精确求解上式是困难的，但从该方程却能得到一些有意义的定性结论，那就是：检测线圈中的感应电压幅值正比于被测样品的总磁矩Ｊ＝ＭＶ（或Ｊ＝σｍ），且和检测线圈的结构、振动频率和振幅有关。

如果将（7.4-4）式中的Ｋ保持不变，则感应信号仅和样品总磁矩成正比。

振动样品磁强计

除永磁材料以外，VSM适合于测试以下材料：亚铁磁、反磁性材料、顺磁材料和抗铁磁材料；各向异性材料；磁记录材料；磁光学材料；稀土和过渡元素、非晶金属、高导磁率材料、金属蛋白等形式的铁磁物质。弱磁、顺磁等样品虽然可以用VSM测量，其灵敏度相比于大多数永磁体或磁记录介质而言是有所下降的。
-------谢谢，如果大家有兴趣，可以到中国计量科学研究所的官方网站做进一步的了解，我只介绍到这里了。
振动磁强计的发展历史
• 1956,G.W.van Oosterhout,Appl.Sci.Res.,B6,101104(1956). • 1956,S.Foner,Rev.Sci.Instrum.,27,548(1956). • 1959,S.Foner,Rev.Sci.Instrum.,30,548-557(1959) • 1975,被IEC(国际电工委员会)推荐为测量铁氧体材料饱和磁化强度的标准方法之一. • 1960s,锁相放大技术(1930s)的使用. • 1980s,自动控制技术广泛使用 • ……
为避免电磁铁烧坏，所以在开机时一定要注意，先开循环水，然后再相应打开各部件。在测量过程中，外部环境的温度可能会直接影响到样品的磁特性，所以，在样品安装处，接了真空泵并即时运转，避免样品和外部空气有直接接触。室内环境温度一般要保持恒定，我们一般采用空调进行设定，在测量中，保持室内干净整洁，无工作之外噪音，测试人员开机后，应即时撤出。
由于Ｓ的尺度与 rn 相比非常小，故Ｓ在空间的场可表为偶极场形式：
V H (rn ) = 4π
M 3(M ⋅ rn ) 3 + 5 rn rn
Z
dS n
L
rn
S
X

振动样品磁强计的工作原理及用途

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07.02振动样品磁强计测量内禀磁特性教学提纲

07. 02 振动样品磁强计测量内禀磁特性振动样品磁强计测量内禀磁特性1. 实验目的(1) 掌握VSM工作原理；(2) 利用实验室提供的设备，具体测量实际材料的M或值2. 实验原理如图1所示，体积为V、磁化强度为M 的样品S沿Z轴方向振动。

在其附近放一个轴线和Z轴平行的多匝线圈L，在L内的第n匝内取面积元」，其与坐标原点的矢径为，磁场沿M方向施加。

由于M的尺度与相比非常小，故S在空间的场可表为偶极场形式：「V M 3(M * r n)r n叽=我+_厂J(1)注意到M值有X分量，则可得到检测线圈L内第n匝中振动面积元的强计磁性检测原理3p U MX ll Z11Vd©!! = ti()H z dS n = -4itrg其中I为真空磁导率。

而第n匝内的总磁通则为整个L的总磁通则为口r3p&MX n Z r iVn h 11⑶其中，忍为'的X轴分量，不随时间而变；占［为「”的Z轴分量，是时间的函数。

为方便计，现认为S不动而L以S原有的方式振动，此时可有=睥+朋i】mt,即为第门匝的坐标，a为L的振幅。

由此可得到检测线圈内的感应电压为呦"竽十兽砒吃j空Qg］沁tKMVvus（i）t = KJcostot2.1振动样品磁强计磁性检测原理显然，精确求解上式是困难的，但从该方程却能得到一些有意义的定性结论，那就是：检测线圈中的感应电压幅值正比于被测样品的总磁矩J=MV （或J= m），且和检测线圈的结构、振动频率和振幅有关。

如果将⑷式中的K保持不变，则感应信号仅和样品总磁矩成正比。

预先标定感应信号与磁矩的关系后，就可根据测定的感应信号的大小而推知被测磁矩值，因此，在测出样品的质量和密度后，即可计算出被测样品的磁化强度Mr d。

卩为材料的密度。

2.2振动样品磁强计工作原理信号发生器产生的功率信号加到振动子上，使振动子驱动振动杆作周期性运动从而带动粘附在振杆下端的样品作同频同相位振动，扫描电源供电磁铁产生可变磁化外场H而使样品磁化，从而在检测线圈中产生感应信号，此信号经放大并检测后，馈给X-Y记录仪的Y轴。

振动样品磁强计实验讲义要点

振动样品磁强计王立锦编北京科技大学材料学院实验测试中心2007年6月振动样品磁强计振动样品磁强计(Vibrating Sample Magnetometer,VSM)是测量材料磁性的重要手段之一，广泛应用于各种铁磁、亚铁磁、反铁磁、顺磁和抗磁材料的磁特性研究中，它包括对稀土永磁材料、铁氧体材料、非晶和准晶材料、超导材料、合金、化合物及生物蛋白质的磁性研究等等。

它可测量磁性材料的基本磁性能，如磁化曲线，磁滞回线，退磁曲线，热磁曲线等，得到相应的各种磁学参数，如饱和磁化强度M s，剩余磁化强度，矫顽力H c，最大磁能积，居里温度，磁导率（包括初始磁导率）等，对粉末、颗粒、薄膜、液体、块状等磁性材料样品均可测量。

一、实验目的1、了解磁性材料的分类和基本磁学参数。

2、了解振动样品磁强计的工作原理和仪器组成结构。

3、测量两种材料样品的磁滞回线，计算相关的磁学参数。

二、VSM的仪器结构与工作原理1、VSM的仪器结构振动样品磁强计主要由电磁铁系统、样品强迫振动系统和信号检测系统组成。

图1、图2所示的为两种类型的VSM原理结构示意图，两者的区别仅在于：①前者为空芯线圈（磁场线圈）在扫描电源的激励下产生磁场H，后者则是由电磁铁和扫描电源产生磁场H。

因此，前者为弱场而后者为强场。

②前者的磁场H正比于激磁电流I，故其H的度量将由取样电阻R上的电压标注，而后者由于H和I的非线性关系，H必须用高斯计直接测量。

振动系统：为使样品能在磁场中做等幅强迫振动，需要有振动系统推动。

系统应保证频率与振幅稳定。

显然适当的提高频率和增大振幅对获取信号有利，但为防止在样品中出现涡流效应和样品过分位移，频率和幅值多数设计在200Hz和1mm以下。

低频小幅振动一般采用两种方式产生：一种是用马达带动机械结构传动；另一种是采用扬声器结构用电信号推动。

前者带动负载能力强并且容易保证振幅和频率稳定，后者结构轻便，改变频率和幅值容易，外控方便，受控后也可以保证振幅和频率稳定。

振动样品磁强计测量内禀磁特性

振动样品磁强计测量内禀磁特性一、引言1959年美国的Ｓ．Ｆｏｎｅｒ在前人的研究基础上制成实用的振动样品磁强计（简记为ＶＳＭ）。

由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用，并又经许多人的改进，使ＶＳＭ成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。

所谓“内禀”磁特性，主要是指物质的磁化强度而言，即体积磁化强度Ｍ——单位体积内的磁矩，和质量磁化强度σ——单位质量的磁矩。

于是，放置在样品附近的检测线圈内就有磁通量的变化，产生感生电压。

将此电压放大变成直流并加以记录，再通过电压磁矩的已知关系，即可求出被测样品的Ｍ或σ。

二、实验目的掌握ＶＳＭ工作原理；利用实验室提供的设备，具体测量实际材料的Ｍ或σ值。

三、实验原理如图7.4-1所示，体积为Ｖ、磁化强度为Ｍ的样品Ｓ沿Ｚ轴方向振动。

在其附近放一个轴线和Ｚ轴平行的多匝线圈Ｌ，在Ｌ内的第ｎ匝内取面积元ｄＳn，其与坐标原点的矢径为ｒｎ，磁场沿Ｘ方向施加。

由于Ｓ的尺度与ｒｎ相比非常小，故Ｓ在空间的场可表为偶极场形式：（7.4-1）注意到Ｍ值有Ｘ分量，则可得到检测线圈Ｌ内第ｎ匝中ｄＳn 面积元的磁通为n n n n n z n dS r V Z MX dS H d 50043πμμφ== （7.4-2）其中μ0为真空磁导率。

而第ｎ匝内的总磁通则为⎰⎰==n n n n n n dS r V Z MX d 5043πμφφ 整个Ｌ的总磁通则为n n n n n n n dS r V Z MX ∑∑⎰==5043πμφφ（7.4-3）其中，Ｘn 为ｒn 的Ｘ轴分量，不随时间而变；Ｚn 为ｒn 的Ｚ轴分量，是时间的函数。

为方便计，现认为Ｓ不动而Ｌ以Ｓ原有的方式振动，此时可有，为第ｎ匝的坐标，ａ为Ｌ的振幅。

由此可得到检测线圈内的感应电压为t dS r Z r X MV dt d t n n n n n n ωπμφεαωcos )5(43)(7220⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=-=∑⎰t KJ t KMT ωωcos cos == （7.4-4）显然，精确求解上式是困难的，但从该方程却能得到一些有意义的定性结论，那就是：检测线圈中的感应电压幅值正比于被测样品的总磁矩Ｊ＝ＭＶ（或Ｊ＝σｍ），且和检测线圈的结构、振动频率和振幅有关。

叙述振动样品磁强针的工作原理

叙述振动样品磁强针的工作原理振动样品磁强针是一种广泛应用于材料科学研究中的实验装置，它可以通过测量材料的振动特性来获取材料的磁强度信息。

振动样品磁强针的工作原理主要依赖于材料的磁特性与振动特性之间的相互关系。

在振动样品磁强针中，首先需要将待测材料制备成样品，并固定在一个具有弹性的载体上。

然后，通过施加外部磁场来激发材料中的磁性，使得样品具有磁性。

接下来，通过激光干涉仪或其他精密测量装置来测量样品在振动过程中的位移变化。

在进行振动实验时，通常会施加一个交变磁场，使得样品在磁场的作用下发生振动。

这种振动可以是自由振动，也可以是受到外力驱动的强迫振动。

当样品在振动过程中发生位移时，其对应的磁特性也会发生变化，例如磁化强度、磁导率等。

通过测量样品振动过程中的位移变化，可以得到样品的振动频率、振动幅度等信息。

而这些信息与样品的磁特性之间存在着一定的关系。

根据材料的不同磁特性，可以利用振动样品磁强针来测量材料的磁导率、磁化强度、磁滞回线等参数。

振动样品磁强针的工作原理是基于材料磁特性与振动特性之间的相互关系。

通过测量样品振动过程中的位移变化，可以间接地获得样品的磁特性信息。

这种间接测量方法具有一定的优势，可以避免直接接触材料对测量结果的影响。

振动样品磁强针在材料科学研究中具有广泛的应用。

例如，在磁性材料的研究中，可以通过振动样品磁强针来测量材料的磁滞回线，从而了解材料的磁化机制。

在材料的磁导率测量中，可以利用振动样品磁强针来测量材料的磁导率随频率的变化规律，从而研究材料的磁性响应。

振动样品磁强针还可以应用于磁性材料的性能评估和质量控制。

通过测量样品在不同磁场强度下的振动特性，可以评估材料的磁性能，并对材料的制备工艺进行优化。

振动样品磁强针是一种通过测量材料的振动特性来间接获取材料磁特性信息的实验装置。

其工作原理基于材料磁特性与振动特性之间的相互关系，通过测量样品振动过程中的位移变化来获得材料的磁导率、磁化强度等参数。

测量铁磁材料在直流磁场下的静态磁特性-实验指导

测量铁磁材料在直流磁场下的静态磁特性一、实验目的1.了解振动样品磁强计的结构、原理、功能和使用方法；2.用振动样品磁强计测量铁磁材料在直流磁场下的静态磁特性。

二、实验原理1.磁学基本知识铁磁材料：（1）铁磁性物质只要在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，不但磁化率>0，而且数值大到10－106数量级，其磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线性的复杂函数关系。

这种类型的磁性称为铁磁性。

（2）铁磁性物质只有在居里温度以下才具有铁磁性；在居里温度以上，由于受到晶体热运动的干扰，原子磁矩的定向排列被破坏，使得铁磁性消失，这时物质转变为顺磁性。

（3）特点A、磁性很强，通常所说的磁性材料主要是指这类物质。

B、磁滞现象。

磁性物质都具有保留其磁性的倾向，磁感应强度B/磁化强度的变化总是滞后于磁场强度H的变化的，这种现象称为磁滞现象。

在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。

按磁滞回线的不同，磁性物质又可分为硬磁材料、软磁材料和矩磁材料三种软磁材料的磁滞回线狭长、矫顽力、剩磁和磁滞损耗均较小，对外磁场变化响应快，由于软磁材料磁滞损耗小，适合用在交变磁场中，如变压器铁芯、继电器、电动机转子、定子都是用软磁性材料制成。

如软铁、硅钢、锰锌铁氧体和镍锌铁氧体等。

硬磁材料的磁滞回线较宽，矫顽力大，剩磁强，难磁化也难退磁，可用来制造永磁体，如钴钢、铝镍钴合金、钕铁硼和钡铁氧体等。

C、自发磁化：铁磁性物质内的原子磁矩，通过相邻晶格结点原子的电子壳层的作用，克服热运动的无序效应，原子磁矩是按区域自发平行排列、有序取向，按不同的小区域分布，这种现象称为自发磁化。

未配对的3d电子壳层：Fe、Ni、Co、MnD 、磁畴自发磁化的小区域，称为磁畴。

各个磁畴之间的交界面称为磁畴壁。

E 、剩磁F 、磁饱和性G 、高导磁性2. 振动样品磁强计振动样品磁强计（VSM ）(Vibrating Sample Magnetometer)是一种磁性测量常用的仪器，在科研和生产中有着广泛的应用。

振动样品磁强计的原理与磁性测量实验

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描时间”建议选择“20 秒” ， “显示方式”建议选择“合成” ，使显示的坐标轴横轴为磁场信号 U B ，纵轴为磁强计 S.E.V 信号的采样值， “操作”中选择“启动”使系统开始自动控制磁场电流并采集数据。待“实验数据”表格中的数据不再增加，说明采集完毕，在“操作” 中选择“停止” ，然后选择“数据存盘” ，数据表格中的数据便会自动导出为 xls 文件，文件名包含保存的日期和时间。（5）使用计算机软件对数据进行自动采集，保存并导出数据，从数据中找到在正、反向磁场情况下样品镍球磁化饱和时感应电压 U V 的值 U V Ni max 和 U V Ni min 。计算出
2
2
2
M [ B z ( x 0 , y 0 ) / i s ]a k ( x0 , y 0 )a
于是偶极子链向探测线圈的磁通最终可以写为：
sm k ( x0 , y 0 )m
推而广之，如果偶极子处于更一般的位置 ( x, y, z ) ，则有：
k ( x, y , z ) m k x ( x, y , z ) m x k y ( x , y , z ) m y k z ( x , y , z ) m z
B kU B b
根据上式即可将计算机采集所得的磁场信号 U B 换算成磁感应强度 B。 2．用已知饱和磁矩的镍球标定探测线圈的输出电压与磁化强度的关系（1）将探测线圈组固定在底座上，使探测线圈的轴线与磁场方向平行，将探测线圈的信号线接至主机“磁强计输入”端，而内测磁场用的霍尔传感器的信号线接至主机“磁路输入” 端，并将 S.E.V 信号调至“振动”档。（2）已知镍的饱和比磁化强度 s 54.56 A m / kg ，密度 Ni 8.906 10 kg / m ，测

振动样品磁强计的磁性表征测量

振动样品磁强计的磁性表征测量隋文波;张昕;杨德政【摘要】基于振动样品磁强计的磁滞回线测试功能,以CoZr薄膜、Fe3O4粉末和SrFe11.6O19粉末的样品为例,测试了磁滞回线.在准确调整样品鞍点的前提下,待测样品分别进行了通过制定粗测程序测试粗测磁滞回线,以及细测程序和相关磁滞回线.通过对比和分析所得的实验结果,展示了两种测试程序在实际测试中的作用及结果差异,粗测磁滞回线可以快速地提供样品大概的矫顽力、剩余磁化强度及饱和场等基本磁参量的取值范围,而细测磁滞回线提供了磁性材料的准确合理的矫顽力、剩余磁化强度及饱和场等基本磁参量.【期刊名称】《实验科学与技术》【年(卷),期】2018(016)001【总页数】4页(P22-25)【关键词】磁性材料;磁滞回线;剩余磁化强度;矫顽力【作者】隋文波;张昕;杨德政【作者单位】兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室,甘肃兰州730000;西安市第一中学,陕西西安710082;兰州大学磁学与磁性材料教育部重点实验室,甘肃兰州730000【正文语种】中文【中图分类】TM936.3+2振动样品磁强计最早由1959年美国费尼尔(S.Foner)设计制成，是检测物质内禀磁特性的标准通用设备，是表征材料静态此特性最常用的设备。

当前的信息化时代，各类电子元器件、吸波材料、微观器件都与磁性材料有着密不可分的联系[1-5]，因此如何表征好材料的磁性已成为科研工作中必不可少的环节。

磁滞回线作为振动样品磁强计最常见的测试曲线，可以有效地获得材料饱和磁化强度、剩余磁化强度以及表征材料软磁和硬磁最重要的磁参数——矫顽力[6-12]。

本文围绕通过粉末样品、软磁薄膜样品、硬磁薄膜样品三个方面对不同磁性材料进行了详尽的介绍。

1 磁滞回线使用美国MicroSence公司生产的EV9型振动样品磁强计，如图1所示。

如图2所示，给出的是磁滞回线的示意图，磁滞回线描述的是磁场中样品的磁化强度M随外磁场H变化的封闭曲线。

实验_7.2_振动样品磁强计测量内禀磁特性

实验7.2振动样品磁强计测量内禀磁特性引言1959年美国的Ｓ．Ｆｏｎｅｒ在前人的研究基础上制成实用的振动样品磁强计（简记为ＶＳＭ）。

由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用，并又经许多人的改进，使ＶＳＭ成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。

所谓“内禀”磁特性，主要是指物质的磁化强度而言，即体积磁化强度Ｍ——单位体积内的磁矩，和质量磁化强度σ——单位质量的磁矩。

于是，放置在样品附近的检测线圈内就有磁通量的变化，产生感生电压。

将此电压放大变成直流并加以记录，再通过电压磁矩的已知关系，即可求出被测样品的Ｍ或σ。

实验目的掌握ＶＳＭ工作原理；利用实验室提供的设备，具体测量实际材料的Ｍ或σ值。

实验原理如图7.4-1所示，体积为Ｖ、磁化强度为Ｍ的样品Ｓ沿Ｚ轴方向振动。

在其附近放一个轴线和Ｚ轴平行的多匝线圈Ｌ，在Ｌ内的第ｎ匝内取面积元ｄＳn，其与坐标原点的矢径为ｒｎ，磁场沿Ｘ方向施加。

由于Ｓ的尺度与ｒｎ相比非常小，故Ｓ在空间的场可表为偶极场形式：（7.4-1）注意到Ｍ值有Ｘ分量，则可得到检测线圈Ｌ内第ｎ匝中ｄＳn面积元的磁通为n n n n n z n dS r V Z MX dS H d 50043πμμφ==（7.4-2）其中μ0为真空磁导率。

而第ｎ匝内的总磁通则为⎰⎰==n n n n n n dS r V Z MX d 5043πμφφ整个Ｌ的总磁通则为n n n n n n n dS r V Z MX ∑∑⎰==5043πμφφ （7.4-3）其中，Ｘn 为ｒn 的Ｘ轴分量，不随时间而变；Ｚn 为ｒn 的Ｚ轴分量，是时间的函数。

为方便计，现认为Ｓ不动而Ｌ以Ｓ原有的方式振动，此时可有，为第ｎ匝的坐标，ａ为Ｌ的振幅。

振动样品磁强计指标

振动样品磁强计是一种用于检测磁信号强度和特性的仪器。

它可以用
来检测金属表层的问题，以及被激励引起的特殊情况。

使用振动样品
磁强计可以得到比传统检测方法更准确、更可靠的磁信号强度数据。

振动样品磁强计由传感器和处理器组成，可以对高频磁信号进行测量。

基于抗锯齿原理，在一定时间内首先对目标表面进行扫描，用于确定
磁场的大小和方向，然后再测量磁场的强度和特性。

传感器可以输出
数字信号，然后通过处理器进行分析，实时返回有效的振动样品信息。

使用振动样品磁强计的优势在于它可以对磁场进行精准的快速测量，
降低应变设备的耗电量，准确无误地返回测量信息。

它有效检测特殊
情况，可以解决普通问题，并且还可以用于检测金属表面的问题。

此外，它可以帮助设备抑制传统存在的各种损耗数据，获得更准确和可
靠的数据。

总之，振动样品磁强计采用最新技术，拥有许多优势。

可以快速、准
确地测量磁场，并且可以实时返回有效的数据。

它可以用于检测金属
表面的问题，以及被激励引起的特殊情况，为企业带来高效与安全的
环境。

振动样品磁强计(VSM)实验

振动样品磁强计（VSM ）实验一、实验目的掌握用振动样品磁强计测量材料的磁性质的原理与方法。

二、实验原理本实验采用Lake Shore 振动样品磁强计（Vibrating sample magnetometer 7407），磁场线圈由扫描电源激磁，产生Hmax =±21000 O e 的磁化场，其扫描速度和幅度均可自由调节。

检测线圈采用全封闭型四线圈无净差式，具有较强的抑制噪音能力和大的有效输出信号，保证了整机的高分辨性能。

振动样品磁强计是一种常用的磁性测量装置。

利用它可以直接测量磁性材料的磁化强度随温度变化曲线、磁化曲线和磁滞回线，能给出磁性的相关参数诸如矫顽力H e,饱和磁化强度M s,和剩磁M r等。

还可以得到磁性多层膜有关层间耦合的信息。

图1是VSM的结构简图。

它由直流线绕磁铁，振动系统和检测系统（感应线圈）组成。

振动头az图1振动样品磁强计结构简图其测量原理如下：装在振动杆上的样品位于磁极中央感应线圈中心连线处，位于外加均匀磁场中的小样品在外磁场中被均匀磁化，小样品可等效为一个磁偶极子。

其磁化方向平行于原磁场方向，并将在周围空间产生磁场。

在驱动线圈的作用下，小样品围绕其平衡位置作频率为的简谐振动而形成一个振动偶极子。

振动的偶极子产生的交变磁场导致了穿过探测线圈中产生交变的磁通量，从而产生感生电动势，其大小正比于样品的总磁矩：=K其中K为与线圈结构，振动频率，振幅和相对位置有关的比例系数。

当它们固定后，K为常数，可用标准样品标定。

因此由感生电动势的大小可得出样品的总磁矩，再除以样品的体积即可得到磁化强度。

因此，记录下磁场和总磁矩的关系后，即可得到被测样品的磁化曲线和磁滞回线。

在感应线圈的范围内，小样品垂直磁场方向振动。

根据法拉第电磁感应定律，通过线圈的总磁通为：AH BM sin t此处A和B是感应线圈相关的几何因子，M是样品的磁化强度，是振动频率，H是电磁铁产生的直流磁场。

线圈中产生的感应电动势为：plE t ——KM cos tdt式中K为常数，一般用已知磁化强度的标准样品（如Ni）定出。

振动样品磁强计(VSM)实验报告

在对称双线圈串联反接的结构中，线圈中的感应电势对样品所处磁场区中心位置附近，有一个“鞍点区”，即x方向信号最小，y、z方向信号最强，其中x方向平行于磁场方向。当对称双线圈结构的轴线间距为22毫米时，对中点的x、y、z三个方向各偏离1毫米的输出电压变化，都不大于1%。由于振动样品磁强计测得的是相对信号而不是绝对信号，所以每次使用前必须对仪器进行定标。通过对标准样品的测量得到比例系数，从而才能确定待测样品的磁学参数。实验装置：
e）
f）在弹出的对话框中分别填6.92和5000。
g）经过两次确定后，记录标识。
3.测量装样要特别注意对振动杆的保护，旋进旋出样品托时用力要小，取振动杆时一定要保证已经停了振动，装振动杆时一定要严防杆滑落，样品托在极头间摆动不大。
A调鞍点
a）装好样品后，调X轴，目测使样品在两线圈的中心。
b）按照样品需要，加一个场（Rampto）。目的是使样品磁化。
2.实际测量并不是严格按程序运行，有些样品（软磁）会出现很严重的磁场飘移，应通过程序的调整来消除。
3•调鞍点若调不准，会影响（6）式中的k值，进而影响磁矩，故鞍点应尽量调好。
计算：Co纳米棒阵列的磁滞回线
质量：2.16E-6g
00
-10000-5000
平行Co纳米棒阵列方向回线
——paralleloriention]」
时振动输出信号为Vs:
V
ssQsO
(7)
则有：
k=—_
msOffsO
(8)
校准后，将质量为mx的被测样品替换标准样品。在振动输出为Vx时，样品的比磁化强度为：
0=工=msQffsQV
kMmmxVsX
(9)为了确保样品符合磁偶极子条件，使测量结果更符合于理论的计算，样品到

振动样品磁强计原理

振动样品磁强计原理振动样品磁强计是一种用于测量材料磁性的仪器，它可以通过测量材料在外加磁场下的振动情况来确定其磁性特性。

在振动样品磁强计中，磁场会对材料施加一个作用力，从而使材料产生振动。

通过测量振动的频率和幅度，可以得到材料的磁化曲线和磁化参数，进而了解材料的磁性特性。

振动样品磁强计的原理可以分为以下几个方面来解释：首先，磁场对材料的作用力是通过磁力和磁矩之间的相互作用来实现的。

当材料受到外加磁场的作用时，其中的磁矩会受到磁力的作用而产生振动。

这种振动的频率和幅度与材料的磁性特性有关，因此可以通过测量振动来确定材料的磁化参数。

其次，振动样品磁强计中的检测系统可以通过传感器来实现对振动的测量。

传感器可以将振动转化为电信号，然后通过信号处理系统来获得振动的频率和幅度。

通过这些测量数据，可以得到材料的磁化曲线和磁化参数。

另外，振动样品磁强计中的控制系统可以通过改变外加磁场的大小和方向来实现对材料磁性的调控。

通过改变外加磁场的参数，可以得到不同条件下的振动情况，从而进一步了解材料的磁性特性。

最后，振动样品磁强计还可以通过对不同材料的对比实验来研究材料的磁性特性。

通过对不同材料在相同外加磁场下的振动情况进行比较，可以得到它们的磁化曲线和磁化参数，从而比较它们的磁性特性。

总的来说，振动样品磁强计是一种通过测量材料在外加磁场下的振动情况来确定其磁性特性的仪器。

它通过磁力和磁矩之间的相互作用来实现对材料的磁性测量，通过传感器和控制系统来实现对振动的测量和调控，通过对比实验来研究材料的磁性特性。

振动样品磁强计的原理为研究材料的磁性提供了一种全新的方法，对于材料科学和磁性材料的研究具有重要的意义。

振动样品磁强计使用与磁性材料磁特性测量

实验七
振动样品磁强计使用与磁性材料磁特性测量
10122800 刘旭明
由图1和图2可以看出MnZn铁氧体为软磁材料。

因为软磁材料
的特点是易磁化，易退磁；低矫顽力，高磁导率，低损耗等特性。

观察图1，可以看出当外磁场从零开始增加，MnZn 铁氧体的磁矩也开始增加，这就表明MnZn 铁氧体是顺磁性物质。

在磁场作用下，物质中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上与磁场强度方向一致。

当外磁场逐渐增加到1.5T 左右时，MnZn 铁氧体的磁矩增加变得缓慢，开始与外磁场呈线性关系。

此时表明MnZn 铁氧体已达到饱和磁化，饱和磁矩为2.8emu 左右。

但之所以样品的磁矩仍随外磁场的增加而增加，并呈线性关系，是因为 )(0M H B +=μ，磁矩达到饱和时，样品内的磁场将随着外磁场线性增加。

观察图2，可以看出MnZn 铁氧体的矫顽力很小，由图读出Hc= 40 Oe, Br=2.95 emu.可以判断MnZn 铁氧体为软磁材料，没有磁滞现象。

由图3和图4可以看出NdFeB铁氧体为硬磁（永磁）材料。

因为永磁材料具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁等特性。

观察图3可以看出随着外磁场的增加，NdFeB铁氧体的磁矩也在逐步增加。

观察图4可以看出NdFeB铁氧体具有宽磁滞回线、高矫顽力。

由图可以读出Hc=6.7T , Br=4.8 emu 。

由此可以判断NdFeB铁
氧体为永磁材料。

振动样品磁强计

振动样品磁强计测量内禀磁特性一、实验目的掌握ＶＳＭ工作原理；利用实验室提供的设备，具体测量实际材料的Ｍ或σ值二、实验原理1.背景1959年美国的Ｓ．Ｆｏｎｅｒ在前人的研究基础上制成实用的振动样品磁强计（简记为ＶＳＭ）。

由于其具有很多优异特性而被磁学研究者们广泛采用，并又经许多人的改进，使ＶＳＭ成为检测物质内禀磁特性的标准通用设备。

所谓“内禀”磁特性，主要是指物质的磁化强度而言，即体积磁化强度Ｍ——单位体积内的磁矩，和质量磁化强度σ——单位质量的磁矩。

于是，放置在样品附近的检测线圈内就有磁通量的变化，产生感生电压。

将此电压放大变成直流并加以记录，再通过电压磁矩的已知关系，即可求出被测样品的Ｍ或σ。

2. 如图7.4-1所示，体积为Ｖ、磁化强度为Ｍ的样品Ｓ沿Ｚ轴方向振动。

在其附近放一个轴线和Ｚ轴平行的多匝线圈Ｌ，在Ｌ内的第ｎ匝内取面积元ｄＳn，其与坐标原点的矢径为ｒｎ，磁场沿Ｘ方向施加。

而第ｎ匝内的总磁通则为整个Ｌ的总磁通则为（7.4-3）其中，Ｘn为ｒn的Ｘ轴分量，不随时间而变；Ｚn为ｒn的Ｚ轴分量，是时间的函数。

为方便计，现认为Ｓ不动而Ｌ以Ｓ原有的方式振动，此时可有，为第ｎ匝的坐标，ａ为Ｌ的振幅。

如果将（7.4-4）式中的Ｋ保持不变，则感应信号仅和样品总磁矩成正比。