实验题目磁光克尔效应测量磁各向异性
磁光克尔效应研究
磁光克尔效应研究摘要:当光电子技术日益在新兴高科技领域获得广泛应用的同时，以磁光效应原理为背景的磁光器件显示了其独特的性能和广阔的应用前景，引起了人们的浓厚兴趣。
表面磁光克尔效应，作为测量材料磁光特性特别是薄膜材料的物性的一种有效方法，已被广泛应用于磁有序、磁各向异性、多层膜中的层间耦合以及磁性超薄膜的相变行为等问题的研究。
本文简单介绍了什么是磁光克尔效应、磁光克尔效应的发展、以及表面磁光克尔效应作为一种测量方法的原理、实验装置和发展。
关键词:磁光克尔效应;磁光特性;表面磁光克尔效应1.引言1845年，Michael Faraday发现当给玻璃样品加一磁场时，透射光的偏振面将发生旋转，首次发现磁光效应。
随后他在处于外加磁场中的金属表面做反射实验，但由于他所谓的表面不够平整，因而实验结果不能使人信服。
1877年John Kerr在观察偏振光从抛光过的电磁铁磁极反射出来时，发现了磁光克尔效应(magneto-optic Kerr effect)。
1985年Moog和Bader两位学者对铁超薄膜磊晶成长在金单晶(100)面上的磁光克尔效应做了大量实验，成功得到一原子层厚度磁性物质的磁滞回线，并提出SMOKE作为表面磁光克尔效应(surface magneto-optic Kerr effect)的缩写，用以表示应用磁光克尔效应在表面磁学上的研究。
由于此方法磁性测量灵敏度达一原子层厚度，且此装置可配置于超高真空系统上面工作，所以成为表面磁学的重要研究方法。
2.磁光克尔效应图1 克尔效应示意图一束线偏振光从具有磁矩的介质表面反射时，反射光将是一束椭圆偏振光，而且偏振方向将发生产生旋转。
相对于入射的线偏振光（以椭圆的长轴为标志）的偏振面方向有一定的偏转，偏转的角度为克尔转角，短轴与长轴的比为椭偏率，如图1所示。
复磁光克尔角定义为：，其大小正比于样品的磁化强度。
表1给出了常见的磁性物质在室温下的磁光克尔转角的数值。
kerr
COM 3 COM 4 COM 2 COM 1 YL2250
YL1030 1f 2f 50K Ref. AC SCU-90 DC PEM-90 50K Modulation I/FS50 Femto
45
0
2: 实验装置示意图 IV. A. 光
1：对样品支架进行 5 维调节，使反射光点落在光电探测器上，并使得输出的直 流信号分量达到最大。 2：抑制光弹调制器控制信号，调节检偏器 S 于起偏器 P 垂直消光。 3：启动光弹调制器控制信号，调节光弹调制器角度使消光，此时光弹调制器振 动方向垂直或平行于起偏器偏振方向。 4：转动检偏器 45 度，使体系工作在偏振态分析模式下。 7
X rF
F
a
F
b k Y
1: 极克尔效应中的反射椭偏光及复克尔转角的正方向定义。图中，z 轴正方向、入射光方 向、磁场或磁化强度方向均指纸面内，反射光沿 z 轴负方向。
C.
我们取光沿 -z 方向传播光弹调制器的振动轴沿 x 方向，y 方向由右手螺旋法则 决定。取沿 x 和 y 方向偏振的模为基。我们略去 x 和 y 方向光电场分量的共同相位， 将进入到光弹调制器的光的偏振态记为 (Ex , Ey )，不妨取 Ex 为实数，Ey 一般是复 数。容易看出，光弹调制器和与 x 方向成方向成 45 度角的检偏器对应琼斯矩阵分别 为： 1 0 1/2 1/2 和 iδ 0 e 1/2 1/2 4
(1) (2) (3) (4)
上式中 M 是磁化强度矢量，结合时间和空间对称性可以看出介电常数的对角元和非 对角元分别是磁化强度 M 的偶函数和奇函数。最终我们得到的介电常数张量在直角 2
坐标系下表示为：
ε δ 0
2 ε = பைடு நூலகம்−δ ε 0 = ε0 n iQ 0 0 εz 0
克尔效应实验报告
近代物理实验报告实验题目：表面磁光克尔效应班级：学号：学生姓名：实验教师：表面磁光克尔效应实验报告一、实验目的(1)了解表面磁光克尔效应的原理和实验方法；(2)掌握表面磁光克尔效应谱的测量和应用。
二、实验装置（1）光学减震台；（2）光路系统,包括入射光路与接收光路；（3）励磁电源主机和可程控电磁铁；（4）前级放大器和直流电源组合器（a.为激光器提供精密稳压电源；b.将光电检测装置接收到的克尔信号作前级放大，并送入系统控制装置中的信号检测装置中；c.将霍尔传感器探测到的信号送入检测装置)；（5）信号检测主机；（6）控制系统和计算机。
三、实验原理磁光效应有两种：法拉第效应和克尔效应，1845 年，Michael Faraday 首先发现介质的磁化状态会影响透射光的偏振状态，这就是法拉第效应。
1877 年，John Kerr 发现铁磁体对反射光的偏振状态也会产生影响，这就是克尔效应。
克尔效应在表面磁学中的应用，即为表面磁光克尔效应（surface magneto-optic Kerr effect）。
它是指铁磁性样品（如铁、钴、镍及其合金）的磁化状态对于从其表面反射的光的偏振状态的影响。
当入射光为线偏振光时，样品的磁性会引起反射光偏振面的旋转和椭偏率的变化。
表面磁光克尔效应作为一种探测薄膜磁性的技术始于1985 年。
图1 表面磁光克尔效应原理如图 1 所示，当一束线偏振光入射到样品表面上时，如果样品是各向异性的，那么反射光的偏振方向会发生偏转。
如果此时样品还处于铁磁状态，那么由于铁磁性，还会导致反射光的偏振面相对于入射光的偏振面额外再转过了一个小的角度，这个小角度称为克尔旋转角θk。
同时，一般而言，由于样品对p光和s 光的吸收率是不一样的，即使样品处于非磁状态，反射光的椭偏率也发生变化，而铁磁性会导致椭偏率有一个附加的变化，这个变化称为克尔椭偏率εk由于克尔旋转角θk和克尔椭偏率εk都是磁化。
强度M的函数。
磁光效应实验报告
轴不够重合，检偏棱镜，透镜聚焦位置不好，抑或是测量时噪音过大，影像数据的读取。
四、
参考文献
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磁光电效应的原理和应用
磁光电效应的原理和应用1. 原理介绍磁光电效应是指材料在外界磁场作用下，光的传播速度和光的偏振方向发生变化的现象。
它是磁场与光场相互作用的结果，具有重要的科学意义和广泛的应用价值。
磁光电效应的原理可归结为克尔效应和磁各向异性效应两个方面。
1.1 克尔效应克尔效应是指材料在外界磁场作用下，光线传播方向发生弯曲的现象。
当光线通过垂直于磁场方向的材料时，由于磁场对光的折射率产生影响，光线会被偏折。
这种现象被称为纵向克尔效应。
当光线通过与磁场平行的材料时，光线传播方向也会发生偏转，这种现象被称为横向克尔效应。
1.2 磁各向异性效应磁各向异性效应是指材料在外界磁场作用下，光的偏振方向发生旋转的现象。
在没有外界磁场的情况下，自然光会以相等的强度沿着所有方向传播。
但是在磁场的作用下，材料会对不同偏振方向的光产生不同的消光或吸收。
这就导致了光的线偏振方向发生旋转。
2. 应用介绍磁光电效应具有广泛的应用价值，在光电通信、光存储、光调制和传感器等领域发挥着重要作用。
2.1 光电通信在光纤通信中，磁光电效应可以用于光纤中光的相位调制和光开关。
通过利用磁光效应使光线偏振方向旋转，可以实现信号的调制和切换。
这种相位调制技术可以提高通信速率和信息传输量。
2.2 光存储磁光电效应可应用于光存储设备中的信息读取和写入。
通过磁场的作用，可以实现光存储介质中的位信息的非破坏性读取，并且能够在存储介质中写入新的信息。
2.3 光调制磁光电效应可以用于光调制器，实现光信号的调制。
利用磁光效应使光线偏振方向发生旋转，可以改变光信号的强度和相位，从而对光信号进行调制。
2.4 传感器磁光电效应在传感器领域也有广泛的应用。
通过测量外界磁场对光电材料产生的影响，可以实现磁场传感器的设计。
利用磁光电效应可以制造出高灵敏度、线性度好的磁场传感器，用于测量磁场的大小和方向。
3. 总结磁光电效应是材料在外界磁场作用下，光的传播速度和偏振方向发生变化的现象。
磁化率各向异性,实验报告
磁化率各向异性,实验报告磁化率的测定实验报告华南师范大学实验报告课程名称结构化学实验实验项目磁化率的测定一、【目的要求】1．掌握古埃（Gouy）磁天平测定物质磁化率的实验原理和技术。
2．通过对一些配位化合物磁化率的测定，计算中心离子的不成对电子数．并判断d电子的排布情况和配位体场的强弱。
二、【实验原理】（1）物质的磁性物质在磁场中被磁化，在外磁场强度H(A·m-1)的作用下，产生附加磁场。
这时该物质内部的磁感应强度B为：B=H+4πI= H+4πκH (1)式中,I称为体积磁化强度，物理意义是单位体积的磁矩。
式中κ=I/H称为物质的体积磁化率。
I和κ分别除以物质的密度ρ可以得到σ和χ，σ=I/ρ称为克磁化强度；χ=κ/ρ称为克磁化率或比磁化率。
χm=Κm/ρ称为摩尔磁化率。
这些数据是宏观磁化率。
在顺磁、反磁性研究中常用到χ和χm，帖磁性研究中常用到I、σ。
物质在外磁场作用下的磁化有三种情况1．χm＜o，这类物质称为逆磁性物质。
2．χm＞o，这类物质称为顺磁性物质。
（2）古埃法测定磁化率古埃法是一种简便的测量方法，主要用在顺磁测量。
简单的装置包括磁场和测力装置两部分。
调节电流大小，磁头间距离大小，可以控制磁场强度大小。
测力装置可以用分析天平。
样品放在一个长圆柱形玻璃管内，悬挂在磁场中，样品管下端在磁极中央处，另一端则在磁(来自: 写论文网:磁化率各向异性,实验报告)场为零处。
样品在磁场中受到一个作用力。
df=κHAdH式中，A表示圆柱玻璃管的截面积。
样品在空气中称重，必须考虑空气修正，即dF=(κ-κ0)HAdHκ0表示空气的体积磁化率，整个样品的受力是积分问题：F=HH0(0)HAdH?12(0)A(H2?H0) (2) 2因H0＜＜H,且可忽略κ0，则F=1AH2 (3) 2式中，F可以通过样品在有磁场和无磁场的两次称量的质量差来求出。
F=(?m样-m空)g（4）式中，?m样为样品管加样品在有磁场和无磁场时的质量差；?m空为空样品管在有磁场和无磁场时的质量差；g为重力加速度。
磁光克尔效应及其测量
收稿日期:2005-06-301作者简介:马廷钧(1947-),男,北京工商大学教授,研究方向:大学物理和磁光物理.磁光克尔效应及其测量马廷钧1,安 玲2,陈未杰3(1.北京工商大学基础部,北京100037;2.昌吉学院物理系,新疆昌吉831100;3.北京工商大学计算机学院,北京100037)摘 要:介绍了在磁光盘上进行热磁写入信息的原理、磁光克尔效应以及通过该效应读出信息的原理.对近期开发的磁光盘介质材料的性能进行了评论.重点介绍了磁光克尔转角的测量方法,分析了影响材料磁光克尔转角大小的因素.关键词:磁光效应;克尔转角;测量中图分类号:O484.4 文献标识码:A 文章编号:1672-0946(2005)06-0787-02Magneto 2optical K err effect and its measurementMA T ing 2jun 1,AN Ling 2,CHE N Wei 2jie 3(1.Basic C ourses Department ,Beijing University of T echnology and Business ,Beijing 100037,China ;2.Physics Department ,Chang Ji C ollege ,Changji 831100,China ;3.School of C om puter ,Beijing University of T echnology and Business ,Beijing 100037,China )Abstract :In this paper ,the principles of therm o 2magneto writing ,the K err magneto 2optical ef 2fect and how to read the information by this effect are introduced.The characteristics of s ome re 2cently developed media materials for the magneto 2optical disk are commented.The measurement setup of the K err magneto 2optical rotations is illustrated.The factors which affect the K err magne 2to -optical rotation of s ome magneto -optical media are analyzed.K ey w ords :magneto 2optical effect ;K err rotation ;measurement 近几年,许多人注意到市场上出现了一种全新的光盘,它既具有光盘的巨大容量及信息存储密度,还同时能像普通磁盘那样可擦重写,因此受到普遍的关注.它叫做磁光盘(MOD ).磁光盘表面的信息存储材料被称为磁光介质.评价磁光介质性能的重要指标是它的磁光克尔转角,它直接反映磁光介质的信息读出性能.磁光介质写入信息的方法是在激光照射下同时处在磁场当中的热磁写入.具体过程是:将磁光介质以薄膜形式附着在磁光盘表面上,将激光聚焦后逐点照射在材料的表面,使得该材料局部受热而发生矫顽力降低,这时利用外加磁场对该材料进行磁化.由于磁光介质都具有垂直表面各向异性,在介质上的点受热而同时被磁化时,磁化方向可有两种情况:垂直表面向上和垂直表面向下(可称为正向磁化和反向磁化),通常将这两种磁化情况分别代表信息的“0”和“1”.当激光光点移开刚才被磁化的点时,那里的温度迅速降低,磁畴的磁化方向即固定下来.因此,逐点磁化的过程也就是信息写入的过程.磁光盘上信息读出的原理是利用磁光克尔效应.本文将介绍磁光克尔效应以及磁光克尔转角的测量方法,并围绕影响磁光克尔转角的有关因素进行一些讨论和分析.1 磁光克尔效应当一束单色线偏振光照射在磁光介质薄膜表第21卷第6期2005年12月 哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Journal of H arbin U niversity of Commerce (N atural Sciences Edition)V ol.21N o.6Dec.2005面时,部分光线将发生透射,透射光线的偏振面与入射光的偏振面相比有一转角,这个转角被叫做磁光法拉第转角(θF ).而反射光线的偏振面与入射光的偏振面相比也有一转角,这个转角被叫做磁光克尔转角(θk ),这种效应叫做磁光克尔效应.磁光克尔效应包括三种情况:1)纵向克尔效应,即磁化强度既平行于介质表面又平行于光线的入射面时的克尔效应;2)极向克尔效应,即磁化强度与介质表面垂直时发生的克尔效应;3)横向克尔效应,即磁化强度与介质表面平行时发生的克尔效应(如图1所示).图1 3种磁光克尔效应对于已经写入了信息的磁光介质,要读出所写的信息则需要利用磁光克尔效应来进行[1].具体方法是:将一束单色偏振光聚焦后照射在介质表面上的某点,通过检测该点处磁畴的磁化方向来辨别信息的“0”或“1”.例如,被照射的点为正向磁化,则在该点的反射光磁光克尔转角应为+θk ,见图2,相反被照射的点为反向磁化,则在该点的反射光磁光克尔转角应为-θk .因此,如果偏振分析器的轴向恰好调整为与垂直于记录介质的平面成θk 夹角,那么在介质上反向磁化点的反射光线将不能通过偏振分析器,而在介质的正向磁化处,反射光则可以通过偏振分析器.这表明反射光的偏振面旋转了2θk 的角度.这样,如果我们在经过磁光介质表面反射的光线后方,在通过偏振分析器后的光路上安放一光电检测装置(例如光电倍增管),就可以很方便地辨认出反射点是正向磁化还是反向磁化,也就是完成了“0”和“1”的辨认.可见,磁光克尔转角在磁光信息读出时扮演着十分重要的角色.如果把磁光介质附着在可旋转的圆盘表面,就构成了磁光盘.磁光盘旋转时,如果同时有单色偏振光聚焦在磁光盘表面,就可实现光线的逐点扫描,即信息被连续读出.2 磁光克尔转角的测量方法2.1 磁光克尔转角的测量装置在实际测量时,通常采用He -Ne 激光做为光源,波长λ=63218nm.磁光介质样品安放在电磁铁建立的磁场之中,磁场的磁感应强度为4000G s左右.在此条件下,通过偏振分析器可顺利地分析出磁光克尔转角θk 的大小,见图3.由于测量时光信号十分微弱,采用锁相放大器可大大提高测量的精确度[2].图2 线偏振光经磁光介质薄膜反射时偏振面发生旋转图3 磁光克尔转角的测量装置2.2 磁光介质材料及其θk 的大小随着磁光信息存储技术的发展,目前已经开发出多种磁光介质材料[3].在这些材料中比较优秀的有:非晶态稀土—过渡金属合金材料(例如TbFe 2C o )、非晶态锰铋铝硅(MnBiAlSi )合金材料和非晶态锰铋稀土(MnBiRE )合金材料等.这些材料通常是采用真空蒸镀、磁控溅射等方法将合金材料沉积于玻璃基底上,磁光薄膜的厚度一般在几百纳米左右.为了提高材料的磁光性能,采取多层膜技术十分有效.磁光克尔转角一般并不大,以铽铁钴(TbFeC o )合金薄膜材料为例,在室温下其磁光克尔转角仅为0.3°左右.MnBiAlSi 的磁光克尔转角可达(下转793页)・887・哈尔滨商业大学学报(自然科学版) 第21卷θ,ε))∩(1-v+ε(n)v)3<A;※※另由文献[1]定义3知K v为θv关于模糊拓扑T(Ω)的重域基,故ϖU N′∩(1-v+ε(n)v)3∈K v,从而(x+U N′)∩(1-v+ε(n)v)3为x v关于T(Ω)的重域,因此由※※式知A∈T(Ω);若A∈T(Ω),则对x v∈A,知A为x v关于T (Ω)的重域,从而ϖU N∩((1-v+ε(n)v)3∈K v使得(x+U N)∩(1-v+ε(n)v)3<A;于N∈Ω,由上述4)的证明知,有G∈T且使θ1∈G<U N;从而据文献[1]命题2知x1∈x+G∈T,故有x v关于T的重域(x+G)∩(1-v+ε(n)v)3使得(x+G)∩(1-v+ε(n)v)3<(x+U N)∩(1-v+ε(n)v)3<A;因而A∈T.于是T=T(Ω).定理2得证.从而得到“每个(QU)型模糊拓扑环均可借助于环上一个模糊复合伪范数刻画的特征.参考文献:[1] 尚 琥,毕淑娟.(QU)型Fuzzy拓扑环[J].哈尔滨学院学报,2001,22(5):1-11.[2] 尚 琥,毕淑娟.关于模糊拓扑环的模糊度量化[J].数学的实践与认识,2003,33(2):101-109.[3] 尚 琥.模糊拓扑环的模糊一致化[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版,2004,20(5):573-575.[4] 尚 琥.关于(QU)型模糊拓扑群的注记[J].哈尔滨商业大学学报:自然科学版,2005,21(2):227-229.[5] 方锦暄.关于Fuzzy拓扑群[J].科学通报,1984,29:651-653.[6] 尚 琥,毕淑娟.Fuzzy拓扑整环[J].哈尔滨学院学报,2002,23(5):1-4.(上接788页)2.04°.如果仅考虑磁光克尔转角的大小,采用简单工艺制备的MnBi合金薄膜的磁光克尔转角达到1.6°左右并不困难.当然,在实际制造磁光盘时,除了考虑磁光克尔转角这一性能外,还需要综合考虑其他性能.目前市场上做成磁光盘产品的磁光介质以铽铁钴(TbFeC o)合金薄膜材料为主.2.3 影响磁光克尔转角的因素磁光介质的θk受多种因素的影响.首先是温度,通常情况下,随着温度的升高θk将减小;其次,θk与成分的配比有很大的关系,例如,同样是Mn2 BiRE薄膜,在制备时,RE(稀土)元素含量增加将可能使θk减小[4];再次,与入射光的波长有密切的关系.如果在测量时采用单色仪,就可以根据需要对磁光材料样品入射不同波长的单色光,从而测得θk与波长的关系曲线,这一曲线被称为磁光谱.在入射光的波长达到某一数值时,θk有一峰值.例如对MnBiRE薄膜材料而言,θk的峰值出现在波长700nm附近;第四,与制备的工艺有直接关系,比如退火的程序、时间、环境等都能对θk产生一定的影响.近些年,人们倾向于采用波长更短的光(例如蓝色激光)作为光源来进行磁光信息存储,原因是波长短的光其光子具有更高的能量.3 结 语磁光信息存储是近年发展起来的新技术,是对传统信息存储技术的革新.开发更多、性能更加优越,而且实用的磁光介质材料是当前信息存储领域的一项重要的任务.测量磁光介质的克尔转角则是研究这些材料的基本手段和方法.对于非开发人员来讲,测量磁光克尔转角的实验一方面能够提高进行物理综合实验的能力,另一方面对信息存储的新技术将有更加深刻的理解,能启发他们利用物理原理在信息存储技术等领域提出新的设想,做出新的贡献.参考文献:[1] HE NRY T M.E llips ometric measurement of the K err magnetoopticeffect[J].Applied Optics,1979,18(8):813-817.[2] 马廷钧.磁光效应与磁光存储[J].大学物理,1997,16(3):44-46.[3] PETER H,HERINRICH H.M edia for erasable magnetooptic record2ing[J].IEEE T ransaction on magnetics,1989,25(6):4390-4404.[4] M A T ingjun,ZHANG Sheng,FANG Ruiyi.The in fluence of tem pera2ture on the coercivity and K err rotation for MnBiRE thin films[J].J.M agn.S oc.Japan,1999,23(1-2):367-369.・397・第6期 苑成军:关于(QU)型模糊拓扑环的一个特征。
磁光克尔 实验报告
磁光克尔实验报告引言磁光效应是指光波在磁场中传播时发生的旋光现象。
克尔效应是磁光效应的一种特殊现象，指的是在磁场中垂直于磁场方向的光波传播时，会发生旋光现象。
磁光克尔实验是用来研究磁光效应的一种常用实验方法，本实验旨在通过观察和测量克尔角来研究磁光克尔效应，并验证克尔关系式。
实验装置与原理实验装置主要由磁铁、起偏器、检偏器、光源、光阑、样品、读数器等组成。
光源经过起偏器后，成为偏振光，通过光阑后遇到样品，样品中的光将发生旋光，然后再通过检偏器，最后进入读数器进行测量。
克尔角是克尔效应的一个重要参数，定义为磁场方向与光轴方向（矩形截面晶体的主平面内）法线的夹角。
克尔角的大小直接与样品的性质及磁场的强弱有关。
实验步骤1. 将实验装置按照要求搭建好，调整起偏器和检偏器的角度，使其相互垂直。
2. 使用光源照射样品，调整磁铁的电流大小，观察检偏器的显示值，并记录下来。
3. 改变磁场的方向，逐渐增加电流大小，记录下检偏器的显示值。
4. 根据记录的数据绘制出克尔角随磁场强度的变化曲线。
数据处理与分析根据实验记录的数据，我们可以得到克尔角随磁场强度的变化曲线。
根据克尔关系式可以得到：K = V / (L * B)其中，K为克尔角，V为检偏器的显示值，L为样品的长度，B为磁场的强度。
通过绘制曲线，我们可以观察到克尔角随磁场强度的变化趋势。
一般来说，随着磁场强度的增加，克尔角会呈现出先增大后减小的趋势。
这是因为在磁场较弱时，磁光效应相对较小，克尔角较小；随着磁场强度的增加，磁光效应逐渐强化，克尔角也逐渐增大；当磁场达到一定强度后，由于样品本身的特性限制，克尔角开始减小。
结论通过本次实验，我们成功研究了磁光克尔效应，并验证了克尔关系式。
我们观察到克尔角随磁场强度的变化曲线，并根据该曲线得出了克尔角随磁场强度变化的一般规律。
此外，我们还了解到了磁光克尔效应在光学、材料学等领域的重要应用。
总的来说，本实验对我们深入理解磁光效应以及克尔效应的产生机制起到了重要的作用，为进一步研究相关领域的理论和应用提供了实验基础。
各项异性磁阻效应及磁场测量.
物理实验报告2014物理学专业实验题目:_ 各项异性磁阻效应及磁场测量姓名: 柯铭沣学号:____135012014071___________日期:__2015_年__9___月__28___日实验 各向异性磁阻传感器及磁场测量[实验目的]1、掌握各向异性磁阻传感器的原理和特性；2、掌握各向异性磁阻传感器测量磁场的基本原理和测量方法。
[实验仪器]磁场测试仪，主要包括底座、转轴、带角刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍兹线圈、磁场测试仪控制主机(数字式电压表、5 V 直流电源等)。
[实验原理]1、各向异性磁阻传感器一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 变化的规律称为磁阻效应。
当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛伦兹力的作用而发生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，使得沿电场方向的电流密度减小，电阻增大。
（具体原理详见实验39“半导体材料的磁电阻效应研究”）。
各向异性磁阻传感器(Anisotropic Magneto-Resistive sensors, AMR) 是由沉积在硅片上的坡莫合金( Ni 80Fe 20) 薄膜形成的电阻，如图1所示。
除了具有磁阻效应，由于在沉积时外加磁场，AMR 形成易磁化方向，即当外加磁场偏离合金的内部磁化方向时，材料电阻减小，这就是各向异性磁阻效应。
AMR 的电阻与材料所处环境磁化强度M 和电流I 方向间的夹角有关，电流和磁化方向平行时电阻最大为R max ，而电流与磁化方向垂直时电阻最小为R min ，则电流和磁化方向成θ时, 电阻可表示为：()θ2min max min cos R R R R -+= (1)图1磁阻传感器的构造示意图 图2磁阻传感器内部结构为了消除温度等外界因素的影响，本实验所用的磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出，内部结构如图2所示。
各向异性磁电阻测量实验报告
各向异性磁电阻测量实验摘要：本文阐述了各向异性磁电阻的实验原理及测量方法，分别测量了电流方向与磁场方向平行和垂直两种情况下电阻虽磁场的变化,最后对本实验进行了讨论。
关键词：各向异性磁电阻、AMR曲线、磁电阻测量引言一般所谓磁电阻是指在一定磁场下材料电阻率改变的现象。
1988年，在分子束外延制备的Ｆｅ／Ｃｒ多层膜中发现ＭＲ可达50％。
并且在薄膜平面上，磁电阻是各向同性的。
人们把这称之为巨磁电阻（简记为GMR），90年代，人们又在Ｆｅ／Ｃｕ、Ｆｅ／Ａｌ、Ｆｅ／Ａｇ、Ｆｅ／Ａｕ、Ｃｏ／Ｃｕ、Ｃｏ／Ａｇ和Ｃｏ／Ａｕ等纳米多层膜中观察到了显著的巨磁电阻效应。
1992年人们又发现在非互溶合金（如Ｆｅ、Ｃｏ与Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等在平衡态不能形成合金）颗粒膜如Ｃｏ-Ａｇ、Ｃｏ-Ｃｕ中存在巨磁电阻效应，在液氮温度可达55%，室温可达到20％，并且有各向同性的特点。
1994４年，人们又发现Ｆｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｆｅ隧道结在4.2Ｋ的ＭＲ为30％，室温达18％，之后在其他一些铁磁层／非铁磁层／铁磁层隧道结中亦观察到了大的磁电阻效应，人们将此称为隧道结磁电阻（简记为TMR）。
目前ＭＲ室温达24％的ＴＭＲ材料已制成，用ＴＭＲ材料已制成计算机硬盘读出磁头，其灵敏度比普通ＭＲ磁头高10倍，比ＧＭＲ磁头高数倍。
20世纪90年代后期，人们在掺碱土金属稀土锰氧化物中发现ＭＲ可达103%～106%，称之为庞磁电阻（简记为CMR）。
目前锰氧化物CMR材料的磁电阻饱和磁场较高，降低其饱满和场是将之推向应用的重要研究课题。
利用磁电阻效应可以制成计算机硬盘读出磁头；可以制成磁随机存储器（ＭＲＡＭ）；还可测量位移、角度、速度、转速等。
实验目的（1）初步了解磁性合金的AMR。
（2）初步掌握室温磁电阻的测量方法。
实验原理一些磁性金属和合金的ＡＭＲ与技术磁化相对应，即与从退磁状态到趋于磁饱和的过程相应的电阻变化。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，即有各向异性。
实验10.1-各向异性磁电阻测量
实验10.1 各向异性磁电阻测量焦方宝 131120060【摘要】材料的磁电阻效应被应用的非常广泛，本次实验通过对磁性合金的各向异性磁电阻的测量，初步了解磁电阻的一些特性，同时掌握室温磁电阻的测量方法。
【引言】材料的电阻率随着外加磁场的不同而改变的现象就是磁电阻效应。
我们把磁场引起的电阻率变化写成）（）（0-H ρρρ=∆，其中）（H ρ和）（0ρ分别表示在磁场H 中和没有磁场时的电阻率。
磁电阻的大小常表示为：%100⨯∆=ρρMR其中ρ可以是）（H ρ或）（0ρ，电阻率的变化与磁场方向与导体中电流方向的夹角有关，即具有各向异性，称之为各向异性磁电阻（AMR ）。
此后人们陆续发现了，MR 很大的巨磁电阻（GMR ）效应和庞磁电阻（CMR ）效应，以及隧道结磁电阻（TMR ）【关键词】磁电阻 亥姆霍兹线圈【正文】一、实验原理材料的磁电阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR 。
即有：）（0-||||ρρρ=∆）（0-ρρρ⊥⊥=∆若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，通常取：)2(3/10//⊥+=≈ρρρρav ）（对于大多数材料)0(||ρρ>故AMR 定义为：如果av ρρ≠0，则说明该样品在退磁状态下有磁畴结构，即磁畴分布非完全各项同性。
图（1）是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni 81Fe 19的磁电阻曲线，很明显 ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），各向异性明显。
图中的双峰是材料的磁滞引起的。
图2是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
二、实验仪器亥姆霍兹线圈、大功率恒流电源、大功率扫描电源、精密恒流源、数字万用表三、实验注意事项1、亥姆霍兹线圈中通的电流比较大，因而不能长时间让线圈工作在强电流下，以免烧毁线圈。
用各向异性磁阻效应测量磁场.
用各向异性磁阻效应测量磁场实验目的：1．了解各向异性磁阻的原理并对其特性进行实验研究 2．测量赫姆霍兹线圈的磁场分布 3．测量地磁场实验仪器：ZKY-DCC 磁场实验仪，电源，水平校准仪，导线等。
实验原理：磁场的测量可利用电磁感应、霍耳效应以及磁阻效应等各种效应，其中磁阻效应法发展最快，测量灵敏度最高。
物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应，磁阻传感器就是利用磁阻效应制成的，可用于直接测量磁场或磁场变化，如弱磁场测量，地磁场测量，各种导航系统中的罗盘，计算机中的磁盘驱动器，各种磁卡机等等。
也可通过磁场变化测量其它物理量，如利用磁阻效应已制成各种位移、角度、转速传感器，各种接近开关，隔离开关，广泛用于汽车，家电及各类需要自动检测与控制的领域。
磁阻元件的发展经历了半导体磁阻（MR ），各向异性磁阻（AMR ），巨磁阻（GMR ），庞磁阻（CMR ）等阶段。
本实验研究AMR 的特性并利用它对磁场进行测量。
各向异性磁阻传感器AMR （Anisotropic Magneto-Resistive sensors）由沉积在硅片上的坡莫合金（Ni 80 Fe 20）薄膜形成电阻。
沉积时外加磁场，形成易磁化轴方向。
铁磁材料的电阻同电流与磁化方向的夹角有关，电流与磁化方向平行时电阻R max 最大，电流与磁化方向垂直时电阻R min 最小，电流与磁化方向成θ角时，电阻可表示为：R = Rmin ＋(Rmax －R min cos 2θ在磁阻传感器中，为了消除温度等外界因素对输出的影响，由4个相同的磁阻元件构成惠斯通电桥，结构如图1所示。
图1中，易磁化轴方向与电流方向的夹角为45度。
理论分析与实践表明，采用45度偏置磁场，当沿与易磁化轴垂直的方向施加外磁场，且外磁场强度不太大时，电桥输出与外加磁场强度成线性关系。
无外加磁场或外加磁场方向与易磁化轴方向平行时，磁化方向即易磁化轴方向，电桥的4个桥臂电阻阻值相同，输出为零。
磁各向异性的测量PPT教案
原则上只有当外加磁场趋于 无穷大时， φ-θ 0；而实际 测得的转矩曲线是 L( φ ），因此需要对它进行角度 修正得到L (θ )曲线
第26页/共38页 转矩曲线的修正
第27页/共38页
2、 仪器结构：
•早期的转矩磁强计多为带有光杠杆装 置的扭力式磁强计
易磁化方向与难磁化方向 易磁化方向是能量最低的方向，所以自发磁化形成磁畴的磁矩取这些方向，在 较弱的H下，磁化就很强甚至饱和。
易磁化轴与难磁化轴： Fe：易轴 [100]，难轴 [111]
Ni： 易轴 [111]，难轴 [100] Co：易轴 [0001]，难轴 [1010]
第4页/共38页
2、磁化功——铁磁体磁化时所需要的磁化能 沿铁磁晶体不同的晶轴方向上，磁化到饱和时所需要的磁化能不同：
•样品由一弹性丝（钨丝或石英丝）悬挂 在均匀磁场中，样品在磁场中所受的转 矩为悬丝的扭力矩所平衡。
•固定在样品支持杆上的小镜M的偏转 角φ 与样品所受的转矩成正比：
悬丝的扭力系数 D L
φ 经读数系统放大，所对应的光点偏
扭力式磁强计
转为：
2d d为尺子与小镜间的距离
于是样品在磁场中所受的转矩为： L D (2d)
0 | Ku1
|
∴Fku最小值不是在[0001]晶轴方向，而是在 900 的平面
上，且Fku为负值。故易磁化方向在[1010]。
考虑Ku2较小，
则Fku Ku0 Ku1 sin 2
[0001]
Fku Ku1 Ku0 Ku1 sin 2 Ku1
F’ku
令Fku
Ku1
F
' ku
[1010]
若样品的形状为球形或圆盘型（X-Y面），那么 N 0
《各向异性磁电阻》报告
各向异性磁电阻测量姓名：学号：院系：各向异性磁电阻测量引言磁电阻（MR）效应是指物质在磁场作用下电阻发生变化的现象。
按磁电阻效应的机理和大小，磁电阻效应一般可以分为：正常磁电阻（OMR）效应，各向异性磁电阻（AMR）效应，巨磁电阻（GMR）效应。
磁阻材料在高密度读出磁头磁传感器、微弱磁场测量、各类运动的检测等领域有着宽广的应用，从而成为国际上引人瞩目的研究领域。
图1为早期报道的Co-Cu颗粒膜磁电阻曲线。
磁电阻效应，特别是巨磁电阻效应的理论涉及较多的固体量子知识，CMR等尚未有比较完善的统一理论解释，这里不作介绍。
本文仅从纯粹的技术角度上测量各向异性磁电阻，不作物理细节上的深入划分。
实验原理各向异性磁电阻效应（AMR效应）指在铁磁性的过渡族金属、合金中，即材料的磁阻和其在磁场中的磁化方向有关，即磁阻值是其磁化方向与电流方向之间夹角的函数。
外加磁场方向与电流方向的夹角不同，饱和磁化时电阻率不一样，即有各向异性。
通常取外磁场方向与电流方向平行和垂直两种情况测量AMR 。
即有：Δρ∥＝ρ∥－ρ（０）Δρ⊥＝ρ⊥－ρ（０）这里ρ（０）为铁磁材料在磁场为零状态下的电阻率。
若退磁状态下磁畴是各向同性分布的，畴壁散射变化对磁电阻的贡献较小，将之忽略，通常取：3/)2(0//⊥+=≈ρρρρav ）（其中ρav 表示物质在饱和磁场H 中和磁场为零时的平均电阻率。
大多数材料ρ∥＞ρ（０），故：AMR 常定义为：图2是曾用作磁盘读出磁头和磁场传感器材料的Ni81Fe19的磁电阻曲线，很明显ρ∥>ρ（０），ρ⊥<ρ（０），各向异性明显。
图3是一些铁磁金属与合金薄膜的各向异性磁电阻曲线。
图中的双峰是材料的磁滞引起的。
av av avav av avav av ρρρρρρρρρρρρρρ//////2100∆=∆<-=∆>-=∆⊥⊥⊥00//0//ρρρρρρρ⊥⊥∆-∆=-=AMR实验内容1 实验方法介绍铁磁金属薄膜磁的电阻很低，所以它的电阻率测量需要采用四端接线法。
各项异性磁阻效应及磁场测量.
物理实验报告2014物理学专业实验题目:_ 各项异性磁阻效应及磁场测量姓名: 柯铭沣学号:____135012014071___________日期:__2015_年__9___月__28___日实验 各向异性磁阻传感器及磁场测量[实验目的]1、掌握各向异性磁阻传感器的原理和特性；2、掌握各向异性磁阻传感器测量磁场的基本原理和测量方法。
[实验仪器]磁场测试仪，主要包括底座、转轴、带角刻度的转盘、磁阻传感器的引线、亥姆霍兹线圈、磁场测试仪控制主机(数字式电压表、5 V 直流电源等)。
[实验原理]1、各向异性磁阻传感器一定条件下，导电材料的电阻值R 随磁感应强度B 变化的规律称为磁阻效应。
当半导体处于磁场中时，导体或半导体的载流子将受洛伦兹力的作用而发生偏转，因而沿外加电场方向运动的载流子数量将减少，使得沿电场方向的电流密度减小，电阻增大。
（具体原理详见实验39“半导体材料的磁电阻效应研究”）。
各向异性磁阻传感器(Anisotropic Magneto-Resistive sensors, AMR) 是由沉积在硅片上的坡莫合金( Ni 80Fe 20) 薄膜形成的电阻，如图1所示。
除了具有磁阻效应，由于在沉积时外加磁场，AMR 形成易磁化方向，即当外加磁场偏离合金的内部磁化方向时，材料电阻减小，这就是各向异性磁阻效应。
AMR 的电阻与材料所处环境磁化强度M 和电流I 方向间的夹角有关，电流和磁化方向平行时电阻最大为R max ，而电流与磁化方向垂直时电阻最小为R min ，则电流和磁化方向成θ时, 电阻可表示为：()θ2min max min cos R R R R -+= (1)图1磁阻传感器的构造示意图 图2磁阻传感器内部结构为了消除温度等外界因素的影响，本实验所用的磁阻传感器是一种单边封装的磁场传感器，传感器由四条铁镍合金磁电阻组成一个非平衡电桥，非平衡电桥输出部分接集成运算放大器，将信号放大输出，内部结构如图2所示。
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实验题目：磁光克尔效应测量磁各向异性
指导老师：吴义政
一、实验目的、意义和要求
利用磁光克尔效应测量磁性薄膜的磁信号和磁滞回线，同时确定磁性薄膜的磁各向异性随薄膜厚度的影响。
希望通过实验，学生能够了解磁光效应的原理以及实验装置，同时掌握测量各向异性的方法，对特定材料体系了解决定磁各向异性的因素。
二、参考书籍与材料
1 《凝聚态磁性物理》，姜寿亭等，科学出版社
三、实验前需了解的相关知识
原理方面的问题：
1 检偏器，1/4波片等光学元件的原理。
2法拉第效应和磁光克尔效应的原理。
实验方面的问题：
1光学光路搭建
2 光探测器原理。
四、实验室可提供的器材
磁光测量所属的光学元件、磁铁和计算机。
五、实验内容和要求
1 原理上，了解磁光测量的三种配置，了解利用磁光效应测量各向异性的原理。
2. 实验上能够搭建磁光克尔效应所用的光路，并能够调试实验到最佳状态，并探索
提高实验精度的方法。
3. 能够分析不同方向的磁矩对于磁光克尔效应的影响。
六、实验报告的要求
1实验原理；
2 介绍所组装仪器的实验原理及实验方法；
3 记录实验中出现的各种实验现象，对其进行分析、讨论；
4 记录实验数据，并对结果进行分析讨论；
5 写出本实验的总结、收获和体会。