(参考资料)振动样品磁强计(VSM)原理

振动样品磁强计(VSM)原理

The Principle of Vibrating Sample Magnetometer

1、振动样品磁强计介绍

振动样品磁强计一种是灵敏度高、应用最广的磁性测量仪器。

基本原理：振动样品磁强计采用尺寸较小的样品。由于体积很小，样品在被磁场磁化后，在远处可以近似的看做一个磁偶极子。如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，产生正比于磁化强度的感应电动势。

2、振动样品磁强计结构原理图

3、VSM 检测原理

如图所示，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dS n ，其与坐标原点的矢径为r n ，磁场

沿Ｘ方向施加。

由于Ｓ的尺度与r n 相比非常小，故Ｓ在空间的场可表为偶极场形式：

]r )r M (3M [4)r (5

3n

n

n n n r r V H ⋅⋅--= （3-1）

由于M 只有x 方向分量，所以：5

43n

n

n Z r r VMx H π⋅=（3-3）

k

z j y i x r n n n n ++=（3-2）dS n 面积元的磁通量：

线圈L 的总磁通量：

n

n

n n Z n dS r V

z Mx dS H d 50043πμμφ==（3-4）

∑⎰∑⎰∑===n

n n n n n n n dS r V

z Mx d 5

043πμφφφ（3-5）

其中，

]r )r M (3M [4)r (5

3n

n

n n n r r V H ⋅⋅--=π（3-1）

样品在z 方向做简谐振动，运动方程：

t

z z n ωδsin 0+=（3-6）

可得，感应电动势：

t dS r z r x MV dt d t n

n n

n n ωδωπμφ

εcos ])5(43[)(7

22

0∑⎰--=-=t

KJ t KMV ωωcos cos ==（3-7）∑⎰--=n

n n

n

n dS r z r x K 7

22

0)

5(43δωπμ其中，为常数。

为总磁矩。

MV

J =

通常情况下K 值难以确定，可由标准样品求得K 值。由仪器测得感应电动势，就可以得出样品的磁矩。

t

K J S ωε

cos =（3-8）

质量磁化强度：

m

J S

=

σ（3-9）

4、VSM 实体照片

振动控制器

样品

电磁铁

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