铁磁共振实验

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PB06007126_铁磁共振_200869204138

铁磁共振90姓名：史良文学号：PB06007126实验名称：铁磁共振实验目的：本实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）的共振线宽和g 因子。

实验原理：原子中电子的轨道磁矩和自旋磁矩合成为原子的总磁矩。

总磁矩在磁场中受到力矩的作用而绕磁场方向旋进，可以证明旋进所引起的附加能量为B Mg E B μ=∆ （1）其中M 为磁量子数，μB 为玻尔磁子，B 为磁感应强度，g 是朗德因子。

M 可取-I 到+I 之间的值，对于本实验，I 为12。

原来的能级E 分裂为二条：12B E g B μ+、12B E g B μ-。

当外加能量等于11()()22B B B E g B E g B g B μμμ+--=时，能量被吸收。

当微波频率0ω满足0B g B B ωμγ==h h （2），即0B ωγ=时，微波被吸收，频率为其他值时不能被吸收。

实验装置如下：实验中通过改变电磁铁的砺磁电流I 来改变磁声场B 。

输出功率与B 的变化曲线如右：实验时，直接测量的不是功率，而是检波电流I ，为此，必须控制输入功率的大小，使之在测量范围内，微波检波二极管遵从平方律关系，则I 与入射到检波器的微波功率P out 成正比，则rrI I I I I +=002/12 （3）因此，只要测出I-B 曲线，即可算得B ∆和B 。

实验内容：1．熟悉各微波元件，按图2.3.2-3把各元件安装成一完整的实验系统。

2．用波长表测微波频率ν。

（具体步骤略，波长表见附） 3．测出砺磁电流I 与输出电流out I 的曲线。

4．用示波器观察I —out I 的李沙育图形。

实验结果：1．微波频率的测量：由表，8849884988498859884788488848.56f MHz MHz +++++==2．砺磁电流I 与输出电流out I 的曲线。

由磁场B 与输出电流out I 的曲线（上升）图形，01/202220.2067.6131.1120.2067.61r r I I I A A I I μμ⨯⨯===++，相应的10.28988B T =、20.31512B T =，21(0.315120.28988)0.02524B B B T T ∆=-=-=；共振时的磁场00.30180B T =，于是5110228848.5 1.8422100.30180f MHz T MHz BB Tωππγ--⨯====⨯；51122411.842210 6.582102.090.578810B T MHz MeV sg eV Tγμ-----⨯⨯⨯⋅===⨯⋅h 由磁场B 与输出电流out I 的曲线（下降）图形，01/202219.8067.7530.6419.8067.75r r I I I A A I I μμ⨯⨯===++，相应的10.29381B T =、20.31952B T =，21(0.319520.29381)0.02571B B B T T∆=-=-=；共振时的磁场00.30600B T =，于是510228848.5 1.8169100.30600f MHzT MHz B B Tωππγ-⨯====⨯；51122411.816910 6.582102.070.578810BT MHz MeV sgeV Tγμ-----⨯⨯⨯⋅===⨯⋅h砺磁电流I与输出电流outI的曲线（上升）砺磁电流I与输出电流outI的曲线（下降）I的曲线（上升）磁场B与输出电流outI的曲线（下降）磁场B与输出电流outI的李沙育图形（近抛物线，实图见原始数据）3．I—out思考题？为什么？1．能否从实测结果曲线（图2.3.2-5）中，取曲线高度一半处对应的磁场差作为B答：不能。

铁磁共振实验要求

铁磁共振实验步骤和要求实验报告要求（1）实验报告统一使用实验报告纸，注意整洁。

（2）实验报告内容包括原理、实验内容、数据处理、讨论等。

（3）实验报告正文在最前面，正文后附加实验数据和图表。

（4）在实验报告中原理部分按要求去做；实验内容的部分必须说明实验中操作的步骤（实际的操作步骤，可不写，不同专业要求不同），以便及时发现实验中出现的问题；最后的讨论题按要求去做；（5）实验报告应在规定时间内上交。

一、开机关机步骤：1.打开3cm固体信号发生器，按下等幅振荡键。

2.打开磁共振实验仪，将磁场电压置于零，预热磁共振实验仪。

将扫场旋钮左旋至最小。

按下检波键。

3.将磁共振实验仪的检波灵敏度旋钮旋至最大。

将波导管上的衰减旋钮左旋出最大。

4.实验结束后关闭3cm固体信号发生器。

关磁共振实验仪前，必须先将磁场电流降至零点．．．．．．．．．．．．，然后关闭电源开关。

二、测信号源频率:1.缓慢仔细地调信号源选频螺旋计，使磁共振实验仪上的调谐指针向右摆至最大，若摆幅超过100%处，可将波导管上的衰减器旋钮适当旋进一些，使指针回到刻度100%以内，如此反复调谐信号源频率螺旋计和衰减器旋钮，最后使指针停在刻度100%处。

记下信号源选频螺旋计的刻度。

2.仔细调谐波长表螺旋计，使调谐指针左转至最小（<30%），记下波长表螺旋计的刻度。

从讲义最后附的<<3 cm空腔波长刻度-频率对照表>>上查出此刻度对应的频率。

3.根据<<3 cm空腔波长刻度-频率对照表>>中数据，运用最小二乘法拟合得到s～f关系的经验公式如下：f(MHz) = -0.6*s3+18.495*s2-327.89*s+9969.96实验者可将实验获得的波长刻度数据s代入上式，以求得相应的频率f值，比查表更方便，还可外延到表中所列数据范围之外。

参考值：信号源频率螺旋刻度：2.93；波长计频率螺旋刻度：3.53，对应频率：9016 MHz。

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0r 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。

2mB 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：22100)(4)(L e e in out Q Q Q P P ⋅=ωω20()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20021)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 ∆。

铁磁 (2)

实验报告 5 -6 系04级姓名王奎学号PB04210486 日期：2006-5-3 实验题目：铁磁共振实验目的：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）的共振线宽和g因子。

实验原理：铁磁共振实验是了解铁原子中电子的磁共振现象。

自旋不为零的粒子，如电子和质子，具有自旋磁矩。

如果我们把这样的粒子放入稳恒的外磁场中，粒子的磁矩就会和外磁场相互作用使粒子的能级产生分裂，分裂后两能级间的能量差为ΔE = γhB0 （1）其中：γ为旋磁比，h为约化普朗可常数，B0为稳恒外磁场。

如果此时再在稳恒外磁场的垂直方向加上一个交变电磁场，该电磁场的能量为hν（2）其中：ν为交变电磁场的频率。

当该能量等于粒子分裂后两能级间的能量差时，即：hν = γh B0（3）2πν = γ B0（4）低能极上的粒子就要吸收交变电磁场的能量产生跃迁，即所谓的磁共振。

铁磁共振实际上是铁原子的电子自旋顺磁共振，电子能级裂距约为核磁能级裂距的1840倍。

所以能级间跃迁所需的能量要比核磁共振需要的能量大的多，因此我们用微波（约9GHZ）来提供电子跃迁所需的能量。

在实验中微波的频率ν是固定的，其提供的能量hν也是固定的。

为使铁原子中电子能级间的能量差能等于该值，我们改变直流磁场的电压值，使外磁场磁感应强度B变化，因而使电子能级间的能量差γhB随之改变，使其扫过微波能量值hν，使等式hν = γhBr成立，产生铁磁共振。

Br为谐振点处的磁感应强度值。

实验设备：微波发生器，隔离器，定向耦合器，晶体检波器，微安计，谐振腔，铁氧体小球，精密衰减器，磁铁，示波器实验处理： 1．测谐振频率：打开微波电源，先预热半个小时，调节衰减器，使微安表有56μA 的指示。

然后旋转波长表的螺旋测微器，微安表电流指示逐渐减小，当电流达最小值时，读取螺旋测微器刻度值，对照刻度值与频率的关系对照表，得微波频率值。

实验刚开始时，测得结果见下：实验即将结束时，又测量一遍，微安表示数为55μA ，测量结果见下：由此可求出谐振频率为： 12111(899889998998.48998.689988998.28998.48998.28998.212128998.68998.48998.8)8998.4()i i f f MHz ===⨯+++++++++++=∑第一次测量之后，旋转波长表的螺旋测微器，使微安表示数为56μA 。

近代物理实验报告—铁磁共振

铁磁共振【摘要】本实验利用调速管产生微波，观察了谐振腔的谐振曲线，测得谐振腔的有效品质因数为1507，并进一步利用谐振腔研究了单晶和多晶样品的铁磁共振性质，得到了单晶样品和多晶样品的的共振线宽，旋磁比，朗德因子以及弛豫时间，并用逐点法测量了多晶样品的共振曲线。

【关键词】微波、铁磁共振、品质因数一、引言早在1935年，著名苏联物理学家朗道就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性。

经过十几年，在超高频技术发展起来后，才观察到铁磁共振吸收现象，后来波耳得（Polder ）和侯根（Hogan ）在深入研究铁磁体的共振吸收和旋磁性的基础上，发明了铁氧体的微波线性器件，使得铁磁共振技术进入了一个新的阶段。

自20世纪40年代发展起来后，铁磁共振和核磁共振、电子自旋共振等一样，成为研究物质宏观性能和用以分析其微观结构的有效手段。

铁磁共振是指铁磁体材料在受到相互垂直的稳恒磁场和交变磁场的共同作用时发生的共振现象。

它可以用于测量体磁体材料的g 因子、共振线宽、弛豫时间等性质。

通过本实验熟悉微波传输中常用的元件及其作用，掌握传输式谐振腔的工作特性，了解谐振腔观察铁磁共振的基本原理和实验条件。

二、实验原理1、铁磁共振原理当铁磁体材料同时受到两个相互垂直的磁场，即恒定磁场0H 和微波交变磁场h ，在0H 的作用下，铁磁体的磁化强度将围绕0H 进动，进动频率为：00H γω=（1）其中γ为铁磁体材料的旋磁比，即：me g 20μγ=（2）其中g 为朗德因子，0μ为真空磁导率，e 、m 分别电子电量和电子质量。

由于阻尼作用，磁化强度将趋向于0H ，但是如果当微波频率时，进动的磁矩从微波场中吸收的能量刚好抵消阻尼所损耗的能量，则进动会稳定地进行，发生共振吸收现象，即铁磁共振现象。

此时，铁磁体的磁导张量可表示为0000z i i μκμκμμ-⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭（3）其中μ和κ都是复数。

固定微波的频率0，改变稳恒磁场，当r HH 发生共振时，磁导率张量对角元的虚部为最大值r，所对应的磁场r H 为共振磁场；2r所对应的磁场间隔12||HH H 称为铁磁共振线宽，标志着磁损耗的大小。

实验十八铁磁共振讲义

实验十八铁磁共振（FMR)在现代,铁磁共振也和顺磁共振、核磁共振……等一样是研究物质宏观性能和微观结构的有效手段.铁磁共振在磁学乃至固体物理学中都占有重要地位，它是微波铁氧体物理学的基础。

而微波铁氧体在雷达技术和微波通讯方面都已获得重要应用。

早在1935年著名苏联物理学家兰道（л·д·лaHдay )等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性。

十几年后超高频技术发展起来，才观察到铁磁共振现象。

多晶铁氧体最早的铁磁共振实验发表于1948年，以后的工作则多采用单晶样品，这是因为多晶样品的共振吸收线较宽，又非洛仑兹分布，也不对称；并在许多样品中出现细结构.单晶样品的共振数据易于分析，不仅普遍被用来测量g 因子、共振线宽及弛豫时间，而且还可以测量磁晶各向异性参量. 【实验目的】1。

熟悉微波信号源的组成和使用方法，学习微波装置调整技术。

2。

了解铁磁共振的基本原理，学习用谐振腔法观测铁磁共振的测量原理和实验条件. 3.测量微波铁氧体的铁磁共振线宽；测量微波铁氧体的g 因子。

【实验仪器】DH800A 型微波铁磁共振实验系统和示波器等。

【实验原理】 1。

铁磁共振铁磁物质的磁性来源于原子磁矩，一般原子磁矩主要由未满壳层电子轨道磁矩和电子自旋磁矩决定。

在铁磁性物质中，电子轨道磁矩受晶场作用，其方向不停地在变化，不能产生联合磁矩，对外不表现磁性,故其原子磁矩来源于未满壳层中未配对电子的自旋磁矩。

但是,铁磁性物质中电子自旋由于交换作用形成磁有序,任何一块铁磁体内部都形成许多磁矩取向一致的微小自发磁化区(约个原子）称为“磁畴”，平时“磁畴"的排列方向是混乱的，所以在未磁化前对外不显磁性，在足够强的外磁场作用下，即可达到饱和磁化,引用磁化强度矢量M ,它表征铁磁物质中全体电子自旋磁矩的集体行为，简称为系统磁矩M .处于稳恒磁场B 和微波磁场H 中的铁磁物质，它的微波磁感应强度H 可表示为0b=ij H μμ （1）ij μ称为张量磁导率,0μ为真空中的磁导率.,10000⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-=μμμjKjKij （2）μ、K 称为张量磁导率的元素.=-j μμμ'''=K -jK K ''' （3）μ、K 的实部和虚部随B 的变化曲线如图1(a 、b ）图1 a 实部变化曲线 b 虚部变化曲线μ'、K '在0B γωγ=处的数值和符号都剧烈变化称为色散.μ''、K ''在0ωγ处达到极大值称为共振吸收，此现象即为铁磁共振.这里0ω为微波磁场的旋转频率，γ为铁磁物质的旋磁比.g h B⋅=πμγ2 （4)上式中:2419.2741102B eeJ T m μ--==⨯⋅，称为玻尔磁子,346.626210h J s -=⨯⋅，是普朗克常数.μ''定义为铁磁物质能的损耗，微波铁磁材料在频率为0f 的微波磁场中,当改变铁磁材料样品上的稳恒磁场B 时，在满足00B B ωγ==时，此时磁损耗最大，常用共振吸收线宽ΔB 来描术铁磁物质的磁损耗大小。

铁磁共振实验教案

2.吴思诚，近代物理实验（第二版），北京：北京大学出版社，1995
3.林木欣主编，近代物理实验教程，北京：科学出版社，1999
4.现场提问，提问内容例如：
①什么叫磁共振？什么叫铁磁共振？什么叫电子顺磁共振？
②铁磁共振与其他磁共振实验的区别是什么？相同点是什么？
③实验中要求直接测量哪些物理量？
③怎样才能判断微波与传输谐振腔达到谐振？怎样测量微波频率？
④什么是“扫场法”，什么是“扫频法”？各自优缺点是什么？
⑤如何观测铁磁共振信号？
6.检查学生实验数据、实验仪器的规整情况和签到情况；检查结束实验完毕。
四、重点与难点
1.掌握铁磁共振的经典物理解释以及通过观测铁磁共振信号可以测量哪些物理量；
2.铁磁共振实验仪器设计结构和工作原理；
3.铁磁共振实验仪的调节。
五、教学手段与方法
学生操作，教师指导。
六、思考题、讨论题与作业
1什么叫铁磁共振？
2铁磁共振的基本原理是什么？。
3什么叫铁磁共振吸收线宽？
4样品磁导率的和分别反映什么？
5样品磁导率的会在实验中造成什么影响?
6本实验是怎样测量磁损耗的？
7如何精确消除频散效应？
8实验中是如何处理频散效应的？
9实验中磁损耗是通过什么来体现的？
10简述共振线宽和因子的计算过程。
七、参考资料
1.李相银主编，徐永祥、王海林、王志兴副主编，大学物理实验（第二版），北京：高等教育出版社，2009.06
近代物理实验授课教案
授课题目（教学章节或主题）
铁磁共振
授课类型
实验课
授课时间
星期二上午、星期三学生了解铁磁共振的基本原理，观察单晶铁氧体的铁磁共振信号；

PB06210489_铁磁共振_20086485102

ΔBdown=(309.38-283.47)mT=25.91mT,Br=297.80mT, IR=24.6uA
由公式 ωh/2pi=rhBr
r2=ω/(2pi*Br)=9.005*109Hz/(2pi*297.80mT)=4.82*109Hz
g1=hv/(B*uB)=6.626*10-34*9.005*109/(299.35mT*0.927*10-23)= 2.15
304
29.5
0.8
138
49.5
1.88
308
33.6
0.85
142
49.5
1.9
312
39
0.9
151
49.2
1.92
315.2
42.9
0.95
160
49.2
1.94
318.4
46
1
169
49
1.96
322
48.9
1.05
179
49
1.98
326
51
1.1
182
48.8
2
330
52.1
1.15
192
253.6
43.8
2.45
399
55.8
1.54
257.2
43.2
2.5
402
55.8
用非逐点法调谐测出检波电流I随B的变化曲线。下降时的实验数据如下：
励磁电流
输出电流（dowm）
磁感应强度B/mT（dowm）
励磁电流
输出电流（dowm）
磁感应强度B/mT（dowm）
0
0
50.1
1.56
262.8
频率平均值ωave=(9005*9+9004*3)/12≈9005MHz=9.005*109Hz

微波铁磁共振实验内容

微波铁磁共振实验内容
微波铁磁共振实验是一种用于研究材料中自旋系统的方法，其中微波磁场被用来激发和调控材料中的自旋磁矩。

以下是微波铁磁共振实验的一般内容和步骤：
1.样品制备：选择需要研究的铁磁材料，并将其制备成适当
的形状和尺寸，例如薄膜、粉末或单晶。

确保样品表面光滑，没有明显缺陷。

2.实验设置：将样品放置在实验装置中的特定位置，通常是
在高真空条件下。

使用电磁铁或其它适当的方法来稳定和定位样品。

3.微波激发：通过微波源产生合适频率的微波信号，然后将
其引导到样品位置。

微波磁场可以通过天线、微波传输线等方式传输到样品表面。

4.检测信号：使用合适的探测器（例如微波谐振腔、微波天
线等）来测量样品的反馈信号。

这些信号包含了与样品中的磁共振过程相关的信息。

5.数据记录：通过改变微波磁场的频率或强度，记录磁共振
信号强度和相位的变化。

这样可以得到铁磁共振谱，从而了解材料的磁性质和自旋动力学行为。

6.结果分析：通过对实验数据进行分析和拟合，可以获得一
系列有关材料的物理参数，如磁共振频率、耦合常数、自旋弛豫时间等。

需要注意的是，微波铁磁共振实验是一个复杂的实验，需要高度专业的设备和技术来进行。

实验流程和细节会因具体研究目的和使用的实验装置而有所不同。

此外，实验过程中还需要严格控制温度、磁场等参数，以确保实验结果的准确性和可重复性。

铁磁共振

中国石油大学近代物理实验实验报告成绩：班级：姓名：同组者：教师：铁磁共振实验【实验目的】1、了解微波谐振腔的工作原理，学习微波装置调整技术。

2、通过观测铁磁共振，进一步认识磁共振的一般特性和实验方法。

3、学会测量微波铁氧体的铁磁共振线宽和g 因子的测量。

【实验原理】一. 微波铁磁共振的基本原理由磁学理论可知，物质的铁磁性主要来源于原子或离子在未满壳层中存在的未成对电子自旋磁矩。

其进动方程和进动频率可分别写为：⎪⎭⎪⎬⎫=⨯-=B dt d γωγ)(B M M (B6-1)式中g m ee2=γ为旋磁比，g 为电子的朗德因子，理论上g ＝2。

上述情况未考虑阻尼作用。

当外加微波磁场H m 的角频率错误！未找到引用源。

0与磁化强度矢量M 进动的角频率错误！未找到引用源。

相等时，铁磁物质吸收外界微波的能量用以克服阻尼并维持进动，这就发生了共振吸收现象。

由（B6-1）式可知，发生铁磁共振时的恒磁场B 0与微波角频率错误！未找到引用源。

0满足00B γω= (B6-2)从量子力学观点看来，当电磁场的量子ћ ω0 刚好等于系统M 的两个相邻塞曼能级间的能量差∆E 时，就会发生共振现象。

此时000B g B E B μγω===∆ 或00B γω= (B6-3)其中，eB m e 2=μ12410274.9--⋅⨯=T J ，为波尔磁子。

二. 磁性材料的磁导率和铁磁共振线宽磁学中通常用磁导率μ来表示磁性材料被磁化的难易程度。

在恒定磁场下，μ可用实数表示；在交变磁场下，μ要用复数表示：图B6-1 磁化强度矢量绕外磁场的进动图B6-2 铁磁共振曲线μμμ''-'=i (B6-4)其中实部μ'为铁磁介质在恒定磁场中的磁导率，它决定磁性材料中储存的磁能，虚部μ''反映交变磁场时磁性材料的磁能损耗。

三. 微波（样品）谐振腔截面为a×b (a>b)，长为l 的一段波导管，两端用金属片封闭，为了微波的进入和少量泄露（以便检测），这两片金属片或其中的一片开有小孔（耦合孔）。

铁磁共振

铁磁共振
实验目的 1.观察铁磁共振（FMR）现象。 2.了解谐振腔法观测FMR的基本原理和方法。 3.测量铁氧体YIG小球的FMR线宽∆B及旋磁比γ。
实验理
铁磁共振（Ferromagnetio Resonance—FMR）与核磁共振、电子自选一样，也是喜爱年代研究物质宏观性能和微观结构的有效工具。FMR还是微波铁氧体物理学的基础；它在磁学、固体物理中占有重要的地位。物质的磁性来源于原子磁矩，原子磁矩组要有未满壳层中电子轨道磁矩和电子自旋磁矩所决定。铁磁性物质的磁性来源于未配对电子的自旋磁矩；至于电子轨道磁矩由于受晶格的作用，其方向来变幻不定，不能形成联合磁矩，对外不表现磁性这些已由实验测得的朗德g因子接近于2的事实所证实。
FMR所侧的对象与ESR观测对象相同，亦是未偶自旋电子，隶属电子自旋磁共振。不同的是，在铁磁性物质中，存在着电子自旋之间的强耦合作用所形成的许多喜剧取向一致的微小自发磁化区（约1015个原子）—磁畴，在外磁场的作用需按，个磁畴趋向外磁场方向，表现出很强的磁性，故所用样品很小。观测的FMR现象，反映的更多的是铁磁性物质的宏观性能， FMR现象是样品磁畴的集体体现。
ω0 = γ Br = g
2πµ B Br h … (2)
所代表的阻尼转矩是一个微观能量转化的过程，阻尼的大小反应共振系统能量转化为热运动能量的快慢程度，目前对TD的具体表示式还没有位移正确的写法
2.由于磁导率µ与磁化率χ之间有如下关系：
Χ取复数形式
µ = 1 + 4πχ
（见“磁共振技术基础知识”中“稳定解的讨论”的内容）所以µ也为复数，称为复数磁导率
二、步骤 1检查微波传输线及各连接线，并熟悉各仪器及微波元件的操作使用方法，必要时参阅说明书。 2.掀开微波源电源，进行预热，然后接通素条贯的腔电源，调节反射极电压使微波源输出微波功率。根据样品谐振腔的长度（l=18.20cm），利用 l=pλg/2,令p=8，求出λg，再利用

PB06210495_铁磁共振_2008524112720

实验题目:铁磁共振实验内容:1.用波长表测微波频率。

(1)打开三厘米固体信号发生器，预热半小时；(2)将微波谐振腔的信号输出端接入微安表；(3)调节衰减器，使微安表有一定示数（50μA左右）；(4)调节波长表使微安表读数达到最小值，读取波长表刻度值;(5)重复3，4步六次.2.用非逐点法测I-B曲线：(1)将波长表调离谐振点，将样品放入磁场中心位置；(2)线圈通电;(3)调节励磁电流，找出微安表示数最小的励磁电流;(4)两个方向改变励磁电流大小（励磁电流从小到大，励磁电流从大到小），分别测得两组数据.数据处理:1.实验前测量得微波频率为实验后测量得微波频率为在误差允许的范围内,可认为不变,即实验过程中仪器参数没有改变.2.将励磁电流换算为磁感应强度,用Origin作输出电流与磁感应强度I-B图(换算表由实验室提供,已抄录,见原始数据)上升段:对应图中I=33.59μA有B=280.86mT以及301.87mT 所以ΔB=21.01mT所以下降段:对应图中I=32.78μA有B=282.85mT以及304.17mT 所以ΔB=21.32mT所以综上,有思考题:1. 应保证将铁氧体小球置于谐振腔微波磁场的最大处，其处于相互垂直的稳恒磁场B 和微波磁场H m 中，由此样品与谐振腔构成一个谐振系统，保持微波发生器输出功率恒定。

调解励磁电流时还应只朝一个方向调节。

2. 磁铁应置于使系统处于远离共振的位置。

3. 不可以，应保证将铁氧体小球置于谐振腔微波磁场的最大处。

4. r r I I I I I +=002/12，若取曲线高度一半处对应'I ,则()r I I I +=0'21， 2/1'I I ≥，而B ∆是由'I 或2/1I 对应的B 的差值得来的，故不能从从实测结果曲线中，取曲线高度一半处对应的磁场差作为B ∆。

铁磁共振实验报告

铁磁共振实验报告铁磁共振实验报告引言：在物理学领域中，铁磁共振是一种重要的现象，它在核磁共振成像（MRI）技术中得到了广泛应用。

本实验旨在通过铁磁共振实验，探究其原理和应用。

实验目的：1. 理解铁磁共振的基本原理；2. 掌握铁磁共振实验的操作方法；3. 探究铁磁共振在医学成像中的应用。

实验仪器和材料：1. 铁磁共振实验装置；2. 核磁共振样品；3. 磁场调节器；4. 电源；5. 计算机及相关软件。

实验原理：铁磁共振是指在外加交变磁场作用下，铁磁性物质中的磁矩发生共振现象。

当外加磁场频率与物质的共振频率相等时，磁矩会发生共振，从而产生特定的信号。

实验步骤：1. 将核磁共振样品放置在实验装置中，并调整磁场强度和方向；2. 通过电源提供交变磁场，并逐渐增加频率直到共振发生；3. 通过计算机软件记录和分析共振信号。

实验结果与分析：在实验中，我们观察到了核磁共振样品发生共振的现象。

通过调整磁场强度和频率，我们成功地使样品的磁矩发生共振，并记录到了相应的信号。

根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 铁磁共振是一种基于共振现象的物理现象，它可以应用于核磁共振成像等领域；2. 通过调整磁场强度和频率，可以控制铁磁共振的发生；3. 铁磁共振实验可以通过计算机软件进行数据记录和分析。

实验应用：铁磁共振在医学成像中有着广泛的应用。

核磁共振成像技术利用了铁磁共振原理，通过对人体组织中的核磁共振信号进行采集和分析，可以获得高分辨率的图像，用于诊断和疾病监测。

结论：通过本次铁磁共振实验，我们深入了解了铁磁共振的基本原理和应用。

铁磁共振作为一种重要的物理现象，不仅在科学研究中有着广泛的应用，还在医学成像等领域发挥着重要作用。

铁磁共振报告

实验题目：铁磁共振实验目的：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）的共振线宽和g因子。

实验原理：（略，详见预习报告）实验仪器：微波发生器，隔离器，定向耦合器，晶体检波器，微安计，谐振腔，铁氧体小球，精密衰减器，磁铁，示波器实验步骤：一.谐振频率的测量1.打开微波电源，先预热半个小时左右；2.调节衰减器，使微安表示数为50μA 左右；3.旋转波长计的螺旋测微器，当电流达最小值时，读取螺旋测微器刻度值，重复六次，记录六个刻度值；4.根据刻度值与频率的关系对照表，得到相应的微波频率值，并记录；二.I—B曲线的测量1.将电磁铁连入电路，调节励磁电流从0开始由小到大再由大到小（0~2.5A）变化，分别找到上升和下降电流变化最快的B所对应的I 值（上升两个，下降两个）；2．从零开始在上升的两个点外的区间每隔0.05A读一次电流表示数并记录，在此两点间的区间每隔0.01A读一次电流表示数并记录，（0~2.4A试验中励磁电流最大只可以调到2.4A）；3．从2.5A开始下调励磁电流，在下降两点外的区间每隔0.05A读一次电流表示数并记录，在此两点间的区间每隔0.01A读一次电流表示数并记录（2.4~0A）。

三.用示波器观察共振图像将励磁电流调至使电流表示数最小的位置，此时发生共振，将示波器接入电路，调节示波器，可出现共振图像，观察并记录波形。

四．整理仪器注意先将励磁电流调到零，再关闭电源。

数据处理及误差分析：1.用波长计测微波频率ν得平均微波频率=1/6(8998.4+8999+8998.6+8998.2+8998.6+8998.4)MHz=8998.6 MHz2.用非逐点调谐法测出I-B曲线数据如下表利用origin 作出图像如下：16202428323640444852566064B/mTI/uA(1) 上升曲线由图像得最低点为（339.1, 20.2）最高点 I 0= 55.1uA I r =20.2uA 由I 1/2=2 I 0 I r /( I 0 +I r )得I 1/2=2×55.1×20.2÷(55.1+20.2)uA=29.6uA 做I=29.6得直线与图像交于两点（321.4, 29.6）（343.4, 29.6）△B=343.4-321.4=22 mT B r =(343.4+321.4) /2=322.4 mT 已知2r B πυγ=,结合B g μγ=可知2r B g B πυμ=；查表知:226.58210MeV s -=⨯⋅ ，1115.78810B MeV T μ--=⨯⋅则g 因子99.110788.5104.32210582.6106.899814.32113226g （2）下降曲线由图像得最低点为（335.2, 20.0）最高点I 0= 59.7uA I r =20.0uA 由I 1/2=2 I 0 I r /( I 0 +I r )得I 1/2=2×59.7×20.0÷(59.7+20.0)uA=30.0uA 做I=30.0得直线与图像交于两点（322.6, 30.0）（340.7, 30.0） △B=340.7-322.6=18.1 MHz B r =（322.6+340.7）/2=331.7 MHz 则g 因子94.110788.5107.33110582.6106.899814.32113226g3.用示波器观察共振图像图像如下：图二示波器观察到的共振图像分析：在输入电流固定的情况下，电磁铁产生的磁场磁感应强度固定，简谐磁场叠加在感应磁场上，大小随周期变化，这时就会出现手动调整输入电流时的整个过程所得的图形即李萨如图形，由于磁场大小上升和下降时有剩磁的差别，所以正反向存在差别。

1铁磁共振实验

铁磁共振铁磁共振(FMR)观察的对象是铁磁物质中未偶电子, 因此可以说它是铁磁物质中的电子自旋共振。

1 实验目的使用微波谐振腔方法, 通过观测铁磁共振测定共振线宽、旋磁比、因子和驰豫时间等有关物理量, 认识磁共振的一般特性。

2 实验原理一、铁磁质磁化原理凡是能与磁场发生相互作用的物质叫磁介质。

磁介质放入磁场中, 磁介质将发生磁化, 产生附加磁场, 产生磁性。

磁介质一般分为顺磁介质、抗磁介质和铁磁介质。

① 顺磁介质中产生的附加磁场与外场方向相同, 磁介质中的场要比外场大, ； ② 抗磁介质中产生的附加磁场与外场方向相反, 磁介质中的场要比外场小, ； ③ 铁磁介质中产生的附加磁场与外场方向相同, 但磁介质中的场要远比外场大, 是外场的几百倍到几万倍, 。

磁导率很高是铁磁质的最主要特性。

原子中电子参与两种运动：自旋及绕核的轨道运动, 对应有轨道磁矩和自旋磁矩。

整个分子磁矩是其中各个电子的轨道磁矩和自旋磁矩以及核的自旋磁矩的矢量和（核的自旋磁矩常可忽略）。

从原子结构来看, 铁磁质的最外层电子, 会因电子自旋而产生强耦合的相互作用。

这一相互作用的结果使得许多铁磁质原子的电子自旋磁矩在许多小的区域内整齐地排列起来, 形成一个个微小的自发磁化区, 称为磁畴。

在无外磁场时, 各磁畴的排列是不规则的, 各磁畴的磁化方向不同, 产生的磁效应相互抵消, 整个铁磁质不呈现磁性。

把铁磁质放入外磁场中, 铁磁质中磁化方向与外磁场方向接近的磁畴体积扩大, 而磁化方向与外磁场方向相反的磁畴体积缩小, 以至消失（当外磁场足够强时）, 出现磁畴转向。

二、铁磁共振现象在恒磁场中, 磁导率可用简单的实数来表示x 41πμ+= （1）（是磁化率）, 但当铁磁物质在稳恒磁场和交变磁场的同时作用下时, 由于铁磁质内部结构对磁矩进动的阻抑作用, 铁磁质中的磁感性强度要落后于交变场 , 两者存在相差,其磁导率就要用复数来表示"j 'μμμ+= (2)实部为铁磁性物质在恒定磁场中的磁导率, 它决定磁性材料中贮存的磁能, 虚部则反映交变磁能在磁性材料中的损耗。

7-5铁磁共振

铁磁共振徐雪霞微波铁磁共振（FMR ）是指铁磁介质处在频率为f 的微波电磁场中，当改变外加恒磁场H 的大小时，发生的共振吸收现象。

铁磁共振观察的对象是铁磁介质中的未偶电子，可以说它是铁磁介质中的电子自旋共振。

铁磁共振不仅是磁性材料在微波技术应用上的物理基础，也是研究其它宏观性能与微观结构的有效手段。

一、实验目的1、了解铁磁共振（FMR ）的基本原理和实验方法。

2、通过测定多晶铁氧体YIG 小球的磁共振谱线，求出共振线宽、朗德因子和弛豫时间.3、观察单晶铁氧体YIG 小球的磁共振谱线（选做）.二、实验原理由磁学理论可知，物质的铁磁性主要来源于原子或离子在未满壳层中存在的非成对电子自旋磁矩。

一块宏观的铁磁体包括许多磁畴，在每一个磁畴中，自旋磁矩平行排列产生自发磁化，但各个磁畴之间的取向并不完全一致，只有在外加饱和磁场的作用下，铁磁体内部的所有自旋磁矩才趋向同一方向，并围绕着外磁场方向作进动，这时的总磁矩或磁化强度可用M 表示。

其进动方程和进动频率可分别写为：⎪⎭⎪⎬⎫=⨯-=H H M M γωγ)(dt d （1）式中mc ge 2=γ为旋磁比，由于铁磁性反映了电子自旋磁矩的集体行为，取电子的朗德因子g =2。

上述情况未考虑阻尼作用。

在外加恒磁场作用下，磁矩M 绕H 进动不会很久，因为磁介质内部有损耗存在，实际上铁磁物质的自旋磁矩与周围环境之间必定存在着能量的交换，与晶格或邻近的磁矩存在着某种耦合，使磁化强度矢量M 的进动受到阻力，绕着外磁场进动的幅角θ会逐渐减小。

则M 最终趋近磁场方向，这个过程就是磁化过程，磁性介质所以能被磁化，就说明其内部有损耗，如果要维持其进动，必须另外提供能量。

因此一般来说外加磁场由两部分组成：一是外加恒磁场H , 二是交变磁场h （即微波磁场）。

显然，此时系统从微波磁场吸收的全部能量恰好补充铁磁样品通过某种机制所损耗的能量。

这正是铁磁共振可以用来研究铁磁材料的宏观性能和微观机制之间关系的物理基础。

铁磁共振_

铁磁共振实验原理：铁磁共振一般是在微波频率下进行（波长为3cm 左右）。

将铁磁物质置于微波磁场中，它的微波磁感应轻度B m 可表示为B 0μ=m μ⋅ij H m （1） μ0为真空中的磁导率，μij 称为张量磁导率。

μij =⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡-1000μμjk jk（2） μ、k 称为张量磁导率的元素'''μμμj -= （3） '''jk k k -= （4）当外加稳恒磁场B 时，μ、k 的实部和虚部随B 的变化曲线如图 2.3.2-1。

μ’、k’在γω/0=r B 处数值和符号都剧烈变化，称为色散。

μ’’、k’’在γω/0=r B 处达到极大值，称为共振吸收，此现象即为铁磁共振。

这里ω0为微波磁场的角频率，γ为铁磁物质的旋磁比。

μ’’决定铁磁物质磁能的损耗，当γω/00==B B 时，磁损耗最大，常用共振吸收线宽B ∆来描述铁磁物质的磁损耗大小。

B ∆的定义如图2.3.2-2，它是μ’’/2处对应的磁场间隔，即半高宽度，它是磁性材料性能的一个重要参数。

研究它，对于研究铁磁共振的机理和磁性材料的性能有重要意义。

铁磁共振的宏观唯象理论的解释是，认为铁磁性物质总磁矩M 在稳恒磁场B 的作用下，绕B 进行，进动角频率B γω=，由于内部存在阻尼作用，M 的进动角会逐渐减小，逐渐趋于平衡方向，即B 的方向而被磁化。

当进动频率等于外加微波磁场H m 的角频率ω0时，M 吸收微波磁场能量，用以克服阻尼并维持进动，此时即发生铁磁共振。

铁磁物质在γω/0=r B 处呈现共振吸收，只适合于球状样品和磁晶各向异性较小的样品。

对于非球状样品，铁磁物质在稳恒磁场和微波磁场的作用下磁化，相应的会在内部产生所谓退磁场，从而使共振点发生位移，只有球状样品，退磁场对共振点没有影响。

另外，铁磁物质在磁场中被磁化的难易程度随方向而异，这种现象称为磁晶各向异性，它等效于一个内部磁场，也会使共振点发生位移，对于单晶样品，实验时，要先作晶轴定向，使易磁化方向转向稳恒磁场方向。