铁磁共振 PPT课件
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通过右图的表格作图可 以得出共振线宽，g因子：
B 312 278 34 mT
I(A) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90
I(μ A) 53.5 53.2 53.4 53.9 54.0 54.1 54.1 54.2 54.3 54.5 54.6 54.7 54.7 54.7 54.4 54.5 54.2 54.1 54.0 54.0 53.8 53.5 53.2 52.8 52.3 52.0 51.4 50.8 50.4 50.1
为旋磁比，为约化普朗可常数， B 为 其中：
稳恒外磁场。
——经典解释续
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 h (2) 其中： 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： （3） h B (4) 2 B 低能级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。
它能测量微波铁氧体的共振线宽、张量磁化率、
饱和磁化强度、居里点等重要参数。 该项技术在微波铁氧体器件的制造、设计等方 面有着重要的应用价值。
二、实验目的
了解铁磁共振的基本原理，观察铁磁共振
现象；
测量微波铁氧体的铁磁共振线宽；
测量微波铁氧体的g因数
注:铁磁共振研究铁原子中电子的磁共振现象
三、实验原理——概念介绍
，同时读微 I励 ( A )
I励
，根据转换表将励磁电流值 I 检 (A ) 曲线。据曲线求 I 检 -B (对应 Br
最 I检 ( A)
2 B
B g
六、实验注意事项
1.注意测量微波频率后，应将波长表的螺旋测 微器旋过一定大小使微安表回到初始大小； 2.测量 I检 B 曲线时，应注意在 I检 达到最小时 周围应多记录几个数据点。
2 P0 Pr P 1/ 2 P0 Pr
P r
B1/ 2 Br B1/ 2
B
B
而检波电流 I 检 与 成正比关系，所以用 I 检 代替 P出 即可。
P 出
Fig.2 B与P的关系曲线
四、实验仪器
Fig.3 微波铁磁共振实验原理系统图
五、实验内容和步骤-1
1. 测微波频率：
调节固体微波信号源的频率，使其与谐振腔共振。 调节衰减器，使微安表有50μA的指示。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
1. 磁共振：具有磁矩的物质，在恒定磁场作用下对电磁 辐射能的共振吸收现象。磁共振吸收谱在射频和微波波 段范围内，是物质的整个电磁波谱中的长波区域。
2. 铁磁共振：铁磁物质在一定的外加恒定磁场和一定频
率的微波磁场中当满足共振条件时产生强烈吸收共振的 现象。 3. 铁氧体：铁、其他金属物质等元素与氧的化合物
磁性物体的磁化率定义为磁化强度矢量于其 内部磁场强度矢量之比。当磁性体受到恒磁场与微 波磁场共同作用时，微波磁化率为一张量。对于椭 球形样品，且恒磁场沿椭球体主轴方向时，张量磁 化率的表达式为： X iX a 0 （7） iX a X 0 0 0 0
——原理概述
在稳恒磁场 B 作用下, 绕 M 作进动,角频率为 B ,由于内部存在阻 铁磁物质总磁矩
M
M
尼作用,
进动角逐渐减小,当进动角频率等于
M
外加微波磁场角频率 0 时,
吸收其能量用以
维持进动,此时即发生铁磁共振。
——量子解释
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（塞曼分裂），分裂后两能级间的能量中心
提纲
一、背景介绍 二、实验目的 三、实验原理 四、实验仪器 五、实验内容与步骤 六、注意事项 七、思考题 八、实验数据表格
一、背景介绍
铁磁共振是于20世纪40年代发展起来的一种研
究物质宏观性能和微观结构的重要实验手段。它利用 磁性物质从微波磁场中强烈吸收能量的现象，与核磁 共振、顺磁共振一样在磁学和固体物理学研究中占有 重要地位。
X
与 X a 都为复数。其中
X X ' iX "
（8）
——共振线宽概念续
X " 与恒磁场 B 间有如下图所示的关系：
X"
" Xm
1 " Xm 2
B
O
B1/ 2 Br
B1/ 2
B
Fig.1 共振线宽用 B 表示
——共振线宽测量
利用传输式谐振 腔输出功率随恒定磁 P 场的变化关系来确定。 如采用非逐点协调， P1/ 2 利用右图并根据
磁共振的实现方法
为了满足共振条件，通常以两种方式实现： 固定v改变B，这种方法称为扫场法； 固定B改变v，这种方法称为扫频法。
B
2 0 / B0
B(t)=B0
B(t)
v
0 B0 / 2
v(t)=v0
v(t)
共振吸收信号
共振吸收信号
扫场法
t
扫频法
t
——各物理量关系
旋磁比、玻尔磁子、光谱分裂因子之间有如下的关 系：
B g
而玻尔磁子为
B
(5)
e 2m
(6)
铁磁共振实际上是铁原子中电子的自旋顺磁共振， 因此需用微波（约9GHZ）来提供电子跃迁所需要的能量。
（本实验中我们固定微波频率，通过改变外加恒定磁场的磁感应强 度来改变电子能级间距，观察示波器信号变化来判断共振点处的磁感 应强度）
——共振线宽概念
的关系对照表，得微波频率值。旋转波长表的螺旋测
微器，使微安表回到约50μA的指示。
-2
2. 测I—B曲线： 旋开谐振腔上的样品盒旋钮，小心放入样品。 将波导有样品的部分放入永磁铁的中心部分。逐渐
加大励磁电流，记取励磁电流值
安表的读数 半高宽 小值)，和 转换为磁感应强度值 ，作B ，谐振点磁感应强度 B 因子。 g
七、思考题
本实验是怎样测量磁损耗的？ 如何精确消除频散效应？实验中是如何处 理频散效应的？
八、实验数据表格
1.测微波频率
测量次数 刻度值（mm） 1 2.962 2 2.963 3 2.961 4 2.962
刻度平均值：2.962mm
对应频率：ν = 9006MHz
——2求共振线宽 和g因子
B 312 278 34 mT
I(A) 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90
I(μ A) 53.5 53.2 53.4 53.9 54.0 54.1 54.1 54.2 54.3 54.5 54.6 54.7 54.7 54.7 54.4 54.5 54.2 54.1 54.0 54.0 53.8 53.5 53.2 52.8 52.3 52.0 51.4 50.8 50.4 50.1
为旋磁比，为约化普朗可常数， B 为 其中：
稳恒外磁场。
——经典解释续
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 h (2) 其中： 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： （3） h B (4) 2 B 低能级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。
它能测量微波铁氧体的共振线宽、张量磁化率、
饱和磁化强度、居里点等重要参数。 该项技术在微波铁氧体器件的制造、设计等方 面有着重要的应用价值。
二、实验目的
了解铁磁共振的基本原理，观察铁磁共振
现象；
测量微波铁氧体的铁磁共振线宽；
测量微波铁氧体的g因数
注:铁磁共振研究铁原子中电子的磁共振现象
三、实验原理——概念介绍
，同时读微 I励 ( A )
I励
，根据转换表将励磁电流值 I 检 (A ) 曲线。据曲线求 I 检 -B (对应 Br
最 I检 ( A)
2 B
B g
六、实验注意事项
1.注意测量微波频率后，应将波长表的螺旋测 微器旋过一定大小使微安表回到初始大小； 2.测量 I检 B 曲线时，应注意在 I检 达到最小时 周围应多记录几个数据点。
2 P0 Pr P 1/ 2 P0 Pr
P r
B1/ 2 Br B1/ 2
B
B
而检波电流 I 检 与 成正比关系，所以用 I 检 代替 P出 即可。
P 出
Fig.2 B与P的关系曲线
四、实验仪器
Fig.3 微波铁磁共振实验原理系统图
五、实验内容和步骤-1
1. 测微波频率：
调节固体微波信号源的频率，使其与谐振腔共振。 调节衰减器，使微安表有50μA的指示。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
1. 磁共振：具有磁矩的物质，在恒定磁场作用下对电磁 辐射能的共振吸收现象。磁共振吸收谱在射频和微波波 段范围内，是物质的整个电磁波谱中的长波区域。
2. 铁磁共振：铁磁物质在一定的外加恒定磁场和一定频
率的微波磁场中当满足共振条件时产生强烈吸收共振的 现象。 3. 铁氧体：铁、其他金属物质等元素与氧的化合物
磁性物体的磁化率定义为磁化强度矢量于其 内部磁场强度矢量之比。当磁性体受到恒磁场与微 波磁场共同作用时，微波磁化率为一张量。对于椭 球形样品，且恒磁场沿椭球体主轴方向时，张量磁 化率的表达式为： X iX a 0 （7） iX a X 0 0 0 0
——原理概述
在稳恒磁场 B 作用下, 绕 M 作进动,角频率为 B ,由于内部存在阻 铁磁物质总磁矩
M
M
尼作用,
进动角逐渐减小,当进动角频率等于
M
外加微波磁场角频率 0 时,
吸收其能量用以
维持进动,此时即发生铁磁共振。
——量子解释
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（塞曼分裂），分裂后两能级间的能量中心
提纲
一、背景介绍 二、实验目的 三、实验原理 四、实验仪器 五、实验内容与步骤 六、注意事项 七、思考题 八、实验数据表格
一、背景介绍
铁磁共振是于20世纪40年代发展起来的一种研
究物质宏观性能和微观结构的重要实验手段。它利用 磁性物质从微波磁场中强烈吸收能量的现象，与核磁 共振、顺磁共振一样在磁学和固体物理学研究中占有 重要地位。
X
与 X a 都为复数。其中
X X ' iX "
（8）
——共振线宽概念续
X " 与恒磁场 B 间有如下图所示的关系：
X"
" Xm
1 " Xm 2
B
O
B1/ 2 Br
B1/ 2
B
Fig.1 共振线宽用 B 表示
——共振线宽测量
利用传输式谐振 腔输出功率随恒定磁 P 场的变化关系来确定。 如采用非逐点协调， P1/ 2 利用右图并根据
磁共振的实现方法
为了满足共振条件，通常以两种方式实现： 固定v改变B，这种方法称为扫场法； 固定B改变v，这种方法称为扫频法。
B
2 0 / B0
B(t)=B0
B(t)
v
0 B0 / 2
v(t)=v0
v(t)
共振吸收信号
共振吸收信号
扫场法
t
扫频法
t
——各物理量关系
旋磁比、玻尔磁子、光谱分裂因子之间有如下的关 系：
B g
而玻尔磁子为
B
(5)
e 2m
(6)
铁磁共振实际上是铁原子中电子的自旋顺磁共振， 因此需用微波（约9GHZ）来提供电子跃迁所需要的能量。
（本实验中我们固定微波频率，通过改变外加恒定磁场的磁感应强 度来改变电子能级间距，观察示波器信号变化来判断共振点处的磁感 应强度）
——共振线宽概念
的关系对照表，得微波频率值。旋转波长表的螺旋测
微器，使微安表回到约50μA的指示。
-2
2. 测I—B曲线： 旋开谐振腔上的样品盒旋钮，小心放入样品。 将波导有样品的部分放入永磁铁的中心部分。逐渐
加大励磁电流，记取励磁电流值
安表的读数 半高宽 小值)，和 转换为磁感应强度值 ，作B ，谐振点磁感应强度 B 因子。 g
七、思考题
本实验是怎样测量磁损耗的？ 如何精确消除频散效应？实验中是如何处 理频散效应的？
八、实验数据表格
1.测微波频率
测量次数 刻度值（mm） 1 2.962 2 2.963 3 2.961 4 2.962
刻度平均值：2.962mm
对应频率：ν = 9006MHz
——2求共振线宽 和g因子