Вибрационный магнитометр - Vibrating-sample magnetometer

Схема VSM
Настройка VSM

Вибрационный магнитометр (ВСМ) (также упоминается как магнитометр Фонера) представляет собой научный прибор , который измеряет магнитные свойства на основе закона индукции Фарадея. Саймон Фонер из лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института изобрел VSM в 1955 году и сообщил об этом в 1959 году. Также об этом упоминали GW Van Oosterhout и PJ Flanders в 1956 году. Сначала образец помещается в постоянное магнитное поле, и, если образец является магнитным, он выравнивается. его намагниченность внешним полем. Магнитный дипольный момент образца создает магнитное поле , которое изменяется в зависимости от времени, когда образец перемещается вверх и вниз. Обычно это делается с помощью пьезоэлектрического материала. Переменное магнитное поле индуцирует электрическое поле в катушках датчика VSM. Ток пропорционален намагниченности образца - чем больше индуцированный ток, тем больше намагниченность. В результате обычно записывается кривая гистерезиса , и оттуда мы можем вывести магнитные свойства измеряемого образца.

Идея вибрирующего образца пришла из магнитометра с вибрирующей катушкой Д. О. Смита .

Типичный обзор VSM

Части типичной установки VSM

Упрощенная схема VSM
  • Электромагнит с активным охлаждением / блок питания
  • Усилитель звука
  • Шасси управления
  • Метр
  • Компьютерный интерфейс
  • Сенсорные катушки
  • Вибровозбудитель с держателем образца
  • Зонд Холла (опционально)

Пример рабочей процедуры:

  1. Установка образца в держатель образца
  2. Включение системы VSM
  3. Запустите компьютерное программное обеспечение для инициализации системы.
  4. Откалибруйте систему
  5. Оптимизируйте систему для M
  6. Калибровка синхронизирующего усилителя
  7. Снимайте измерения и записывайте данные

Условия эффективности VSM

  1. Магнитное поле должно быть достаточно сильным, чтобы полностью пропитать образцы (иначе будут проведены неточные измерения).
  2. Магнитное поле должно быть однородным по всему пространству образца (в противном случае добавление градиентов поля вызовет силу, которая снова изменит вибрацию, что приведет к неточным результатам.

Важность приемных катушек

Это позволяет VSM максимизировать индуцированный сигнал, уменьшать шум, давать широкую седловую точку, минимизировать объем между образцом и электромагнитом для достижения более однородного магнитного поля в пространстве образца. Конфигурация катушек может варьироваться в зависимости от типа исследуемого материала.

Отношение к физике

VSM основан на законе индукции Фарадея с обнаружением ЭДС, задаваемой формулой , где N - количество витков провода, A - площадь и угол между нормалью катушки и полем B. Однако N и A часто не нужны, если VSM правильно откалиброван. Изменяя силу электромагнита с помощью компьютерного программного обеспечения, внешнее поле изменяется от высокого к низкому и обратно к высокому. Обычно это автоматизируется с помощью компьютерного процесса, и цикл данных распечатывается. Электромагнит обычно прикреплен к вращающемуся основанию, чтобы можно было проводить измерения в зависимости от угла. Внешнее поле прикладывается параллельно длине образца, и вышеупомянутый цикл распечатывает петлю гистерезиса . Затем, используя известную намагниченность калибровочного материала и объем провода, сигнал напряжения высокого поля может быть преобразован в единицы эмуляции, что полезно для анализа.

Преимущества и недостатки

Точность VSM довольно высока даже среди других магнитометров и может быть порядка ~ emu. Кроме того, VSM позволяют испытывать образец под разными углами относительно его намагниченности, позволяя исследованиям минимизировать влияние внешних воздействий. Однако VSM не очень хорошо подходят для определения контура намагничивания из-за размагничивающих эффектов, создаваемых образцом. Кроме того, VSM страдают от температурной зависимости и не могут использоваться на хрупких образцах, которые не могут подвергаться ускорению (из-за вибрации).

Рекомендации

Смотрите также