Вибрационный магнитометр - Vibrating-sample magnetometer
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
- 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:
- Установка образца в держатель образца
- Включение системы VSM
- Запустите компьютерное программное обеспечение для инициализации системы.
- Откалибруйте систему
- Оптимизируйте систему для M
- Калибровка синхронизирующего усилителя
- Снимайте измерения и записывайте данные
Условия эффективности VSM
- Магнитное поле должно быть достаточно сильным, чтобы полностью пропитать образцы (иначе будут проведены неточные измерения).
- 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).