南京南大儀器有限公司
已認(rèn)證
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一. 概述:
作為物質(zhì)(特別是鐵磁性材料)內(nèi)稟磁性檢測的通用設(shè)備,振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)因其投資小、堅(jiān)固耐用,特別是運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用極低等顯著優(yōu)點(diǎn)而被世界各國廣泛運(yùn)用于科研、教學(xué)和生產(chǎn)檢測等眾多領(lǐng)域,為人類的科技進(jìn)步作出了巨大貢獻(xiàn)。其工作原理大體如圖所示。
其中,驅(qū)動(dòng)元w的功率輸出饋給振動(dòng)子v,以使振桿p帶動(dòng)被外磁化場He磁化了的樣品s做小幅正弦式上下振動(dòng),探測線圈C所“感知”到的樣品s的信號(hào)電壓輸出饋給相關(guān)接受放大系統(tǒng)(-K)。磁場探測單元G的輸出VH與(-K)放大單元的輸出VJ同相位地一并饋給數(shù)據(jù)處理單元D。從而當(dāng)He變化一個(gè)周期后,D即可繪出樣品s的J-He曲線,此處的J定義為樣品s的總磁矩,即J=MV=σm,其M、V、σ、m分別表示樣品s的磁化強(qiáng)度,體積,比(質(zhì)量)磁化強(qiáng)度及質(zhì)量。D所處理的是兩路電壓信號(hào),即(-K)一路代表磁矩而G一路代表相對應(yīng)的外磁化場He,因此必須特別注意*后繪制出的J-He曲線(或M-He、σ-He)未必能正確表示所測樣品s的磁特性,因?yàn)閂SM為開磁路測量,其所記錄的磁化場He未必就是樣品s的內(nèi)磁場,要想得到s的真實(shí)磁化強(qiáng)度與內(nèi)磁場Hi的函數(shù)關(guān)系,必須將所測得的He轉(zhuǎn)化成Hi,并將所測J-He曲線轉(zhuǎn)化成J-Hi曲線——此曲線才是樣品s的真實(shí)特性。要做到這點(diǎn),就必須預(yù)知樣品s的在He方向上的退磁因子N,利用Hi=He-NM關(guān)系逐點(diǎn)求出與(MHe)相對應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)(MHi),從而繪成M-Hi(或J-Hi)曲線,并可利用B=Hi+4πM的關(guān)系式繪制出技術(shù)參量B-Hi曲線,由此曲線求得諸如硬磁材料樣品s的剩磁Br、矯頑力BHc、**磁能級(jí)(BHi)max等磁學(xué)量。要做到以上幾點(diǎn),關(guān)鍵是要知道s在被測方向上的N,而這在一般情況下是辦不到的。通常在旋轉(zhuǎn)橢球體及其退化形式如球形、薄膜形、線形等特殊形狀的樣品時(shí),方能夠用VSM準(zhǔn)確測出內(nèi)稟磁性與內(nèi)磁化場的函數(shù)關(guān)系,并可由此關(guān)系推演出有關(guān)技術(shù)參量(即B-Hi)。從此點(diǎn)也可說VSM的**功能是測材料的飽和磁化強(qiáng)度,不提先決條件而夸大VSM功能的宣傳內(nèi)容都是不可取的。
VSM有一項(xiàng)衡量其水平高低的主要技術(shù)指標(biāo):**靈敏度。此數(shù)值應(yīng)指在特定條件下(主要是指磁極與樣品的距離以及外磁化場He的大小)該設(shè)備所能探測到的樣品*小信號(hào),即小于此數(shù)值的信號(hào)將被淹沒在背景噪音中而無法檢測出。
一般而論,磁極間距越小,磁極越靠近樣品,靈敏度將越高,但隨之而來的則導(dǎo)致磁場鞍部區(qū)變窄,測試結(jié)果的重復(fù)性降低,不可靠性增大,這是我們不希望出現(xiàn)的現(xiàn)象..而要改變此情況,就必須將檢測線圈間距增加(即磁極間距增大),但此時(shí)將導(dǎo)致**靈敏度的下降。因此,被測信號(hào)的可信賴度與系統(tǒng)的**靈敏度是互相矛盾的,單強(qiáng)調(diào)一方面顯然是不恰當(dāng)?shù)摹A硗?,較小的磁極間距無法作變溫測量。我廠產(chǎn)品的磁極間距為50mm,檢測線圈間距為30mm,常溫與高、低溫測量都是在此條件下進(jìn)行,這既保證了測試結(jié)果的可靠性,又保證了具有足夠高的靈敏度(3-6×10-5emu)。
下圖是我廠產(chǎn)品中檢測線圈間距與**靈敏度間的實(shí)測結(jié)果:
He越大則可能導(dǎo)致背景噪音增大從而**靈敏度下降,這實(shí)際上是磁場電源質(zhì)量好壞的一種體現(xiàn)。我廠產(chǎn)品的**靈敏度測試條件是在額定**磁場的80%內(nèi)測量。
故而,凡不提前提條件而僅表述VSM的**靈敏度,是有誤導(dǎo)使用者之嫌。另外,**靈敏度是以背景噪音的尺度來衡量的,因而,對噪音的標(biāo)度方法不同(采用均方值?峰-峰值?),即使是同一設(shè)備,其結(jié)果也不同。我單位采用的是峰-峰值標(biāo)度方法。
二.本廠生產(chǎn)的VSM型式規(guī)格:
1.低場型(LH型)
利用無鐵芯線圈對產(chǎn)生磁化場,**值為±400 Oe;無觸點(diǎn)平滑過零自動(dòng)掃描電源,有手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作模式,在自動(dòng)狀態(tài)下可以人為控制掃描速度。特點(diǎn)為無電磁鐵型的剩磁效應(yīng),操作空間大,磁場均勻空間廣,特別適合特軟磁性薄膜的測量工作。由于其探頭可隨時(shí)移出工作區(qū),因而可適合特軟薄膜磁電阻效應(yīng)的測量。(諸如GMR、TMR、AMR、鐵磁/反鐵磁交換偏置效應(yīng)等的研究工作)。
由于其投資少,還特別適合高年級(jí)學(xué)生及研究生的實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作。
技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn):Hmax=±400 Oe,在此范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)、且不用高斯計(jì)檢測磁場。樣品所處空間位置可由振動(dòng)頭三維調(diào)節(jié),故極易將樣品置于**工作點(diǎn),**靈敏度3~6×10-5emu(探測線圈間距30mm時(shí));探測線圈間距可人為隨時(shí)調(diào)整,以適用不同需要。由于探測線圈可方便地移離工作區(qū)而將均勻磁場區(qū)出空,故在配以磁電阻測量單元時(shí),可方便地進(jìn)行MR的檢測工作,可作教學(xué)設(shè)備。配以兩路數(shù)據(jù)處理單元以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)曲線的觀察、記錄和保存;可配變溫裝置以實(shí)現(xiàn)變溫測量。
銷售記錄
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深圳大學(xué) | 石油大學(xué) | 浙江師范大學(xué) |
中國科技大學(xué) | 山西師大 |
2.電磁鐵型(HH型)
電磁鐵配以可調(diào)大功率自動(dòng)掃描電源以獲取所需外磁化場,樣品驅(qū)動(dòng)單元直接架設(shè)在電磁鐵磁軛上以實(shí)現(xiàn)造型的美觀化,且可調(diào)節(jié)樣品的任意被測方向,以實(shí)現(xiàn)各向異性的檢測需求。磁場強(qiáng)度及靈敏度檔次可由用戶自行決定。
技術(shù)規(guī)格及特點(diǎn):
1、磁化場由電磁鐵和高穩(wěn)定度、低紋波系數(shù)的自動(dòng)平滑過零掃描電源聯(lián)合提供,同時(shí),電源設(shè)有手動(dòng)調(diào)節(jié)模式,可設(shè)置在所需穩(wěn)恒磁場的恒流狀態(tài)下測量;在自動(dòng)掃描模式狀態(tài),能在設(shè)定的磁化場范圍內(nèi),通過選定的掃描速度而實(shí)現(xiàn)在該磁場范圍內(nèi)的自動(dòng)掃描。目前,**磁場強(qiáng)度有2×104Oe、1.5×104Oe、1×104Oe等可供選擇;
2、振動(dòng)頭(即前述的V)可在三維方向調(diào)節(jié)振桿(P)的位置,因而可將樣品(s)置于**工作點(diǎn)。
3、磁場大小由多檔高斯計(jì)直接測量,其表頭直接顯示實(shí)際磁場大小并將相應(yīng)信號(hào)饋給數(shù)據(jù)處理單元,以實(shí)現(xiàn)與磁矩測量單元一 一對應(yīng)的實(shí)時(shí)數(shù)字化記錄。
4、檢測線圈由相應(yīng)機(jī)構(gòu)緊壓在兩極面上,其檢測線圈**間距為30mm,以保證該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)變溫測量。且可隨時(shí)取下檢測線圈以讓出**的可利用磁場空間作其他用處(如MR測量等)。磁矩測量信號(hào)和與其對應(yīng)的其他信號(hào)(磁場、溫度等)可通過電腦化X-Y記錄儀實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理。
在上述檢測線圈間距以及磁化場≤104Oe的情況下,背景噪音峰-峰值(即**靈敏度)優(yōu)于3~6×10-5emu,本廠也可根據(jù)客戶需求,提供價(jià)格較便宜的高場、更高靈敏度但非變溫型VSM
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臺(tái)州學(xué)院 | 濰坊學(xué)院 | 平壤大學(xué) |
電子部14所 | 電子部9所 | 長沙礦冶研究院 |
正在調(diào)試單位:南京工業(yè)大學(xué)
正在制造單位:安徽工業(yè)大學(xué)、集美大學(xué)
三、選配件
1、薄膜磁電阻測量系統(tǒng):采用差值法測量MR以實(shí)現(xiàn)△R/R≤0.1%的高靈敏測量;樣品夾具可帶動(dòng)樣品做360o轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)不同方向上的MR觀察,特別適合配在本場生產(chǎn)的LH型VSM上。
2、變溫裝置;
①高溫-采用鉑絲作為發(fā)熱元件,水體冷卻以保證在**600℃的情況下爐體外表仍為室溫,有效地保護(hù)VSM的檢測線圈不受到傷害,且不致產(chǎn)生因檢測線圈所處溫度不同導(dǎo)致的定標(biāo)常數(shù)的變化。此系統(tǒng)采用手控調(diào)節(jié)的方法,以保證在導(dǎo)入爐體后,VSM整體靈敏度不出現(xiàn)下降的現(xiàn)象。以上兩點(diǎn)有效地克服了高溫測量時(shí)所出現(xiàn)的一些通病,可作為居里溫度(可自動(dòng)記錄)和內(nèi)稟磁性隨溫度變化規(guī)律的檢測。
?、诘蜏亍蓪?shí)現(xiàn)室溫至77oK的溫控測量。
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