磁力计的类型

时间:2023-11-27
  标量磁力计
  标量磁力计可以测量磁场的数值。每种类型都基于不同的物理现象:
  霍尔效应:感应施加磁场时电导体上感应的电压,可完美用于测量磁场
  质子进动 (PPM): 利用核磁共振测量磁场中质子的共振,测量线圈中由于其重新定向而感应的电压
  Overhauser:类似于霍尔效应和质子进动磁力计,但使用射频信号来极化电子自旋
  用于地球物理应用的 Overhauser 磁力计。图片由Gem System提供
  矢量磁力计
  感应式:将样品置于变化的磁场中后,通过测量某些检测线圈中感应的电流来测量某些粒子的偶极矩

  磁通门:由具有至少两个线圈绕组的磁环磁芯组成:驱动绕组和感应绕组

  磁通门磁力计绕组。图片由伦敦帝国理工学院提供
  霍尔效应: 产生与磁场成正比的电压并提供有关其模数和方向的信息;广泛用于传感应用而不是用于表征磁性材料

  微机电系统 (MEMS):使用光学手段在微观尺度上检测谐振结构的运动

  梯度磁力计
  尽管每个梯度磁力计都略有不同,但每个梯度磁力计的元件大致相同。首先,他们需要一个设备来产生已知的磁场,该磁场可以是交变的,也可以是恒定的。其次,梯度磁力计需要交变梯度场源。,它们还需要电子或光学手段来检测和测量合力。
  它们还都具有谐振操作,因此当达到幅度时,磁性样品会围绕其谐振频率移动。
  磁力计的另一个相关方面是磁场的方向。在一些磁力计中,例如 Zijlstra 磁力计,交变磁场和直流磁场都是垂直排列和定向的。相比之下,在 Foner 的磁力计中,样品垂直于磁场振动,这降低了必要设置的复杂性。
  振簧磁力计
  Zijlstra于1970年推出了台交替梯度磁力计。它的目的是克服以前磁力计的局限性,测量磁性材料的完整磁滞曲线。
  簧片磁力计由一根细线组成,其末端附有一个待表征的相当小的样本。有两个线圈反向串联或差分耦合,以产生场梯度。该场在样品上产生力,从而使簧片振动。由于运动非常微妙,因此频率设置为等于簧片的机械共振,因此运动被放大并且更容易检测。使用显微镜和频闪灯观察簧片的运动。当通过线圈的电流恒定时,磁场也恒定;我们测量的运动与样品的磁矩成正比。
  Zijlstra 磁力计与以前的磁力计显着的区别是灵敏度以及完全表征磁性材料的能力。为了进行完整的磁性表征,样品需要非常小以避免缺陷,问题是能够表征微米尺寸样品的磁力计只能表征一些磁特性,例如剩磁或磁化率,而不能表征完整的磁滞循环。
  振动样品磁力计 (VSM)
  大多数测量磁矩的设备都有一个与产生交变磁场的线圈水平对齐的检测线圈。
  振动样品磁力计 (VSM)由 Foner 于 1959 年发明,引入了样品运动垂直于施加磁场的新颖性。福纳降低了设置的复杂性,避免了对磁铁的硬修改。
  组合式交变磁场磁强计
  第三类磁力计结合了前面磁力计的特点;它们是所谓的组合磁力计。他们仍然使用两个磁场;然而,它们不是仅应用一个交变场和另一个恒定场,而是应用两个交变场。与仅限于直流场的 VSM 或其他磁力计相比,的优点是可以在交流和直流条件下表征样品。
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