铁磁共振 预习
实验十八铁磁共振讲义
实验十八 铁磁共振（FMR)在现代,铁磁共振也和顺磁共振、核磁共振……等一样是研究物质宏观性能和微观结构的有效手段.铁磁共振在磁学乃至固体物理学中都占有重要地位，它是微波铁氧体物理学的基础。
而微波铁氧体在雷达技术和微波通讯方面都已获得重要应用。
早在1935年著名苏联物理学家兰道（л·д·лaHдay )等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性。
十几年后超高频技术发展起来，才观察到铁磁共振现象。
多晶铁氧体最早的铁磁共振实验发表于1948年，以后的工作则多采用单晶样品，这是因为多晶样品的共振吸收线较宽，又非洛仑兹分布，也不对称；并在许多样品中出现细结构.单晶样品的共振数据易于分析，不仅普遍被用来测量g 因子、共振线宽及弛豫时间，而且还可以测量磁晶各向异性参量. 【实验目的】1。
熟悉微波信号源的组成和使用方法，学习微波装置调整技术。
2。
了解铁磁共振的基本原理，学习用谐振腔法观测铁磁共振的测量原理和实验条件. 3.测量微波铁氧体的铁磁共振线宽；测量微波铁氧体的g 因子。
【实验仪器】DH800A 型微波铁磁共振实验系统和示波器等。
【实验原理】 1。
铁磁共振铁磁物质的磁性来源于原子磁矩，一般原子磁矩主要由未满壳层电子轨道磁矩和电子自旋磁矩决定。
在铁磁性物质中，电子轨道磁矩受晶场作用，其方向不停地在变化，不能产生联合磁矩，对外不表现磁性,故其原子磁矩来源于未满壳层中未配对电子的自旋磁矩。
但是,铁磁性物质中电子自旋由于交换作用形成磁有序,任何一块铁磁体内部都形成许多磁矩取向一致的微小自发磁化区(约个原子）称为“磁畴”，平时“磁畴"的排列方向是混乱的，所以在未磁化前对外不显磁性，在足够强的外磁场作用下，即可达到饱和磁化,引用磁化强度矢量M ,它表征铁磁物质中全体电子自旋磁矩的集体行为，简称为系统磁矩M .处于稳恒磁场B 和微波磁场H 中的铁磁物质，它的微波磁感应强度H 可表示为0b=ij H μμ （1）ij μ称为张量磁导率,0μ为真空中的磁导率.,10000⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧-=μμμjKjKij （2）μ、K 称为张量磁导率的元素.=-j μμμ'''=K -jK K ''' （3）μ、K 的实部和虚部随B 的变化曲线如图1(a 、b ）图1 a 实部变化曲线 b 虚部变化曲线μ'、K '在0B γωγ=处的数值和符号都剧烈变化称为色散.μ''、K ''在0ωγ处达到极大值称为共振吸收，此现象即为铁磁共振.这里0ω为微波磁场的旋转频率，γ为铁磁物质的旋磁比.g h B⋅=πμγ2 （4)上式中:2419.2741102B eeJ T m μ--==⨯⋅，称为玻尔磁子,346.626210h J s -=⨯⋅，是普朗克常数.μ''定义为铁磁物质能的损耗，微波铁磁材料在频率为0f 的微波磁场中,当改变铁磁材料样品上的稳恒磁场B 时，在满足00B B ωγ==时，此时磁损耗最大，常用共振吸收线宽ΔB 来描术铁磁物质的磁损耗大小。
顺磁共振与核磁共振实验预习报告
第一章导论（一）产业经济学的研究对象是什么产业经济学的研究对象顾名思义就是产业，即具有某种同类属性的具有相互作用的经济活动组成的集合或系统。
具体来说，产业经济学研究的是产业内部各企业之间相互作用关系的规律、产业本身的发展规律、产业与产业之间互动联系的规律以及产业在空间区域中的分布规律等。
（二）如何理解产业经济学的学科体系产业经济学从产生到现在已经得到了巨大的发展，其学科体系已经比较完善。
从国内外学者对产业经济的研究来看，与产业经济学研究的各个具体对象相对应，产业经济学的学科领域一般包括以下六个方面：（1）产业组织理论（2）产业结构理论（3）产业关联理论（4）产业布局理论（5）产业发展理论（6）产业政策研究（三）学习产业经济学的意义是什么1.理论意义①产业经济学的研究有利于统一的经济学体系的建立；②产业经济学的研究有利于经济学和管理学的沟通；③产业经济学的研究有利于应用经济学的学科建设。
2.实践意义①研究产业经济学，有利于建立有效的产业组织结构；②研究产业经济学，有利于产业结构的优化；③研究产业经济学，有利于产业的合理布局。
3.现实意义①研究产业经济学，正确把握产业发展的现状、问题、成因及趋势，为产业政策的制定提供科学的理论依据，对我国经济的发展，特别是促使我国经济建设的两个转变具有特别的现实意义。
②过去产业布局失误的重要原因之一就是对产业布局的客观规律认识不足，所以要杜绝这些弊病的重演，就必须加深对产业经济学的研究和理解。
由此可见，研究产业经济学也是当今中国经济建设的现实需要。
（四）产业经济学有哪些研究方法1.实证分析与规范分析相结合的方法；2.定性分析与定量分析相结合的方法；3.静态分析与动态分析相结合的方法；4.统计分析与比较分析相结合的方法；5.博弈论的分析方法；6.结构主义的分析方法；7.案例研究方法；8.系统动力学方法。
（五）什么是产业，如何理解产业的含义1.产业是一种社会分工现象，它随着社会分工的产生而产生，并随着社会分工的发展而发展。
铁磁共振L
铁磁共振摘要：利用上次实验所学关于微波的知识，学习微波在铁磁共振中的应用，观察速调管的振荡模式，谐振腔的谐振曲线，单晶样品的共振曲线，用逐点法测量了多晶样品的共振曲线。
关键词：铁磁共振，共振曲线，谐振曲线一、引言铁磁共振是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。
它可以用于测量体磁体材料的g 因子、共振线宽、弛豫时间等性质。
通过本实验，熟悉微波传输中常用的元件及其作用，掌握传输式谐振腔的工作特性，了解谐振腔观察铁磁共振的基本原理和实验条件。
二、实验原理1、铁磁共振原理铁磁物质总磁矩M 在稳恒磁场B 作用下,绕M 作进动,角频率为B ωγ=,由于内部存在阻尼作用,M 进动角逐渐减小,当进动角频率等于外加微波磁场角频率0ω时,M 吸收其能量用以维持进动,此时即发生铁磁共振。
此时，铁磁体的磁导张量可表示为0000z i i μκμκμμ-⎛⎫ ⎪= ⎪ ⎪⎝⎭（1） μ和κ都是复数。
当固定铁磁体所处微波磁场的频率为0ω，改变稳恒磁场H 的大小，当发生共振时，磁导率张量对角元μ的虚部μ''与稳恒磁场H 的关系曲线上将出现共振峰，如图1所示。
图1 铁磁共振曲线μ''的最大值r μ''所对应的磁场r H 称为共振磁场，μ''=r μ''/2所对应的两点间的磁场间隔12H H -称为铁磁共振线宽，记作H ∆。
通常H ∆和铁磁体的弛豫时间τ之间的关系可用下式表示：2Hτγ=∆ （2）2、传输式谐振腔 （1）谐振腔的谐振条件谐振腔发生谐振产生驻波的条件为： ...)3,2,1(2==p pl gλ （3）其中l 是谐振腔的长度，λ g 是波导波长：()221a g λλλ-=（4）λ是微波在自由空间的波长。
式（3）说明，矩形谐振腔产生驻波的条件是腔长为半波导波长的整数倍。
（2）品质因数谐振腔的固有品质因数0Q 定义为：损耗功率谐振时总的储能0ω=Q 。
铁磁共振实验报告
铁磁共振实验目的: 学习使用传输式谐振腔法研究铁磁共振现象，测量YIG 小球（多晶）的共振线宽和g 因子。
实验原理：当外加稳恒磁场B 时，铁氧体对微波的吸收剧烈变化，在0r B ωγ=处吸收最强烈，成为共振吸收，此现象极为铁磁共振。
这里0ω为微波磁场的角频率，γ为铁磁物质的磁旋比2mBg H πμγ=。
铁磁共振试验通常采用谐振腔法，该法灵敏度高，但测量频率较窄。
本试验用传输式谐振腔，其传输系数与样品共振吸收的关系简单，便于计算，但难以用抵消法提高灵敏度。
将铁氧小球置于谐振腔微波磁场的最大处，使其处于相互垂直的稳恒磁场B和微波磁场Hm 中，保持微波发生器输出功率恒定，调节谐振腔或微波发生器，使谐振腔的频率ω与微波磁场的频率0ω相等，当改变B 的大小时，由于铁磁共振，在谐振腔始终调谐时，在输入功率0()in P ω不变的情况下，输出功率为：22100)(4)(L e e in out Q Q Q P P ⋅=ωω20()out L P Q ω∝（L Q 为腔的品质因数）。
因而L Q 的变化可通过out P 的变化来测量。
然后通过P-B 曲线可得B ∆。
必须注意的是，当B 改变时，磁导率的变化会引起谐振腔谐振频率的变化（频散效应），故实验时，每改变一次B 都要调节谐振腔（或微波发生器频率），使它与输入微波磁场的频率调谐，以满足上式的关系，这种测量称逐点调谐，可以获得真实的共振吸收曲线，如图2.3.2-5，此时，对应于B 1、B 2的输出功率为 20021)1(4+=r P P P P式中P 0、P r 、和P 1/2分别是远离共振点、共振点和共振幅度半高处对应的输出功率。
因此根据测得曲线，计算出P1/2，即能确定出B。
试验时直接测量的不是功率，而是检波电流I。
实验内容:1. 调节微波发生器，使谐振腔与发生器输出微波信号调谐，利用仪器的波长表测出谐振频率f。
2.用非逐点调谐测出检波电流I，和励磁电流得到B，作I-B曲线，计算g 因子。
核磁共振预习报告
三、实验装置
边缘震荡器 边缘振荡器调节在刚刚起振的边缘。样品不 共振时线圈的品质因数Q 值高，振幅大。当 样品达到共振吸收功率时，Q 值降低，振幅 就有较大的下降，振荡信号经检波、放大后 得到的实际上是振荡幅度的包络线，也就是 共振吸收曲线。 振荡器为经检波的高频信号直接输出，经放 大器后送到数字频率计读出射频场频率
实验6-1 核磁共振 预习报告
一、自我介绍
二、基本原理及实验内容
（一）核磁共振的量子力学描述 通常将原子核的总磁矩在其角动量
r p
方向上的投影??
称为核磁矩，它们之间的关系通常写成
?? ?
? ? P?或?? ?
gN
?e 2mP
? ?P
式中 按照
量? ?子g N力? 学2me，P 称原为子旋核磁角比动，量e的为大电小子电P ?荷；I?Im?为1?h质子质量；g
四、实验方案
（二）求氟核19F的核磁矩、朗德因子g、?值
观察并记录聚四氟乙稀样品中氟核的磁共振信号，测出样品处在与水样品相同磁
场位置时的氟核的共振频率．因已测得B0，所以由以下公式可算得氟核的物理量
?F
?
? VF
VP P
gF
?
?F ?n
h
? zF ? mzF g F ? n
（三）测量电磁铁B-I 曲线
S(t)表示共振曲线上t时刻的幅度，则在T2 时刻有
S(T2 ) ? 1 S(0) e
即可求出核磁共振的横向弛豫时间T2 。 磁场的不均匀度为 ? B模.近代物理实验.南开大学出版社.2006 [2] 近代物理实验.上海交通大学出版社.2000
核磁矩在外磁场方向上的投影为
?B
?
gN
e 2mP
铁磁共振
用传输式谐振腔观测铁磁共振铁磁共振在磁学和固体物理学中都占有重要地位。
它是微波铁氧体物理学的基础，而微波铁氧体在现代雷达和微波通信方面都有重要应用。
铁磁共振和核磁共振、电子自旋共振一样，成为研究物质宏观性能和微观结构的有效手段。
早在1935年，著名苏联物理学家兰道（Lev Davydovich Landau 1908—1968）等就提出铁磁性物质具有铁磁共振特性。
经过若干年在超高频技术发展起来后，才观察到铁磁共振现象。
多晶铁氧体最早的铁磁共振实验发表于1948年。
以后的工作则多采用单晶样品。
实验目的1．了解微波谐振腔的工作原理，学习微波装置调整技术。
2．通过观测铁磁共振，进一步认识磁共振的一般特性和实验方法。
实验原理1．微波谐振腔在微波技术中谐振腔是一个非常重要的部分。
所谓微波谐振腔就是一个封闭的金属导体空腔，一般为矩形或圆柱形。
腔壁反射电磁波辐射，使电磁波局限在空腔内部。
谐振腔的入射端开一小孔，使电磁波进入谐振腔。
电磁波在腔内连续反射。
若波形和频率与谐振腔匹配，可形成驻波，也即发生谐振现象。
如谐振腔无损耗，则腔内振荡便可持续下去。
（1）矩形波导管矩形截面的空心导体管构成矩形波导，它是传播微波最常用的传输线。
矩形谐振腔实际上是一段封闭的矩形波导，即在波导入射端和出射端加装了反射电磁波的金属片。
理论分析表明：在波导管中不存在电场纵向分量和磁场纵向分量同时为零的电磁波。
在波导管中传播的电磁波可以分为两大类：（1）横电波又称为磁波。
简写为TE波或H波；磁场可以有纵向和横向分量，但电场只有横向分量。
矩形波导管传播的基本波形是TE10波。
（2）横磁波又称为电波，简写为TM波或E波；电场可以有纵向和横向分量，但磁场只有横向分量。
至于电场和磁场的纵向分量都不为零的电磁波，则可以看成横电波和横磁波迭加而成。
在实际应用中，总是把波导管设计成只能传播单一波形。
我们使用的矩形波导管只能传播TE10波。
（2）TE 10波在波导管截面为a ×b (a>b)的矩形波导管的一端输入角频率为ω的电磁波，使它沿着z 轴传播。
铁磁共振
铁磁共振一、教学目标1. 让学生了解铁磁共振的基本原理，观察单晶铁氧体的铁磁共振信号；2. 测量微波多晶铁氧体的铁磁共振线宽；3. 测量微波多晶铁氧体的g因子。
二、教学要求1. 了解铁磁共振（FMR）的基本原理和实验方法；2. 通过测定多晶铁氧体的磁共振谱线，求出共振线宽、g因子；三、教学内容1. 检查学生的实验预习报告；2. 学生进入实验室后先让其对照仪器，了解实验仪器的使用方法，确定实验调节步骤，分析预测实验过程中可能遇到的问题；3. 在此基础上，将实验原理、实现的技术手段、要求的相应硬件装置及主要操作要领作一提炼性讲解4. 现场提问，提问内容例如：①么叫磁共振？什么叫铁磁共振？什么叫电子顺磁共振？②铁磁共振与其他磁共振实验的区别是传输什么？相同点是什么？③实验中要求直接测量哪些物理量？怎样才能判断微波与谐振腔达到谐振？怎样测量微波频率？④什么是“扫场法”，什么是“扫频法”？各自优缺点是什么？⑤如何观测铁磁共振信号？⑥什么共振曲线有宽度？可从粒子能级有宽度解释。
⑦本实验是怎样测量磁损耗的？⑧何精确消除频散效应？实验中如何处理频散效应的？⑨铁磁共振实验仪器各个组成部件的作用是什么?5. 学生合作完成实验，记录实验数据；①正确调节铁磁共振实验仪；②观察单晶铁氧体的铁磁共振信号，观测多晶铁氧体的铁磁磁共振谱线，记录实验数据。
6. 检查学生实验数据、实验仪器的规整情况和签到情况；检查结束实验完毕。
四、重点与难点1.掌握铁磁共振的经典物理解释以及通过观测铁磁共振信号可以测量哪些物理量；2.铁磁共振实验仪器设计结构和工作原理；3.铁磁共振实验仪的调节。
五、教学手段与方法学生操作，教师指导。
六、思考题、讨论题与作业。
铁磁共振实验报告
铁磁共振实验报告铁磁共振实验报告引言：在物理学领域中，铁磁共振是一种重要的现象，它在核磁共振成像（MRI）技术中得到了广泛应用。
本实验旨在通过铁磁共振实验，探究其原理和应用。
实验目的：1. 理解铁磁共振的基本原理；2. 掌握铁磁共振实验的操作方法；3. 探究铁磁共振在医学成像中的应用。
实验仪器和材料：1. 铁磁共振实验装置；2. 核磁共振样品；3. 磁场调节器；4. 电源；5. 计算机及相关软件。
实验原理：铁磁共振是指在外加交变磁场作用下，铁磁性物质中的磁矩发生共振现象。
当外加磁场频率与物质的共振频率相等时，磁矩会发生共振，从而产生特定的信号。
实验步骤：1. 将核磁共振样品放置在实验装置中，并调整磁场强度和方向；2. 通过电源提供交变磁场，并逐渐增加频率直到共振发生；3. 通过计算机软件记录和分析共振信号。
实验结果与分析：在实验中，我们观察到了核磁共振样品发生共振的现象。
通过调整磁场强度和频率，我们成功地使样品的磁矩发生共振，并记录到了相应的信号。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 铁磁共振是一种基于共振现象的物理现象，它可以应用于核磁共振成像等领域；2. 通过调整磁场强度和频率，可以控制铁磁共振的发生；3. 铁磁共振实验可以通过计算机软件进行数据记录和分析。
实验应用：铁磁共振在医学成像中有着广泛的应用。
核磁共振成像技术利用了铁磁共振原理，通过对人体组织中的核磁共振信号进行采集和分析，可以获得高分辨率的图像，用于诊断和疾病监测。
结论：通过本次铁磁共振实验，我们深入了解了铁磁共振的基本原理和应用。
铁磁共振作为一种重要的物理现象，不仅在科学研究中有着广泛的应用，还在医学成像等领域发挥着重要作用。
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近代物理实验题目微波顺磁共振
学院数理与信息工程学院
班级物理071班
学号07180132
姓名骆宇哲
指导教师斯剑宵
浙 江 师 范 大 学 预 习 报 告
实验名称 铁磁共振 班 级 物理071 姓名 骆宇哲 学号 07180132 同 组 人 实验日期 10/04/29 室温 气温
铁磁共振
摘 要：通过本实验，使学生熟悉铁磁物质内部磁化强度的运动形态以及铁磁物质与电磁
波之间的相互作用，并对它在材料科学和微波设备的应用方面有一初步了解。
关键词：铁磁共振 共振线宽 g 因子
引 言： 铁磁共振和顺磁共振、核磁共振一样是研究物质宏观性能和微观结构的有效手段本实验采用扫场法进行微波铁磁材料的共振实验。
即保持微波频率不变，连续改变外磁场，当外磁场与微波频率之间符合一定的关系时，可发生射频磁场的能量被吸收的铁磁共振现象。
微波铁磁共振在磁学和固体物理学中占有重要地位。
它是微波铁氧体物理学的基础。
微波铁氧体在雷达技术和微波通信方面有重要的应用。
实验方案：
1、实验原理
FMR 和NMR 、EPR 一样，也是研究物质宏观性能和微观结构的有效手段，它在磁学乃至固体物理中都占有重要地位。
其共振原理与NMR 、EPR 也很相似，若将YIG 小球（实验样品）置于稳恒磁场B 0中，YIG 系统的总磁矩M 就要绕着B 0作拉莫尔旋进，其旋进角频率为ω0＝γB 0。
如果在垂直于B 0方向同时加一微波旋转磁场B 1，当B 1的旋转方向与M 的进动方向一致，且B 1的角频率ω又等于M 的旋进角频率ω0，即微波磁场的角频率与稳恒磁感应强度满足
000B B g B μωγ== 时，YIG 小球便会从微波磁场中强烈地吸收能量，这种现象便是FMR ，上式就是共振条件。
式中
B μ为玻尔磁子，γ和g 分别为旋磁比和朗德因子。
2、实验仪器
①仪器：直流恒流源，电磁铁，标准电阻，数字电压表，三厘米微波源，通过式谐振腔，单向器，可变衰变器，晶体检波器，检流计，微波频率计，定向耦合器，YIG 样品。
②装置：
a.样品为铁氧体，提供实验用的铁原子。
b.电磁铁，提供外磁场，使铁原子能级分裂。
c.微波，提供能量，使低能级电子跃迁到高能级。
d.波导，单方向传导微波，使其通过样品。
e.波长表，测量微波的波长。
f.谐振腔，其谐振频率与微波的频率相等，进入的微波与其谐振，样品即放在波峰处，该处的微波磁场与外磁场垂直。
g.固体微波信号源，产生9GHZ 左右的微波信号。
h.隔离器，使微波只能单方向传播。
i.衰减器，控制微波能量的大小。
j.输出端，含有微波检波二极管，其输出电流与输入的微波功率成正比。
k.直流磁场电压源，给电磁铁提供励磁电流，改变输出电压的大小即可改变磁场的大小。
l.微安表，指示检波电流的大小。
m.微波电源，为固体微波信号源提供电源。
3、实验步骤
①用波长表测微波频率ν
a．打开三厘米固态信号发生器电源预热半小时。
b．将微波谐振腔的信号输出端接入微安表。
c．调节波导上的衰减器，使微安表有一定的读数（一般50μA）。
d．调节波长表使微安表读数达最小值，读取波长表的刻度值，由刻度值和频率对照表求得微波频率。
e．波长表调离谐振点，使微安表读数回到原来近似值。
②用非逐点调谐法测出曲线：（用多晶样品）
a．将谐振腔有样品的部分放入磁场中心位置。
b．将线圈的“磁场”接线端接入磁共振实验仪的“磁场”端。
c．调节磁共振实验仪“磁场”旋钮改变励磁电流的大小（0—最大,约2.5A），每改变一次，记下一组励磁电流（A）和波导输出电流（μA）的值，测一条曲线。
查表将励磁电流值（A）转换为对应的磁感应强度B（mT）。
（中间点可用插值法估算）。
测量过程中不要改变衰减量和波长表。
d．反过来调节励磁电流由高到低（最大—0），测出另一条曲线。
e．在同一坐标纸上画出两条I(μA)---B(mT)曲线，由两条曲线分别求B及g因子。
最后求出B及g因子平均值。
（,γ=g/）,,查教材后《物理学常量表》。
图三
③用示波器观察共振波形
a．将微波谐振腔的信号输出端接入磁共振实验仪的“检波输入”端。
b．将线圈的“扫场”接线端接入试验仪的“扫场”端。
c．按下实验仪的“扫描/检波”按钮。
d．按下示波器的“X-Y”按钮。
e．调节磁场电流达共振点（极小值）处，观察示波器的波形。