磁性测量概论
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电气测量学第九章 磁性测量技术
令
N0 B0 S CΦ
得
CΦ Δ Δ N
所以，根据磁通改变前后磁通表的指针偏转角的变化，可
以决定磁通的变化量。
七、核磁共振法
根据塞曼(P．Zeeman)效应原理，在外磁场的作用下， 原子的能级将发生分裂，当用一个等于塞曼跃迁频率的电磁 场作用在原子上时，塞曼能级之间将发生感应跃迁，这种现 象称为磁共振。
Q CQm
得
NΔ RCQm
Δ Cφ m N
则
式中的 Cφ RCQ 叫做检流计的磁通冲击常数。 在确定磁通冲击常数后，即可计算出被测磁通的变化量。 至于被测磁通与它的变化量之间的关系，要视此变化量按何种 方式变化而确定。如果将测量线圈从被测磁场中突然移开或从 场外突然置入，则磁通变化量都等于Φ；如果将测量线圈在被 测磁场中以线圈平面为轴旋转180º ，则磁通变化量等于2Φ 。
组成部分。
磁性测量技术主要包括三个方面的内容： 1.磁场和磁性材料的测量；(宏观) 2.分析物质的磁结构，观察物质在磁场中的各种磁性效应； (微观) 3. 非磁量的磁测量。（边缘） 本章主要介绍磁场和磁性材料的基本测量原理和测量方法。
第一节 磁性测量的基本知识
一、磁感应强度和磁通
1．磁感应强度 磁感应强度是描述磁场性质和强弱的物理量，它是一个矢 量，用B 表示，B 的大小表示该点磁场的强弱，磁场中某点的 方向表示该磁场的方向。国际单位制单位是韦伯/米(Wb/m2) ， 电磁单位制单位是高斯（GS）。
滤波
2 f0
选 频 放 大
2 f0
相 敏 检 波
直 流 放 大
N2
i1
N1
直流电 f0 2 f0 倍频器 移相器 压表 或记录 仪表
交流励磁源
N0 B0 S CΦ
得
CΦ Δ Δ N
所以，根据磁通改变前后磁通表的指针偏转角的变化，可
以决定磁通的变化量。
七、核磁共振法
根据塞曼(P．Zeeman)效应原理，在外磁场的作用下， 原子的能级将发生分裂，当用一个等于塞曼跃迁频率的电磁 场作用在原子上时，塞曼能级之间将发生感应跃迁，这种现 象称为磁共振。
Q CQm
得
NΔ RCQm
Δ Cφ m N
则
式中的 Cφ RCQ 叫做检流计的磁通冲击常数。 在确定磁通冲击常数后，即可计算出被测磁通的变化量。 至于被测磁通与它的变化量之间的关系，要视此变化量按何种 方式变化而确定。如果将测量线圈从被测磁场中突然移开或从 场外突然置入，则磁通变化量都等于Φ；如果将测量线圈在被 测磁场中以线圈平面为轴旋转180º ，则磁通变化量等于2Φ 。
组成部分。
磁性测量技术主要包括三个方面的内容： 1.磁场和磁性材料的测量；(宏观) 2.分析物质的磁结构，观察物质在磁场中的各种磁性效应； (微观) 3. 非磁量的磁测量。（边缘） 本章主要介绍磁场和磁性材料的基本测量原理和测量方法。
第一节 磁性测量的基本知识
一、磁感应强度和磁通
1．磁感应强度 磁感应强度是描述磁场性质和强弱的物理量，它是一个矢 量，用B 表示，B 的大小表示该点磁场的强弱，磁场中某点的 方向表示该磁场的方向。国际单位制单位是韦伯/米(Wb/m2) ， 电磁单位制单位是高斯（GS）。
滤波
2 f0
选 频 放 大
2 f0
相 敏 检 波
直 流 放 大
N2
i1
N1
直流电 f0 2 f0 倍频器 移相器 压表 或记录 仪表
交流励磁源
【现代测试技术】第9章 磁测量
第9章 磁 测量
本章主要内容：
（1）概 述
（2）基本磁规律和磁单位
（3）物质的磁性及其分类
（4）静态磁特性的测量 （5）动态磁特性的测量
第9章 磁 测量
9.1 概述
9.1.1 磁测量的任务
对磁场和磁性材料进行测量，通过磁测量来测量其它物理量。 磁测量的基本被测量：
磁通Φ，磁感应强度B，磁场强度H，磁化强度M等。
第9章 磁 测量
9.3.3 铁磁物质的磁化
1. 原始磁化曲线——表征铁磁物质的磁化状态
d
dB dH
图（1）磁特性测量
图（2）原始磁化曲线
第9章 磁 测量
起始磁导率:在极小磁场下，磁感应强度与磁场强度之比
i lim
B H
H 0
最大磁导率:
m ax
第9章 磁 测量
2.磁滞回线
主要参数：矫顽力Hc、剩余磁感应强度：Br、饱和磁场强度Hm 、饱和磁感应强度Bm
第9章 磁 测量
2.磁路定律
忽略漏磁情况下，认为通 过任何截面的磁通相等。
B S NI l / s H dl H l N I
第9章 磁 测量
9.2.3 磁单位
磁学量单位及其换算关系
量及其符号
磁感应强度B 磁通 磁场强度H 真空磁导率
N
t0
(
d dt
0
) dt R idt L (
0 0
t0
di dt
) dt
t0为磁通变化持续时间，考虑到：i (t 0 ) i ( 0 ) 0 有： N RQ
式中Q为冲击检流计总电量，将检流计特性: Q C Q m
本章主要内容：
（1）概 述
（2）基本磁规律和磁单位
（3）物质的磁性及其分类
（4）静态磁特性的测量 （5）动态磁特性的测量
第9章 磁 测量
9.1 概述
9.1.1 磁测量的任务
对磁场和磁性材料进行测量，通过磁测量来测量其它物理量。 磁测量的基本被测量：
磁通Φ，磁感应强度B，磁场强度H，磁化强度M等。
第9章 磁 测量
9.3.3 铁磁物质的磁化
1. 原始磁化曲线——表征铁磁物质的磁化状态
d
dB dH
图（1）磁特性测量
图（2）原始磁化曲线
第9章 磁 测量
起始磁导率:在极小磁场下，磁感应强度与磁场强度之比
i lim
B H
H 0
最大磁导率:
m ax
第9章 磁 测量
2.磁滞回线
主要参数：矫顽力Hc、剩余磁感应强度：Br、饱和磁场强度Hm 、饱和磁感应强度Bm
第9章 磁 测量
2.磁路定律
忽略漏磁情况下，认为通 过任何截面的磁通相等。
B S NI l / s H dl H l N I
第9章 磁 测量
9.2.3 磁单位
磁学量单位及其换算关系
量及其符号
磁感应强度B 磁通 磁场强度H 真空磁导率
N
t0
(
d dt
0
) dt R idt L (
0 0
t0
di dt
) dt
t0为磁通变化持续时间，考虑到：i (t 0 ) i ( 0 ) 0 有： N RQ
式中Q为冲击检流计总电量，将检流计特性: Q C Q m
磁性测量概论PPT讲稿
磁力效应 磁致伸缩 旋磁效应
扭矩效应
压磁效应 线性效应
横向Joule效应 Guillemin效应 Brackett效应
圆周效应 体效应
Joule效应 Barrett效应
Einstein－de Hass效应 Wiedemann效应 扭矩减小效应
磁秤（常用的有7种）
劲度系数效应
转矩
交变梯度磁强计
磁声效应
空间变化 振动样品、提拉样品、冲击法、SQUID磁强计 电磁感应
时间变化 动态磁性测量仪、永磁材料测试仪
光
SMOKE、磁圆（线）振二向色性
物理效应
电
交、直流电输运
力
磁转矩、磁秤、交变梯度磁强计
磁共振
稳恒磁场 微波磁场
ESR、FMR、AFMR、NMR、Mössbauer谱 回旋共振
磁性测量
20
• 磁性测量: 传统 仪 器
一、直接测量原子的磁矩
真正测量单原子：磁圆（线）振二向色性 中子散射 ？ Mössbauer谱 ？
原子核磁矩？
二、间接测量原子的磁矩
间接测量单原子：假设、计算
再谈
统计平均：总体平均
磁性测量
• 磁性测量原则
粒子 光
盘点我们的本事 人
磁
物质
电
力、声
热
8
各 种 谱
磁性测量
9
• 磁性测量原理
间接测量－直接测量
信号采集
信号采集方法
探测线圈
悬丝扭矩、杠杆失衡 梯度线圈、压电晶体电压 极化光偏振方向、检偏器 电阻应变片应变、激光行程
（微波）能量吸收
仪器设备
振动样品磁强计 提拉样品磁强计 SQUID磁强计
磁性测量原理
磁性测量原理磁性测量是一种用于测量物体磁性特性的方法，它在许多领域都有着广泛的应用，包括材料科学、地球物理学、矿产勘探等。
磁性测量的原理主要基于磁感应强度和磁化强度之间的关系，通过测量物体在外加磁场下的响应来确定其磁性特性。
在本文中，我们将介绍磁性测量的基本原理和常用方法。
首先，让我们来了解一下磁性测量的基本原理。
磁性是物质的一种基本性质，它与物质内部的微观结构和电子运动状态密切相关。
当一个物体置于外加磁场中时，它会产生磁化现象，即在物体内部会出现磁矩的重新排列，从而产生磁感应强度。
磁感应强度是描述物体在外磁场中的响应的物理量，它可以通过测量物体周围的磁场分布来确定。
另外，磁化强度则是描述物体本身的磁性特性的物理量，它与物体内部的磁矩密切相关。
在磁性测量中，常用的方法包括磁化曲线测量、磁滞回线测量和磁化率测量等。
其中，磁化曲线测量是通过在外加磁场下测量物体的磁化强度随磁场强度变化的关系来确定物体的磁性特性。
通过分析磁化曲线的形状和特征，可以得到物体的磁化特性参数，如剩磁、矫顽力等。
而磁滞回线测量则是通过在不同的磁场强度下测量物体的磁感应强度随磁场变化的关系来确定物体的磁性特性。
通过分析磁滞回线的形状和特征，可以得到物体的磁滞特性参数，如矫顽力、剩磁等。
另外，磁化率测量则是通过在外加磁场下测量物体的磁化强度与磁场强度的关系来确定物体的磁性特性。
通过分析磁化率的大小和变化规律，可以得到物体的磁化特性参数，如磁导率、磁饱和磁化强度等。
总之，磁性测量是一种重要的物理测量方法，它可以帮助我们了解物体的磁性特性，从而在材料科学、地球物理学、矿产勘探等领域中得到广泛的应用。
通过对磁化曲线、磁滞回线和磁化率的测量分析，我们可以得到物体的磁性特性参数，从而为相关领域的研究和应用提供重要的参考依据。
希望本文能够帮助读者更好地理解磁性测量的原理和方法，为相关领域的研究和应用提供帮助。
磁性测量概论
❖ 自由粒子的磁矩：－基本解决
中子、质子（氢离子）、电子、原子、离子、原子团
6、自由粒子的形成：（实现无相互作用的自由状态）
7、宏观磁性测量技术：可用－统计平均
❖ 凝聚体的电子自旋与轨道磁矩：
一般是磁性材料：－基本解决？ 1、元素分辨的自旋与轨道磁矩：磁二色谱（XMD） 2、非元素分辨原子磁矩：中子散射、Mössbauer谱？
4
• 磁有序的起源：交换相互作用
无交换相互作用
量 全子 同力 粒学 子效
应
第6页，共50页。
间接 直接 交换相互作用
超
磁性
5
• 物质的磁性（内禀）
磁无序
磁 有 序
电
晶态系统
共线
非共线
抗磁性 顺磁性
铁磁性 反铁磁性 亚铁磁性
非共线 铁磁性
非共线 反铁磁性
非共线 亚铁磁性
超
子磁
非晶态 系统
性
磁微粒 系统
第28页，共50页。
什么是 “磁性”
再谈1
（ZHAO）不仅仅是：Magnetic Property of …
至少包括：微观
1. 粒子磁矩：质子、中子、电子、介子；原子、离子；分子、原子团、
2.
颗粒…
2. 粒子的磁相互作用：交换作用、偶极作用、超精细相互作用；自旋－
轨道耦合；分子场、自旋极化率…
宏观
2、比较有效的（直接）方法：
目前只有中子衍射是测定材料磁结构的有效方法。
3、其它可以使用的方法：
磁二色谱：元素分辨，提高空间位置分辨率
相变方法：磁共振、各种宏观磁性测量技术
NMR、Mössbauer谱
第33页，共50页。
谨慎
应该注意的问题
中子、质子（氢离子）、电子、原子、离子、原子团
6、自由粒子的形成：（实现无相互作用的自由状态）
7、宏观磁性测量技术：可用－统计平均
❖ 凝聚体的电子自旋与轨道磁矩：
一般是磁性材料：－基本解决？ 1、元素分辨的自旋与轨道磁矩：磁二色谱（XMD） 2、非元素分辨原子磁矩：中子散射、Mössbauer谱？
4
• 磁有序的起源：交换相互作用
无交换相互作用
量 全子 同力 粒学 子效
应
第6页，共50页。
间接 直接 交换相互作用
超
磁性
5
• 物质的磁性（内禀）
磁无序
磁 有 序
电
晶态系统
共线
非共线
抗磁性 顺磁性
铁磁性 反铁磁性 亚铁磁性
非共线 铁磁性
非共线 反铁磁性
非共线 亚铁磁性
超
子磁
非晶态 系统
性
磁微粒 系统
第28页，共50页。
什么是 “磁性”
再谈1
（ZHAO）不仅仅是：Magnetic Property of …
至少包括：微观
1. 粒子磁矩：质子、中子、电子、介子；原子、离子；分子、原子团、
2.
颗粒…
2. 粒子的磁相互作用：交换作用、偶极作用、超精细相互作用；自旋－
轨道耦合；分子场、自旋极化率…
宏观
2、比较有效的（直接）方法：
目前只有中子衍射是测定材料磁结构的有效方法。
3、其它可以使用的方法：
磁二色谱：元素分辨，提高空间位置分辨率
相变方法：磁共振、各种宏观磁性测量技术
NMR、Mössbauer谱
第33页，共50页。
谨慎
应该注意的问题
磁法测量讲稿课件
磁法测量讲稿课件
目录
• 磁法测量概述 • 磁法测量技术 • 磁法测量实践 • 磁法测量案例分析 • 磁法测量的挑战与展望
01
磁测量定义
磁法测量是一种利用地磁场和人工磁场的变化来 进行地质勘探和测量的方法。
02 磁法测量原理
通过测量地磁场或人工磁场的磁场强度和方向， 可以推断出地下或地面物体的性质、形态和分布 规律。
1 2 3
高精度传感器
随着传感器技术的不断发展，未来将开发出更高 精度、更灵敏的磁场传感器，提高磁法测量的分 辨率和准确性。
智能化技术
人工智能和机器学习技术在磁法测量中的应用将 进一步深化，通过数据处理和模式识别等技术提 高测量效率和准确性。
多源融合技术
将磁法测量与其他地球物理方法进行融合，形成 多源地球物理勘探技术，有助于提高勘探效率和 精度。
详细描述
磁法测量通过测量地球磁场的变化，可以探测到地下矿体的磁性特征，进而确定矿体的位置和 资源量。在案例一中，利用磁法测量技术对某地区的铁矿进行了探测，通过数据分析确定了矿 体的位置和资源量，为后续的开采提供了重要依据。
案例二：考古遗址探测
总结词
利用磁法测量技术探测考古遗址，为文物保护提供科学依据 。
研究。
军事侦察
磁法测量在军事上可 用于探测地下掩埋的 军事设施和武器装备
。
磁法测量的重要性
01 资源开发与环境保护
磁法测量在资源开发和环境保护领域具有重要意 义，可以为矿产资源开发、土地利用和环境保护 提供科学依据。
02 科学研究
磁法测量是地球物理学、地质学、考古学等领域 的重要研究手段，有助于推动相关学科的发展。
介绍如何对测量数据进行处理和 校正，以确保数据的准确性和可 靠性。
目录
• 磁法测量概述 • 磁法测量技术 • 磁法测量实践 • 磁法测量案例分析 • 磁法测量的挑战与展望
01
磁测量定义
磁法测量是一种利用地磁场和人工磁场的变化来 进行地质勘探和测量的方法。
02 磁法测量原理
通过测量地磁场或人工磁场的磁场强度和方向， 可以推断出地下或地面物体的性质、形态和分布 规律。
1 2 3
高精度传感器
随着传感器技术的不断发展，未来将开发出更高 精度、更灵敏的磁场传感器，提高磁法测量的分 辨率和准确性。
智能化技术
人工智能和机器学习技术在磁法测量中的应用将 进一步深化，通过数据处理和模式识别等技术提 高测量效率和准确性。
多源融合技术
将磁法测量与其他地球物理方法进行融合，形成 多源地球物理勘探技术，有助于提高勘探效率和 精度。
详细描述
磁法测量通过测量地球磁场的变化，可以探测到地下矿体的磁性特征，进而确定矿体的位置和 资源量。在案例一中，利用磁法测量技术对某地区的铁矿进行了探测，通过数据分析确定了矿 体的位置和资源量，为后续的开采提供了重要依据。
案例二：考古遗址探测
总结词
利用磁法测量技术探测考古遗址，为文物保护提供科学依据 。
研究。
军事侦察
磁法测量在军事上可 用于探测地下掩埋的 军事设施和武器装备
。
磁法测量的重要性
01 资源开发与环境保护
磁法测量在资源开发和环境保护领域具有重要意 义，可以为矿产资源开发、土地利用和环境保护 提供科学依据。
02 科学研究
磁法测量是地球物理学、地质学、考古学等领域 的重要研究手段，有助于推动相关学科的发展。
介绍如何对测量数据进行处理和 校正，以确保数据的准确性和可 靠性。
磁测概要
磁 测 概 要一、磁场磁化强度与磁感应强度（一）、磁化强度（M ）或磁极化强度（J ）——老教科书用J ，新教科书用M 定义为单位体积的磁矩（m ），即M =m /V ，反映物质在外磁场作用下的磁化程度，M 的单位是安/米（SI 制），旧教科书中用高斯（混合）绝对电磁单位制CGSM 表示，1安/米（A/m ）=10-3CGSM ，反之，1CGSM=1000安/米。
（注：C-cm 厘米，G-克，S-秒；M -电磁、磁通，即高斯单位中的厘米·克·秒）（二）、磁化率（κ）表示物质在磁场中被磁化的难易程度。
（三）、M 与κ的单位M —CGSMCGSM A SI 制中是在单位制中单位是在m/,关系为1A/m=10-3CGSM ，反之1CGSM=1000 A/mκ—)()(κ制中是在κ单位制中单位是在CGSM CGSM SI SI ,关系为1SI(κ)=π41CGSM(κ)，反之1CGSM(κ)=4πSI(κ)（四）、磁感应强度（B ）磁（化）场H 在真空（或）空气中产生的磁感应强度，B=μ0H ,当把一个能被磁化的物体带进磁（化）场，则物体被磁化，产生另一个附加磁场，其感应磁化强度为M i ，这时的磁场（总）感应强度表达式应为：B =μ0H +μ0κM i =（1+κ）μ0 H =μH式中：μ=（1+κ）μ0，1+κ=μR , μ—绝对导磁率，μR —相对导磁率；磁感应强度B 的单位在CGSM 制中为高斯（Gs ），在SI 制中为“特斯拉（T ）”。
在磁法勘探中，在SI 制中B 常用更小的单位“纳特（nT ）”来表示，在CGSM 制中，B 以“奥斯特（Oe ）”为单位,其常用更小单位为伽马（γ）,它们之间的关系是：1γ=10-5Oe=10-5Gs；1Gs=10-4T；1nT=10-9T；1nT=1γ在磁法勘探中，由于地磁场的存在，磁力仪测量的参数是磁感应强度，因此在磁性体参数计算以及磁异常正、反演问题讨论中，所提到的“场”及磁异常的概念，均指磁感应强度，采用单位为特斯拉（T），实际生产中采用单位为纳特（nT）。
《磁性测量》开篇语：磁性测量概况
第 1 种可能的含意：“吸力”有多强？
两头雾水
What you mean?
专业语言：剩余磁感应强度、表面磁场强度
测量内容：磁滞迴线、剩磁
磁场类测量 磁矩类测量
宏观磁性测量：磁滞迴线、剩磁、表面场 截面积！
N
S
N
S
参考物：烧结钕铁硼磁体（NdFeB）
2、磁性测量的总体概况
2.1.2 磁性的强弱
第 2 种可能的含意：“磁矩”是多少？
散铁磁性
散反铁 磁性 散亚铁 磁性
超铁磁性
超反铁 磁性 －－
核铁磁性
核反铁 磁性 核亚铁 磁性 －－
混磁性
？
超
顺
磁
性
磁
性
借02
• 物体的磁性（表观@内禀） 物理原理决定 制备工艺相关
尺寸效应（退磁因子）
（天体基本粒子）
结 晶 状 态 显 微 结 构 杂 质 状 态 Fe 或者 铁 Co 或者 钴
2.1.1 有没有磁性
一头雾水
What you mean?
答：在给定的环境条件下，所有的物质都有(某种)磁性
逻辑混乱：“偷”换概念
“古人” “今人”
类铁磁性
方案
ferroferrisperro-
物质的固 有属性
慈、magnetic
类铁磁学国家重点实验室
磁性、magnetic property 磁性材料 磁有序材料 magnetic ordered 磁无序
1、在计量学中的位置
1.2 根据量值的获得方式分类
根据量值获得的方式：
直接测量、间接测量、组合测量
根据被测量的状态：
静态测量、动态测量
根据被测量与测量设备的相互关系：
两头雾水
What you mean?
专业语言：剩余磁感应强度、表面磁场强度
测量内容：磁滞迴线、剩磁
磁场类测量 磁矩类测量
宏观磁性测量：磁滞迴线、剩磁、表面场 截面积！
N
S
N
S
参考物：烧结钕铁硼磁体（NdFeB）
2、磁性测量的总体概况
2.1.2 磁性的强弱
第 2 种可能的含意：“磁矩”是多少？
散铁磁性
散反铁 磁性 散亚铁 磁性
超铁磁性
超反铁 磁性 －－
核铁磁性
核反铁 磁性 核亚铁 磁性 －－
混磁性
？
超
顺
磁
性
磁
性
借02
• 物体的磁性（表观@内禀） 物理原理决定 制备工艺相关
尺寸效应（退磁因子）
（天体基本粒子）
结 晶 状 态 显 微 结 构 杂 质 状 态 Fe 或者 铁 Co 或者 钴
2.1.1 有没有磁性
一头雾水
What you mean?
答：在给定的环境条件下，所有的物质都有(某种)磁性
逻辑混乱：“偷”换概念
“古人” “今人”
类铁磁性
方案
ferroferrisperro-
物质的固 有属性
慈、magnetic
类铁磁学国家重点实验室
磁性、magnetic property 磁性材料 磁有序材料 magnetic ordered 磁无序
1、在计量学中的位置
1.2 根据量值的获得方式分类
根据量值获得的方式：
直接测量、间接测量、组合测量
根据被测量的状态：
静态测量、动态测量
根据被测量与测量设备的相互关系：
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Conditioning A/D
TI/O Timing
ROM
DISPLAY
AND C ONTR OL
礟
PROCESSOR BUS 礟Math
MEMORY
D/A
488 PORT
DI/O
虚拟仪器
用户定义功能
磁性测量
23
• 磁性测量：虚拟 仪 器Vitual Instrumentation--
Computer Based Instruments
磁性测量
24
• 磁性测量：虚拟 仪 器
待发展
虚 拟 仪 器 系 统 (引用) 25
Hardware & Driver Software
GPIB
Serial DAQ VXI
Application • Measurement Software Studio
• LabVIEW
Process or
Unit Under Test
1、磁结构的定义：
针对材料而言；原子磁矩的空间（几何）位置、相对取向。
2、比较有效的（直接）方法：
目前只有中子衍射是测定材料磁结构的有效方法。
3、其它可以使用的方法：
磁二色谱：元素分辨，提高空间位置分辨率 相变方法：磁共振、各种宏观磁性测量技术
NMR、Mössbauer谱
谨慎
应该注意的问题
• 逻辑 如果A成立 B成立
原命题A：是如B果的A成充立分条B成件立；；B（是A是AB的的充必分要条条件）件
逆命题：如果B A成立；（A是B的必要条件）
设否命“题A：”＝如“果A具不有成立铁磁B性不成”立；；（“A是B”B＝的“必要存条在件磁） 滞迴
如逆果否“命具题有：铁如磁果性B”不必成然立“存A在不磁成滞立迴；线（”A是B充的分充条分件条件）
信号放大方法
锁相放大器 积分放大器 SQUID放大器 光电检流计 光敏电阻、压电晶体 压电晶体、前置放大器 光电变换器、前置放大器 电阻应变器、前置放大器 各种RF放大器
磁性测量
21
• 磁性测量: 传统 仪 器
信号传输
信号处理
与天斗 其乐无穷
信号存储
与地斗 其乐无穷
磁性测量
22
• 磁性测量：虚拟 仪 器（VI）
3.caCndavidenadteishfo实r验th（e 1m7o76s年t b）ea：ut空if球ul壳ex的pe电ri荷m分en布t (、R电ob荷er作t P用Crease )
4. Weber－Kohlrausch实验（1856年）：静止电荷与运动电荷关系
4、5. 磁吴场健偏雄转实（验（St1e9r5n6－年G）e：rl弱ac相h实互验作用）的：宇中称子不、守恒质子、介子 5、原…子核磁矩：核磁共振（NMR）、自旋回波（spin echo）
ROM Ma礟th
DISCPAOLNANDYTROL
礟 PROCESSOR
MEMORY
BUS
488
PORT
CoAn/dDitDio/nAiDngI/OTTiIm/Oing
传统仪器
厂商定义功能
Temperature
Flow Pressure Alarm Conditions
Control Panel
STOP
核铁磁性
有
反铁磁性
非共线 反铁磁性
散反铁 磁性
超反铁 磁性
混磁性
序
亚铁磁性
非共线 亚铁磁性
散亚铁 磁性
－－
？
超 顺磁性
核反铁 磁性 核亚铁 磁性
－－
磁性
6
• 物体的磁性（表观@内禀）
物理原理决定
制备工艺相关
尺寸效应（退磁因子） （天体基本粒子）
结晶状态 显微结构 杂质状态
Fe 或者 铁 Co 或者 钴
间接测量－直接测量
电磁感应原理 宏观物理效应 微观物理效应 磁共振效应
磁通测量 磁矩测量 磁场测量
磁性测量
10
• 电磁感应原理
磁通量
面积
A
SB dS
D
E
0
B
t
B 0
H j0
D t
E
dL
d
B
d
B dS
L
dt
dt S
磁性测量
11
• 物理效应之一：磁－电 磁场中的电输运
磁 场－载 流 子 自旋相关电子散射
Hall效应
经典Hall效应 量子Hall效应
Shubnikov－de Haas效应 一般磁致电阻效应（OMR） 回旋共振（载流子、离子）
分数Hall效应 整数Hall效应
各项异性磁致电阻效应（AMR） 巨磁致电阻效应（GMR） 超大磁致电阻效应（CMR） 磁致隧道效应(TMR)
同力 粒学
间接
无交换相互作用
子效 应
直接 交换相互作用
超
磁性
5
• 物质的磁性（内禀）
电 晶态系统 共线 非共线
子磁
非晶态 系统
性
磁微粒 系统
磁稀释 系统
原子核 磁性
磁无序
抗磁性 顺磁性
抗磁性 顺磁性
－－ 顺磁性
－－ 顺磁性
核抗磁性 核顺磁性 （核磁性）
磁
铁磁性
非共线 铁磁性
散铁磁性
超铁磁性
自旋玻璃 （玻磁性）
各类磁强计
磁性测量
19
• 磁性测量: 传统 仪 器
信号发生 信号变换
空间变化 振动样品、提拉样品、冲击法、SQUID磁强计 电磁感应
时间变化 动态磁性测量仪、永磁材料测试仪
光
SMOKE、磁圆（线）振二向色性
物理效应
电
交、直流电输运
力
磁转矩、磁秤、交变梯度磁强计
磁共振
稳恒磁场 微波磁场
ESR、FMR、AFMR、NMR、Mössbauer谱 回旋共振
Mössbauer效应、－介子自旋共振（ －SR） 蓝色：另有专题 中子衍射（抑制电子的磁性散射）
自旋与轨道磁矩的测量 再谈3
❖ 自由粒子的磁矩：－基本解决
中子、质子（氢离子）、电子、原子、离子、原子团
6、自由粒子的形成：（实现无相互作用的自由状态） 7、宏观磁性测量技术：可用－统计平均
❖ 凝聚体的电子自旋与轨道磁矩：
磁性测量概论
（共 50 页）
• 磁性 • 磁性测量
1
磁性测量概论
目 的
• 希望 澄清一些磁学计量概念 • 帮助 了解数据的来源
• 全面 掌握数据的测量方法
• 促进 研究磁性的测量理论与测量技术
2
磁性测量概论
计量 Metrology
能够测量什么量 ？ 怎么测量这些量 ？ 如何保证正确性 ？
现有能力 潜在能力
自旋与轨道磁矩的测量 再谈2
❖ 自由粒子的磁矩：－基本解决
中子、质子（氢离子）、电子、原子、离子、原子团
12、 、电电子子自自Ca旋旋nd假理ida设论te（s：：fRoorGPbt.he.AreEtm.P.MoUCsrt.hebDlaeesaineru,bat纽iecfc（u约kl e和1石x9p溪S2er.8分imG）校eonu）tsdisnmpihty（sic1s925）； 3、12.. 电SM子teicr自hne－l旋sGone测－rla量Mcho实：rle验Sy实t（er验1n9－（221年G88e）7rl年：ac）电h实：子光自验传旋（播1922）
标准、规程 原理、方法
量值溯源 量具检定
磁性
3
• 磁性的起源：原子固有磁矩
原子核 电荷：＋e 自旋： 1 磁矩： N
未成对电子
电子 电荷：－e 自旋： ½ 磁矩： 自旋磁矩＋轨道磁矩
原子磁矩 ＝电子磁矩＋原子核磁矩
Pauli不相容原理＋Hund 法则
磁性
4
• 磁有序的起源：交换相互作用
量
全子
1、地球范围内的磁场－基本解决
各种磁场传感器：Hall效应磁强计、各种磁场电流效应 （ MR）、 磁 通 门 磁 强 计 、 SQUID、 磁光效应、NMR…
磁结构与相互作用
再谈6
❖ 磁结构－有效方法不多－点阵分辨
相变方法：－温度依赖关系 ＋ 理论
1、磁共振方法：可以分辨磁性与非磁性；包括（Mössbauer 谱测量铁磁－顺磁转变：谱线劈裂、ESR、 FMR、NMR等）
2、宏观磁性测量技术： 测量材料的磁化率－温度曲线。根据曲线的特征判断 磁结构。属于总体平均结果，不是原子点阵分辨的， 只能（定性）说明材料整体处于何种磁结构
磁性测量
13
• 物理效应之三：磁－力（声）
磁力效应 磁致伸缩 旋磁效应
压磁效应 线性效应
圆周效应 体效应
横向Joule效应
Guillemin效应
Brackett效应
Joule效应
Einstein－de Hass效应
Barrett效应
Wiedemann效应 扭矩减小效应
磁秤（常用的有7种）
劲度系数效应
如果“存在磁滞迴线”不一定“具有铁磁性” 非必要条件
原所M命有题命与题逆都否为命真反超自题，铁顺旋一 则磁 磁 玻定A性性璃是为？？？B真的；充逆分命必题要和条否件铁亚命（磁铁题充性磁不M要？性一条？定件为）真；
…
超顺磁性？ H
T
…
一个人的能力 不在于 学会了 多少知识 而在于 学会了 使用 多少知识
磁结构与相互作用
再谈7
❖ 交换相互作用－磁结构 ❖ 磁偶极作用－？
宏观磁偶极作用：（大块材料）力学测量
微观磁偶极作用：理论？M方法？ 磁共振（也许）
❖ 磁超精细作用－解决
超精细相互作用：磁共振技术、光谱