常用环境磁学参数及表征意义 (1)
磁性材料基本参数详解
磁性参数与测量：磁损耗 （2）
1 损耗因子tanδ
SPINEL
铁氧体软磁材料介绍
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无锡斯贝尔：常彪
SPINEL
磁学常识：磁性材料分类
01.
磁性参数与测量
04.
磁学常识：磁性来源
02.
磁性材料应用
05.
磁学常识：磁化曲线
03.
磁性材质介召
06.
内容
CONTENTS
磁芯
铁氧体磁芯
合金类磁芯
锰锌系材*
镍锌系材
镁锌系材
硅（矽）钢材
铁粉芯
铁硅铝合金
铁镍合金
磁学常识：磁性来源1
铁磁材料内部的磁畴排列杂乱无章，磁性相互抵消，因此对外不显示磁性。
铁磁材料之所以具有高导磁性，是因为在它们的内部具有一种特殊的物质结构—磁畴。
磁畴是怎么形成的？
磁畴因受外磁场作用而顺着外磁场的方向发生归顺性重新排列，在内部形成一个很强的附加磁场。
PC40
P4
BH2
3C81/3C85
N67
NC-2H
PL-7
JR2KBF2
（a）无外磁场情况
（b）有外磁场情况
SPINEL
B
H
B
H
B
H
B
H
(A)
(B)
(C)
(D)
磁学常识：磁性来源2
SPINEL
B
H
Hc
Bs
Br
环境磁学-中国物理C
环境磁学张卫国当我们去旅游时，江西是红色之旅的重要省份。
江西被称为红土地，一方面它是我国著名的革命老区，另外一方面该省地表大面积分布着外观为红色的土壤（称为红壤），红色的由来与红壤中含有的赤铁矿有关。
近几年媒体报道的有人在黄河郑州段泥沙中非法淘铁，利用磁铁吸取的黑砂，则含有大量的磁铁矿。
在我们的周围，上述与铁有关的物质不胜枚举，之所以如此，是因为铁是地壳中丰度第四的元素，它在环境中广泛存在。
以磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿、磁黄铁矿、胶黄铁矿等为代表的含铁的氧化物、硫化物，从磁学的观点，属于磁性较强的亚铁磁性物质以及具有高矫顽力的反铁磁性物质，可以较为容易地被磁学方法加以检测，因此地球科学工作者就把采集到的湖泊、海洋、河流沉积物以及土壤、岩石、大气悬浮颗粒物等物质，在野外或实验室内人为施加以磁场，观察这些物质表现出的宏观磁学性质，获得这些物质中所含的磁性矿物的类型、含量和颗粒大小等信息。
样品的磁学特征一定程度上反映了物质来源、搬运过程、岩石风化成土过程、成岩作用、人类活动等综合信息，因而具有环境指示意义。
环境磁学即是一门以磁性测量为核心手段、磁性矿物为载体，通过分析物质的磁性矿物组合和特征，以揭示不同时空尺度的环境作用、环境过程和环境问题的边缘学科。
早在20世纪20年代，瑞典科学家古斯塔夫·伊辛（Gustav Ising）就将磁学方法运用到瑞典冰川环境中湖泊纹层沉积物的表征。
他发现春季堆积的沉积物磁性要强于冬季的沉积物，他将其归因于冰川河流水量的季节性差异，春季由于冰川融水，河流水量大增，因而能够携带更多的磁铁矿进入湖泊，以后的研究表明，磁性强弱的变化原因并非如此简单。
但环境磁学作为一门学科的形成，与英国科学家的工作更为密切。
20世纪60年代，约翰·麦克勒斯（John Mackereth）测量了英国温德米尔（Windermere）湖沉积物磁性特征，他发现该湖沉积物的天然剩磁能够记录地球磁场长期变化，因而可用于沉积物的古地磁定年，对于全新世沉积物的14C测年方法是有益的补充。
磁学基本参数
磁学中的基本物理量公式：HL=IN （全电流定律）H磁化强度；L磁路长度；I电流；N匝数μ=B/H B磁感应强度；H磁化强度（也叫磁场强度）Ф=B*S=L*I S横截面积；L电感量；I电流U=dФ/dt=L*di/dt Ф磁通量；t时间；L电感量；一、电流引出的物理量电子在导体中的定向移动，称为电流磁场是电流产生的，电流总是被磁场包围有了电流，如果周围有某种导磁材料存在，则电流产生的磁场就会对导磁材料产生一个影响力，即在材料中产生一个力。
这个力就是磁场强度（也叫磁化强度），用H表示导磁材料受到H的作用，会在内部产生磁力线（形象化表示），就是B，叫做磁感应强度相同的外加磁化强度对不同的导磁材料产生作用时，产生的B是不一样的，这就引出表征不同材料特性的物理量，磁导率μ，它表征了一种材料的导磁能力，导磁能力越强，在相同的磁化强度下，磁力线产生的越多，真空磁导率μ0=4∏×10-7H/m空气磁导率与导磁材料磁导率有很大差别，即它们之间的导磁能力不一样，也就是它们对磁的阻碍能力不一样，也即磁阻不一样磁通跟电流有相同的特性，总是喜欢走比较容易走的路，这就是磁芯会把电流产生的磁通限制在磁芯内的原因，当然肯定会有漏磁通从这点可以看出，磁导率越大，漏磁通会越小。
磁导率与单匝感量之间的关系：AL=Ф/i=B*S/I=μS/L L平均磁路长度B实际可以看做一个密度值，即磁力线的密度，因此它又叫磁通密度，相当于电学中的电流密度，磁力线的总量可以用B在面积上的积分来计算即：Ф= s Bds=BS这个磁力线的总量就是磁通量Ф它的变化速度决定了线圈产生反电势的大小电感量：单位电流产生的总磁通链，用L表示ψ=NФ=Li L=ψ/i另外，电感计算一般通过单匝感量乘以匝数的平方，L=AL*N2此公式的来源：单匝感量通过测试得出，或已知磁导率计算得出，N*N来自于单匝自感加上匝与匝之间的互感。
提示：1.电感阻止电流变化的特性实际就是阻止电感磁芯中磁通变化的特性楞次定律：感生电流总是试图维持原磁通不变2.电感储能能力We=(1/2)Li2二、实际应用中的物理量B S饱和磁通密度，磁芯达到饱和后，继续增加电流，磁通也不会再增加，此时磁芯感量为0B r剩磁，铁磁物质磁化到饱和后，有将磁场强度下降到零时，铁磁物质中残留的磁感应强度，称为剩余磁感应强度HC矫顽力，磁芯在磁化之后，即使外部磁化强度消失，磁芯内部仍会有剩磁，要把剩磁完全消掉需要施加一个反向的磁化强度，这个反向的磁化强度就是矫顽力，矫顽力的存在是磁芯产生损耗的原因之一磁致伸缩系数，表示磁致伸缩效应大小的系数，定义为物体有无磁场时的长度之差与无磁场时的长度的比值。
第一章第一节 基本磁学量
0o, H
Hr
1
4 0
2
jm cos
r3
：在从－m到＋m的位 移矢量延长线上
90o , H
H
1
4 0
jm sin
r3
：在l 的中垂面上
实际应用中，往往用电流产生磁场，并规定H 的单位在SI制中，
用1A的电流通过直导线，在距离导线r
=
1 2
米处，磁场强度即为
1A /m。
第一节 基本磁学量
常见的几种电流产生磁场的形式为：
r
ห้องสมุดไป่ตู้
1
4 0
jm r3
3
jm r r4
1
4 0
jm r3
3
jm r r5
r
H 沿r方向和沿着使θ 角增加方向的分量计算：
在球坐标系中：
er
r
e
1 r
e
1
r sin
第一节 基本磁学量
H
er
r
jm cos 4 0r 2
e
1 r
jm cos 4 0r 2
2、最大磁导率
max
1
0
B H
max
表征单位磁场强度在磁体中感生 出最大磁感应强度的能力。
3、振幅磁导率
a
1
0
Ba Ha
交变磁场中磁化。a代表振幅。
4、增量磁导率
1 0
B H
在直流磁场上再叠加一个较小 的交变磁场。
第一节 基本磁学量
5、可逆磁导率μrev
lim rev
H 0
即交变磁场趋于零时，增量磁导 率的极限即为可逆磁导率。
1、无限长载流直导线：
中国东部红土的磁性及其环境意义
中国东部红土的磁性及其环境意义
中国东部红土的磁性及其环境意义
通过中国东部红土剖面的环境磁学参数(磁化率、频率磁化率、非磁滞剩磁,饱和等温剩磁等)测量,获得了红土剖面磁性矿物浓度、粒度和类型等特性随深度的变化曲线以及红土经连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-重碳酸钠溶液(DCB)处理后的磁性参数变化.根据红土剖面环境磁学参数及其磁参数比值的变化可将红土分为3个层段,各层段的磁性矿物特征存在明显的差异.证实了红土剖面中的磁性载体主要是磁赤铁矿、赤铁矿和针铁矿,并分离出了球粒状磁颗粒.认为红土磁性矿物的数量、粒度、类型等的变异指示了其形成时的环境特征,其频率磁化率和DCB处理的磁化率损失量指示了红土成壤化作用的强弱,可作为在红壤区研究过去全球变化的一种新途径.
作者：卢升高董瑞斌俞劲炎张卫国俞立中作者单位：卢升高,董瑞斌,俞劲炎(浙江大学环境与资源学院,杭州,310029)
张卫国,俞立中(华东师范大学河口海岸国家重点实验室,上海,200062)
刊名：地球物理学报ISTIC SCI PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICS 年，卷(期)：1999 42(6) 分类号：P318 关键词：红土磁性参数磁性矿物古环境。
常用环境磁学参数及表征意义 (1)
表征意义
磁化率（质量磁化率χ或体积磁化率k）
指样品在外加弱磁场中感应磁化强度与外场磁场强度的比值。指示物质的基本磁性类型，同时又可作为样品中铁磁性及亚铁磁性矿物多寡的量度，通常以单位质量或单位体积的磁化率表示，称为质量磁化率χ或体积磁化率k。
频率磁化率（磁化率频率系数）χfd
指样品在低频（通常0.47kHz）磁场及高频（通常4.7kHz）磁场中磁化率的相对差值。即
剩磁矫顽力
测量标本的剩磁矫顽力，也就是测量将标本的SIRM减小到零，所需要的反向磁场的强度。它反映了磁性矿物的类型、颗粒和形状的变化。同SIRM参数一样，不受磁性矿物富集程度的影响。该参数为环境矿物磁学研究提供了一项快速分析一般天然磁性矿物的方法。
K比值
在环境矿物磁学研究中，经常用到SIRM与体积磁化率k的比值K,即K =S IRM /k。该比值反映了磁性矿物的类型、颗粒和形状的变化。它为环境磁学研究人员提供了一项快速检测每批样品中磁性颗粒大小和类型的有效方法。该比值较小时，则表明有顺磁性矿物存在。
χfd=(χlf-χhf)/χlf×100%。研究表明，超频磁颗粒（SP）及单畴磁性颗粒（SD）对外场频率较为敏感，因而频率磁化率基本反映了样品中SP磁性颗粒的含量。主要用来鉴定物质中细的铁磁晶粒( SP- FV )。一般当物质中χfd值为5%左右时，就说明超顺磁物质较多。
等温剩磁
IRM
样品在直流外场作用下磁化而获得的剩磁，当外加磁场增加而IRM不再增加时的剩磁称为饱和等温剩磁（SIRM），该参数既与磁性矿物类型及含量有关，又能只是出磁畴的状态。当一方面相对稳定时就能指示出另一方面的性质。
磁化率各向异性
( AMS)
岩石的磁化率实际上是随方向变化的，这就是通常所说的磁化率各向异性( AMS)。通常情况下，岩石中磁性颗粒分布主要控制其AMS特征。岩石的AMS可以作为古流动方向、岩石形变和沉积环境分析的有效方法。实际上岩石的剩余磁化强度与饱和磁化强度等磁学参数都具有各向异性。指示磁性颗粒分布。
磁性材料基本参数详解[1]
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磁性材料基本参数详解磁性是物质的基本属性之一，磁性现象与各种形式的电荷的运动相关联，物质内部电子的运动和自旋会产生一定大小的磁矩，因而产生磁性。
自然界物质按其磁性的不同可分为：顺磁性物质、抗磁性物质、铁磁性物、反铁磁性物质以及亚铁磁性物质，其中铁磁性物质和亚铁磁性物质属于强磁性物质，通常将这两类物质统称为 “ 磁性材料” 。
铁氧体颗粒料: 是已经过配料、混合、预烧、粉碎和造粒等工序，可以直接用于成形加工的铁氧体料粒。
顾客使用该料可直接压制成毛坯，经烧结、磨削后即可制成所需磁芯。
本公司生产并销售高品质的铁氧体颗粒料，品种包括功率铁氧体 JK 系列和高磁导率铁氧体 JL 系列。
锰锌铁氧体: 主要分为高稳定性、高功率、高导铁氧体材料。
它是以氧化铁、氧化锌为主要成分的复合氧化物。
其工作频率在1kHz 至10MHz 之间。
主要用着开关电源的主变压器用磁芯 . 。
随着射频通讯的迅猛发展，高电阻率、高居里温度、低温度系数、低损耗、高频特性好（高电阻率ρ、低损耗角正切 tg δ）的镍锌铁氧体得到重用，我司生产的 Ni-Zn 系列磁芯，其初始磁导率可由 10 到 2500 ，使用频率由 1KHz 到 100MHz 。
但主要应用于 1MHz 以上的频段、磁导率范围在 7-1300 之间的 EMC 领域、谐振电路以及超高频功率电路中。
磁粉芯: 磁环按材料分为五大类：即铁粉芯、铁镍钼、铁镍 50 、铁硅铝、羰基铁。
使用频率可达100KHZ ，甚至更高。
但最适合于10KHZ 以下使用。
磁场强度 H ：磁场 “ 是传递运动电荷或者电流之间相互作用的物理物 ” 。
它可以由运动电荷或者电流产生，同时场中其它运动或者电流发生力的作用。
均匀磁场中，作用在单位长磁路的磁势叫磁场强度，用 H 表示；使一个物体产生磁力线的原动力叫磁势，用 F 表示：H=NI/L, F = N I H 单位为安培 / 米（ A/m ），即 : 奥斯特 Oe ； N 为匝数； I 为电流，单位安培（ A ），磁路长度 L 单位为米（ m ）。
各磁学参数及其意义
各个参数：
低频（0.47 kHz）磁化率（χlf）和高频（4.7 kHz）磁化率（χhf）利用Bartington公司生产的MS-2型双频磁化率仪测定。
非磁滞剩磁（ARM）和等温剩磁（IRM）利用D2000交变退磁仪、MMPM10脉冲磁化仪和Minispin旋转磁力仪完成。
质量磁化率（χ）
频率磁化率(χfd，χfd％=[χlf-χhf]/ χlf×100)、
饱和等温剩磁(SIRM=IRM1000mT)、
硬剩磁（HIRM＝（SIRM+IRM-300mT）/2）、
非磁滞剩磁磁化率(χARM)
χARM/χ、χARM/SIRM、SIRM/χ
退磁参数S-100(S-100= IRM-100mT/ SIRM)和S-300(S-300= IRM-300mT/SIRM)。
各参数含义：
χ、SIRM、χfd、χARM与磁性矿物含量有关。
SIRM不受顺磁性矿物和抗磁性矿物的干扰。
χfd指示超顺磁颗粒对抗磁性矿物的多少。
HIRM通常可以反映硬剩磁。
χARM/SIRM可以指示磁性矿物颗粒的大小。
S-100和S-300 反映不完整反铁磁性矿物和亚铁磁性矿物的相对比例，值会随其中不完整反铁磁性矿物的比例增加而下降。
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测量标本的剩磁矫顽力，也就是测量将标本的SIRM减小到零，所需要的反向磁场的强度。它反映了磁性矿物的类型、颗粒和形状的变化。同SIRM参数一样，不受磁性矿物富集程度的影响。该参数为环境矿物磁学研究提供了一项快速分析一般天然磁性矿物的方法。
K比值
在环境矿物磁学研究中，经常用到SIRM与体积磁化率k的比值K,即K =S IRM /k。该比值反映了磁性矿物的类型、颗粒和形状的变化。它为环境磁学研究人员提供了一项快速检测每批样品中磁性颗粒大小和类型的有效方法。该比值较小时，则表明有顺磁性矿物存在。
非磁滞剩磁
ARM
样品在逐渐衰减的交变磁场（通常是100mT至0mT）与恒定的直流弱磁场（如0.04mT）相叠加的磁场中磁化。它提供了磁性矿物颗粒磁畴信息，与单畴晶粒含量成正比，为了便于比较，通常用ARM与弱直流外加场的比值χARM来表示ARM
剩磁
样品在天然状态下所测量出的磁性叫天然剩磁（NRM），包括方向（偏角D及倾角I）和强度（M）。当清洗完次生成分而揭示出的的原生磁性称特征剩磁。这是古地磁研究最重要的参数。
χfd=(χlf-χhf)/χlf×100%。研究表明，超频磁颗粒（SP）及单畴磁性颗粒（SD）对外场频率较为敏感，因而频率磁化率基本反映了样品中SP磁性颗粒的含量。主要用来鉴定物质中细的铁磁晶粒( SP- FV )。一般当物质中χfd值为5%左右时，就说明超顺磁物质较多。
等温剩磁
IRM
样品在直流外场作用下磁化而获得的剩磁，当外加磁场增加而IRM不再增加时的剩磁称为饱和等温剩磁（SIRM），该参数既与磁性矿物类型及含量有关，又能只是出磁畴的状态。当一方面相对稳定时就能指示出另一方面的性质。
磁化率各向异性
( AMS)
岩石的磁化率实际上是随方向变化的，这就是通常所说的磁化率各向异性( AMS)。通常情况下，岩石中磁性颗粒分布主要控制其AMS特征。岩石的AMS可以作为古流动方向、岩石形变和沉积环境分析的有效方法。实际上岩石的剩余磁化强度与饱和磁化强度等磁学参数都具有各向异性。指示磁性颗粒分布。
磁滞回线
在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线，这条闭合线叫做磁滞回线。
矫顽力
使已被磁化后的铁磁体的磁感应强度降为零所必须施加的反向磁场强度。
磁学参数
表征意义
磁化率（质量磁化率χ或体积磁化率k）
指样品在外加弱磁场中感应磁化强度与外场磁场强度的比值。指示物质的基本磁性类型，同时又可作为样品中铁磁性及亚铁磁性矿物多寡的量度，通常以单位质量或单位体积的磁化率表示，称为质量磁化率χ或体积磁化率k。
频率磁化率（磁化率频率系数）χfd
指样品在低频（通常0.47kHz）磁场及高频（通常4.7kHz）磁场中磁化率的相对差值。即
居里温度Tc
铁磁性及亚铁磁性矿物发生变化而失去剩磁的稳定，每种矿物都有特定的居里温度，故可以用居里温度来确定磁性矿物的种类并提供相对含量的信息。
“软”剩磁
样品在20mT磁场中磁化后所保留的剩磁。反映亚铁磁性（尤其是多畴）矿物的相对重要性。
“硬”剩磁
样品在300mT磁场中磁化后所保留的剩磁。反映反铁磁性矿物的相对重要性。
ARM/χ
该参数能有效指示该比值主要用于分辨样品中单畴与多畴铁磁性晶粒的相对重要性，还用于判断磁性矿物的类型。
SIRM/ARM
用于判断样品中稳定单晶磁性颗粒的重要性。
NRM/SIRM
主要作为古地磁场强度相对变化的指标，尤其适用于岩性较为均一、磁性矿物种类变化不大的样品。
磁化参数
F300mT
样品在300mT磁场中所获得的剩磁占饱和等温剩磁的百分值。指示了不完整反铁磁性物质的相对重要性。
S-200mT
饱和等温剩磁的矫顽参数，又叫S比值。如S-200mT=[(SIRM-IRM-200mT)/SIRM]×100%。为获得饱和等温剩磁的样品在不同强度的反向磁场内磁化（如-200mT）所损失的剩磁或反向磁化的百分比。该比值主要用于说明亚铁磁性矿物及反铁磁性矿物在样品中的相对重要性，同时还可以提供磁性矿物磁畴特征的信息。S< - 0.7，指示了MD的亚铁磁性矿物，S> - 0.3则指示了不完整的反铁磁性物质的主导。