关于磁测量介绍

[拼音]：ciceliang

[外文]：magnetic measurements

物质磁性及磁场的测量。主要指在一定磁场下对磁化强度及各种环境条件下磁性材料的有关磁学量的测量。磁测量另一个主要内容是对空间磁场的测量。它涉及空间磁场的大小、方向、梯度、其随时间的变化等。

物质磁性的测量

测量磁化率ⅹm能区分物质的磁性类型，及在环境条件（例如温度、压力等）改变时磁性的转变。磁化率定义为ⅹm＝M/H。磁化率的测量主要有测力法及电磁感应法两类。

（1）测力法。测量被磁化物体在磁场中受到的力，计算出ⅹm。这要区分两种情况。 一种是ⅹm较大或很大的材料。采用小体积样品使其处于一均匀梯度场中，利用一分析天平或类似的力学装置，称量所受到的力。另一种是ⅹm甚小或很小的材料，采用大体积的样品，一般采用一均匀截面较长的棒状样品，使其一端受磁场 H的磁化，另一端处于可忽略的磁场 Ho中（H娿H2）。这样品受到一不均匀场的作用，称量这时受到的力。习惯上把前者称之为居里法。后者称之为古依法。在前一情形，力与ⅹm、H 及样品体积 V成正比。在后一情形，力与ⅹm(H2-H娿)及样品的截面积S成正比。

居里法是一种相对测量法，因为磁场梯度需要采用标准样品定标，而古依法中所有的量都是可以直接测量的。

（2）电磁感应法。被磁化样品与套在这样品均匀区的测量线圈（测磁化强度的或测磁场强度等等）的磁通交联发生变化时，线圈两端产生一正比于该磁通变化率的感应电动势。用冲击电流计、电子积分器等仪器将这信号积分得到M，再用感应法或其他方法测出H，那么就可算出ⅹm。整个测量系统应包括电源、可供选择的磁化装置，系统的程度控制及数据处理装置等。

非线性的磁化曲线及不可逆的磁滞回线是铁磁材料的重要技术特性。曲线上任一点处的M、H都可用上述方法加以测量。为了显示磁滞过程，测量时样品必须在一能改变振幅、方向及数值大小的均匀磁场中磁化，因此要求磁化装置及附加的电源能提供各式各样的磁化 *** 作。

铁磁体的自发磁化强度和居里温度Tσ只与其基本的晶体结构有关，故称为内禀磁性。是指在温度T无外加磁化场时的自发磁化强度，它是在零场下的值，直接测量是困难的，实验中采用比技术饱和磁化所需的场更强的磁场将样品磁化，这时磁畴只有转动过程而可略去磁滞效应。 在某一温度T测量M-H曲线，由M-H曲线的强场部分外插到H=0，得出这一温度下的。 然后在不同温度下重复这一步骤，得出一系列的M-H及。 将与T作曲线-T， 由此曲线高温部分外推至 ＝0的温度即居里点。而将-T曲线低温部分外推至T=0K 即得M00即0K时的自发饱和磁化强度。

测量磁晶各向异性常数主要有下列三种方法。

（1）磁化曲线法。测量出单晶样品沿某一主晶轴方向的磁化曲线M(H与饱和磁化强度的直线M=Ms所包围的面积，得出磁化样品到技术饱和时所需的磁化功。按铁磁学原理，磁化功为

。

根据样品晶系的类型可以计算出 W[h，k，l]与磁晶各向异性常数K1和K2的关系，从而测出K1和K2。如立方晶系

K1＝4[W[1，1，0]－W[1，0，0]]，

K2＝27[W[1，1，1]－W[1，0，0]]

－36[W[1，1，0]－W[1，0，0]]。

（2）磁转矩法。以立方晶系中铁单晶为例，沿着(0，0，1)面切割出一薄圆片形样品，并将此样品置于一方向平行于该面、其值足够大的外磁场中，这时圆片将受到一转矩L的作用。如令═为外磁场He与(0，0，1)面上的［1，0，0］轴之间的夹角，当He在这圆片面内转动360°时，得到单位体积晶体的转矩曲线L(═)。利用L(═)=0处的斜率可得

式中Ms是饱和磁化强度。只要准确测定He，利用上式从转矩曲线上就可确定K1、Ms。如切割(1，1，0)面并用同样方法测出转矩曲线，则可同时确定K1、K2和Ms。

（3）磁共振法。铁磁材料单晶样品的铁磁共振峰的位置随着外加磁场方向与易磁化轴的相对取向不同而变动，这是磁晶各向异性场Hk影响的结果，Hk与K1、K2有关，因此通过共振峰的观测可以确定K1和K2。

当物体被磁化时，它的形状及体积随之发生改变，这种现象称为磁致伸缩。线磁致伸缩的测量方法归结为微小长度的测量 (其相对伸长墹l/l约±1×10-6)。通常使用光学方法、形变电阻法、微变频率法或其他能测量微小长度变化的方法。另一种称之为体磁致伸缩，在磁场作用下样品体积发生变化。一个最简单的测量体磁致伸缩的方法是将样品放置在装满液体的容器中，观察体伸缩时对应的液体排出量。

磁场强度的测量

由于磁场的数值范围很大，它从最小约10-9安／米到大于约108安／米。磁场梯度从109安／米2到109安／米2，用单一方法测量这样大范围磁场显然是不行的。

目前测量磁场及磁场梯度方法原理上有：

（1）已知产生磁场的电流与磁场的严格关系，通过测量电流确定磁场；

（2）磁通法。交流或直流，或交直流同时工作的方法，例如前述的感应法；

（3）借助于一些物质的某种特性与磁的严格依赖性（规律性）测量这些特性的改变来确定磁场；

（4）利用一些常规方法测出的“标准试样”去定标磁场梯度，特别在梯度值很大的场合。