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
冲击法 转矩仪、磁秤 交变梯度磁强计
SMOKE 磁致伸缩仪 各类共振仪器
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
发光光谱 光反射模式 光透射模式
光子散射
Zeeman效应
Kerr效应 Faraday效应 Cotton－Mouton效应 磁双折射效应 磁圆振二向色性 磁线振二向色性
极向Kerr效应 纵向Kerr效应 横向Kerr效应
磁致激发光散射（磁振子－光子散射） 回旋共振（载流子、离子）
磁性测量
13
• 物理效应之三：磁－力（声）
磁振子－声子相互作用
磁性测量
14
• 物理效应之四：磁－热
磁致温差效应
磁热效应
磁卡效应
磁性测量
15
• 物理效应之五：磁－磁
磁结构确定
中子散射（衍射）
磁畴观测 磁振子相互作用
Lorentz力 杂散磁场效应
Bitter（粉纹）法
磁场敏感器件
磁力（MF）显微法
磁性测量
16
• 磁相关共振
回旋共振 Landau能级
自旋共振 Zeeman能级
回旋共振（载流子、离子）
电子顺磁共振（EPR） 电子自旋共振（ESR） 铁磁共振（FMR） 亚铁磁共振（FiMR） 反铁磁共振（AFMR） 核磁共振（NMR） Mössbauer效应
－SR
磁性测量
17
• 磁性测量: 技 术
信
信
信
信
信
信
号
号
号
号
号
号
发
变
采
传
存
处
生
换
集
输
储
理
电信号 光信号
模拟技术 数字技术
磁性测量
18
• 磁性测量: 传统 仪 器
被测量
测量量具
均匀
非均匀
稳恒磁场 磁场传感器
Hall片、双线圈
磁 交变磁场 （Hall片、单线圈） Hall片、多线圈
通 杂散磁场 磁 场 传 感 器、磁 通 量 具、磁通门
磁矩
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
Hall效应
经典Hall效应 量子Hall效应
Shubnikov－de Haas效应
分数Hall效应 整数Hall效应
一般磁致电阻效应（OMR）
回旋共振（载流子、离子）
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)
磁性测量
12
• 物理效应之二：磁－光
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
无交换相互作用
全量 同子 粒力 子学
磁性测量概论PPT课件
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
标准、规程 原理、方法
效 应
间接 直接
超
交换相互作用
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）
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
磁性测量
7
• 磁性测量的现状
传统仪器
厂商定义功能
Temperature
Flow Pressure Alarm Conditions
Control Panel
STOP
Conditioning A/D
TI/O Timing
ROM
DISPLAY
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Leabharlann 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
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）
ROM Ma礟th
DISCPAOLNANDYTROL
礟 PROCESSOR
MEMORY
BUS
488
PORT
CoAn/dDitDio/nAiDngI/OTTiIm/Oing