抗磁性 diamagnetism
二、顺磁性 许多物体在受到外磁场作用后，感生出与磁场同方向的磁化 强度，所以， χp>0。顺磁性物质具有一固有磁矩，但各原子磁矩 取向混乱，对外不显示宏观磁性，在磁场作用下，原子磁矩转向 H方向，感生出与H一致的M。数值很小（显微弱磁性）。室温 下χP：10－3～10－6。多数顺磁性物体的χp与温度有密切关系 实例：稀土金属和铁族元素的盐。
实验七 铁磁性材料磁参数的测定
材料科学与工程学院 材料物理系
2014.11.21
1.磁性分类原则 2.实验目的 3.实验原理 4.实验内容与步骤
5.实验报告要求
6.思考题
磁场强度 H 单位：A/m 或高斯（Gs），矢量， 由S极指向N极。 磁场强度：是指外界磁场的大小，是一个 矢量。单位同磁化强度M 。磁场强度H一 般是由导体中的电流或者永磁体产生的。
磁化率χ＝M/H
置于外磁场中的磁体，其磁化强度M与磁 场强度H的比值称为磁化率：即 χ＝M/H 表征磁介质属性的物理量，表征物质磁 性强弱。
磁性分类原则
1.抗磁性：没有固有原子磁矩；
2.顺磁性：有固有磁矩，没有相互作用； 3.铁磁性：有固有磁矩，直接交换相互作用； 4.反铁磁性：有固有磁矩，间(直)接交换相互作用； 5.亚铁磁性：有固有磁矩，间接交换相互作用； 6.自旋玻璃和混磁性：有固有磁矩，RKKY相互作用； 7.超顺磁性：磁性颗粒的磁晶各向异性与热激发的竞争。
1/ p
O
C P ，居里定律 T 1/ p O P C ，居里－外斯定律 T TP
T
T
其中：C为居里常数，TP为顺磁性居里温度。
顺磁性 paramagnetism
三、反铁磁性
T TN，服从 af
C ，但T p 0 T Tp
T TN , 随温度降低， af 不增反降，并逐渐趋于 定值。
磁感应强度 B（磁通密度） 单位：特斯拉（T）或韦/米2 (Wb/m2) B = μ 0 (H+M) μ 0是真空磁导率， μ 0 =410-7N/A2（T· m/A、H/m） 在真空中（M=0），当磁场强度H为 （107/ 4）A/m时，相应的磁感应强 度为1T。
磁化强度 M 单位：A/m 或高斯（Gs），矢量，由S 极指向N极。 磁化强度：衡量物质有无磁性或磁性大小 的物理量，定义为物质单位体积中的磁矩 大小。单位同磁场强度H。
O
TN
T
A B A B A B 位 位 位 位位 位
四、铁磁性 内部原子磁矩按磁畴自发平行取向， 只要在很小的磁场作用下就能磁化到饱和。 其χf >0（约为10～106），有磁滞现象。 当 T>TC 时，铁磁性转变为顺4f金属钆、 1 铽、镝、铒、铥、钬等以及很多合金与化 f 合物。
1
af
即在T＝TN（奈尔温度）时， χaf 最大。
T<TN时，其内部磁结构按次晶格自 旋成反平行排列，每一次晶格的磁矩 大小相等、方向相反，故它的宏观磁 性等于零，只有在很强的外磁场作用 下才能显示出微弱的磁性。 实例：过渡族元素的盐类及化合物， 如MnO，CrO, CoO等
反铁磁性 antiferromagnetism
T>TC
Tc TP
T
铁磁性 ferromagnetism
自发磁化：铁磁体的原子磁矩在不加外磁场 时，由于一种自身力量的作用而互相平行排 列，呈饱和磁化的状态。 磁畴:这种自发磁化不是整体饱和，而是分 成许多小区域，在每个小区域内饱和，这种 饱和的小区域称为磁畴。
磁化前
磁化后
五、亚铁磁性 内部磁结构与反铁磁性相同，但相反排列的磁矩 大小不等量。故亚铁磁性具有宏观磁性（未抵消的反 铁磁性结构的铁磁性）。 Χm>0 ，大小为1 ～103 实例：铁氧体。
实验目的
1.了解磁性材料的分类和基本磁学参数。 2.了解振动样品磁强计的工作原理和仪器组成结构。 3.测量两种材料的磁滞回线，并计算相关的磁学参数。
实验原理
1.振动样品磁强计（VSM）
VSM是公认的专门检测各类材料磁特性的设备，如 磁化强度Ms、居里温度Tc、矫顽力Hc、剩磁Mr等，可根 据磁滞回线的特点而判断被测样品的磁属性。由于其操作 简单、运行费用低（除超导类型外）、坚固耐用、检测灵 敏度高等特点，被广泛用于相关的工矿企业、大专院校及 研究机构中，成为材料磁性研究、质检把关等方面不可缺 少的关键设备，并且利用该设备，可测量诸如粉料、块材 及各种纳米级材料、各种复合型材料的顺磁性、抗磁性及 亚铁磁性和铁磁性的相关磁特征，为检测和研究这些材料 提供可靠的实验数据。
二、磁滞回线 ( Hysteresis loop ) 从饱和磁化状态开始，再使磁化场减小，B或M不 再沿原始曲线返回。当H＝0时，仍有一定的剩磁Br或 Mr。
为使B（M）趋于零，需反向加一 磁场，此时H=Hc称为矫顽力。
BHC：使B＝0的Hc（磁感矫顽力）
MHC：
M＝0时的Hc（内禀矫顽力）
一般| BHC | < | MHC |
1 m
Tp
O
Tc
T
A位 B位 A位 B位 A位 B位
前三种为弱磁性，后两种为强磁性，具有此二性的 材料叫磁性材料。
亚铁磁性 metastable ferrimagnetism
磁化曲线与磁滞回线
一、磁化曲线
表示磁场强度H与所感生的B或M之间的关系 O点：H＝0、B＝0、M＝0，磁中性或原始退磁状态 OA段：近似线性，起始磁化阶段 AB段：较陡峭，表明急剧磁化 H<Hm时，二曲线基本重合。 H>Hm后，M逐渐趋于一定值 MS（饱和磁化强度），而B 则仍不断增大。 由B－H（M－H）曲线可求 出μ或 χ
物质按磁性分类
从实用的观点，根据磁化率χ （＝M/H）大小与符 号，可分为五种： 1
d 一、抗磁性 某些物质，当它们受到外磁场H 作用后，感生出与H相反的磁化强度， O 因此： χd<0，此种磁性为抗磁性。 且| χd|～10－5，与T无关。
T
实例：惰性气体、许多有机化合物、某些 金属（Bi、Zn、Ag、Mg）、非金属（如： Si、P、S）