实验三、磁性材料的VSM 测量
一、实验目的
1．了解VSM 仪器的测量原理。

2．了解VSM 的操作要领和注意事项。

3．了解样品磁性测量的方法。

二、实验设备
天平、VSM 等。

三、原理说明
VSM 系统的主体部件是由直流线绕磁铁、振动器和感应线圈组成。

装在振动杆上的样品位于磁极中央感应线圈中心连线处，在感应线圈的范围内垂直磁场方向振动。

图1是VSM 的结构简图，图2是VSM 的实物图。

振动样品磁强计的原理就是将一个小尺度的被磁化了的样品视为磁偶极子并使其在原点附近作等幅振动，利用电子放大系统，将处于上述偶极场中的检测线圈中的感生电压进行放大检测，再根据已知的放大后的电压和磁矩关系求出被测磁矩。

图1 VSM 结构简图 图2 VSM 实物图
设磁化场沿x 轴向，而样品S 沿z 向作等幅振动。

在磁铁极头端面处对称放置匝数为N 、截面为S 的检测线圈，其对称轴垂直于z 轴。

则可得到穿过第n 匝内dsn 面积元的磁通为： 5n n n n n z r 4Z MX 3ds )r (H d π=
=φ 而n n φ∑=φ，由此可得出检测线圈内的总感生电压为：
n 7n
n 2
n
n n 0ds r )z 5r (X ∑t ωcos ωa π4M 3dt φd )t (ε∫== 其中a 0为样品的振幅，ω为振动频率。

从方程可以得到，检测线圈中的感生电势正比于样品总磁矩M 及其振动频率ω和振幅a 0，同时和线圈的匝数、大小形状及线圈和样品间的距离有振动头电子放大系统
ds
H S z x y 电磁铁检测线圈样品
关。

因此，将线圈的几何因素及与样品的间距固定，样品的振幅和频率也固定，则感生电压仅和样品的总磁矩成正比。

经过定标以后，就可根据感生电压的大小推知样品的总磁矩：将该磁矩除以样品体积或质量，就可得出该样品的单位质量或单位体积的磁矩。

如果将高斯计的输出信号和感生电压分别输入到X-Y记录仪的两个输入端，就可以得到样品的磁滞回线。

四、实验步骤
1.开机预热30分钟
①打开电源，打开电脑，启动VSM软件。

②观察了解仪器的结构。

③学习仪器的原理和测量方法。

2.仪器校准
①取下样品，磁矩调零。

②磁场对中，使得正向加磁场的剩磁约80 Oe，反向磁场的剩磁约-80 Oe。

③用已知质量、磁矩的纯镍球定标。

3.样品测量
①增加磁场，将待测样品反复磁化多次。

②将样品固定到样品杆，粗测磁矩。

③确定所用磁场大小、磁矩量程。

④测量样品的磁滞回线。

4.根据测量结果，绘出样品的磁滞回线，由此确定样品饱和磁化强度、矫顽力等参数。

五、思考题
1．VSM如何实现磁矩测量的？
2. 正是测试前磁矩是如何定标的？
3．为何要进行磁场零点调节？如果不调零，对测量结果有何影响？。