振动样品磁强计(VSM)原理
The Principle of Vibrating Sample Magnetometer
1、振动样品磁强计介绍
振动样品磁强计一种是灵敏度高、应用最广的磁性测量仪器。

基本原理：振动样品磁强计采用尺寸较小的样品。

由于体积很小，样品在被磁场磁化后，在远处可以近似的看做一个磁偶极子。

如样品按一定方式振动，就等同于磁偶极场在振动。

于是，放置在样品附近的检测线圈内就有磁通量的变化，产生正比于磁化强度的感应电动势。

2、振动样品磁强计结构原理图
3、VSM 检测原理
如图所示，体积为Ｖ、磁化强度为Ｍ的样品Ｓ沿Ｚ轴方向振动。

在其附近放一个轴线和Ｚ轴平行的多匝线圈Ｌ，在Ｌ内的第ｎ匝内取面积元dS n ，其与坐标原点的矢径为r n ，磁场
沿Ｘ方向施加。

由于Ｓ的尺度与r n 相比非常小，故Ｓ在空间的场可表为偶极场形式：
]r )r M (3M [4)r (5
3n
n
n n n r r V H ⋅⋅--= （3-1）
由于M 只有x 方向分量，所以：5
43n
n
n Z r r VMx H π⋅=（3-3）
k
z j y i x r n n n n ++=（3-2）dS n 面积元的磁通量：
线圈L 的总磁通量：
n
n
n n Z n dS r V
z Mx dS H d 50043πμμφ==（3-4）
∑⎰∑⎰∑===n
n n n n n n n dS r V
z Mx d 5
043πμφφφ（3-5）
其中，
]r )r M (3M [4)r (5
3n
n
n n n r r V H ⋅⋅--=π（3-1）
样品在z 方向做简谐振动，运动方程：
t
z z n ωδsin 0+=（3-6）
可得，感应电动势：
t dS r z r x MV dt d t n
n n
n n ωδωπμφ
εcos ])5(43[)(7
22
0∑⎰--=-=t
KJ t KMV ωωcos cos ==（3-7）∑⎰--=n
n n
n
n dS r z r x K 7
22
0)
5(43δωπμ其中，为常数。

为总磁矩。

MV
J =
通常情况下K 值难以确定，可由标准样品求得K 值。

由仪器测得感应电动势，就可以得出样品的磁矩。

t
K J S ωε
cos =（3-8）
质量磁化强度：
m
J S
=
σ（3-9）
4、VSM 实体照片
振动控制器
样品
电磁铁
Thanks !。