Экспериментальная часть

Можно выделить три принципиально различных способа измерения намагниченности: 1) непосредственно измеряется сила, действующая на намагниченное тело; 2) регистрируется поле, создаваемое намагниченным образцом; 3) используется явление электромагнитной индукции.

К приборам, использующим второй способ измерений, относятся магнитометры с вибрирующим образцом. Суть метода вибромагнитометра заключается в том, что находящийся в воздушном зазоре электромагнита намагниченный образец колеблется с низкой частотой вверх и вниз с незначительной амплитудой около 0,1 – 0, 2 мм; поле рассеяния, обусловленное намагниченностью вибрирующего образца, создает осциллирующий магнитный поток в расположенной поблизости измерительной катушке, сигнал переменного тока в которой и служит мерой намагниченности.

Схема вибрационного магнитометра изображена на рис. 2. Образец 4 закрепляется на длинном штоке 10. Другой конец штока расположен внутри электромагнита 1. Шток с образцом располагается между двумя катушками 7 и электромагнитом 5. Генератором 6 подается гармонический сигнал частотой 67 Гц и амплитудой 10 В на электромагнит 1, в результате шток 10 с образцом 4 совершает вертикальные колебания с частотой задаваемой генератором. Колебания штока контролируются с помощью осциллографа 3 на канале 1, для этого на штоке намотана катушка 14, находящаяся между неподвижными постоянными магнитами 2 и 13. С помощью электромагнита 5 создается подмагничивающее поле, которое намагничивает образец 4. Колеблющееся магнитное поле образца индуцирует ЭДС в катушках 7. Катушки расположены таким образом, чтобы сигнал складывался. ЭДС, возникающая в катушках, пропорциональна магнитному полю образца. В выносном усилителе 8 сигнал с катушек предварительно усиливается и подается на канал ”a” усилителя-преобразователя УПИ-2. Опорный сигнал

Рис. 2. Блок-схема вибрационного магнитометра: 1 - электромагнит с эластичной пружиной; 2, 13 – постоянные магниты; 3 – осциллограф; 4 – образец; 5 – подмагничивающий электромагнит; 6 – генератор сигналов специальной формы Г6-26; 7 – катушки; 8 – усилитель выносной; 9 – усилитель-преобразователь измерительный УПИ-2; 10 – шток; 11 – датчик Холла; 12 – самописец; 14 – катушка.

на канал ”b” УПИ-2 подается с генератора 6 с той же частотой, с какой колеблется шток. На усилителе-преобразователе устанавливается время интеграции 1 сек. и коэффициент усиления полезного сигнала в диапазоне от 100 до 100000. Вид гармонического сигнала промодулированного полезным сигналом контролируется на канале 2 осциллографа 3. Полезный сигнал пропорциональный намагниченности образца снимается с канала ”d” УПИ-2 и подается на самописец 12 на канал ”Y”. На канал ”X” самописца 12 подается напряжение с датчика Холла 11. В качестве эталонного сигнала используют сигнал от Ni, намагниченность насыщения которого известна (55,370 Ам²/кг).

Намагниченность исследуемого образца вычисляется по следующей формуле:

(7)

где I_Х – искомая намагниченность [Ам²/кг], I_Ni – намагниченность Ni [Ам²/кг], m_Ni – масса Ni [кг], m_X – масса исследуемого образца [кг], _Ni – значение ЭДС, соответствующей максимальной намагниченности Ni [мВ], _Х – значение ЭДС, соответствующей максимальной намагниченности образца [мВ].

Для того, чтобы уменьшить влияние размагничивающего фактора исследуемые образцы располагают параллельно внешнему магнитному полю. Поскольку толщина образцов составляла несколько мкм, то вполне корректным является приближение, в соответствии с которым поле внутри образцов равно приложенному полю.