磁性質(zhì)測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量物質(zhì)的基本磁性質(zhì)。主要包括：1. 恒定外場(chǎng)下的變溫磁矩的測(cè)量；2. 恒定溫度下變場(chǎng)磁矩的測(cè)量；3. 選定頻率下的交流磁矩的測(cè)量；4.恒定溫度，不同頻率下的交流磁矩；5.光照條件下的上述各種測(cè)量；6.單晶樣品的上述各種測(cè)量。

工作溫度范圍：1.9-400 K；磁場(chǎng)變化范圍：±5 T；DC/AC靈敏度10^(-8) emu。備有單晶樣品桿、光照樣品桿和超低場(chǎng)附件。用于小樣品、弱信號(hào)的測(cè)量，2-300 K各種磁性材料的單晶、多晶等樣品的表征。

在居里溫度以下，鐵磁或亞鐵磁材料內(nèi)部存在很多具有各自的自發(fā)磁矩且磁矩成對(duì)的小區(qū)域。這些小區(qū)域排列的方向紊亂，宏觀上這些小區(qū)域的集合體在外界表現(xiàn)出整體磁矩為零，不顯磁性的現(xiàn)象。這些小區(qū)域即稱為磁疇。磁疇之間的界面稱為磁疇壁（magnetic domain wall）。當(dāng)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，磁疇內(nèi)一些磁矩轉(zhuǎn)向外磁場(chǎng)方向，使得與外磁場(chǎng)方向接近一致的總磁矩得到增加，這類磁疇得到成長(zhǎng)，而其他磁疇變小，結(jié)果是磁化強(qiáng)度增高。隨著外磁場(chǎng)強(qiáng)度的進(jìn)一步增高，磁化強(qiáng)度增大，但即使磁疇內(nèi)的磁矩取向一致，成了單一磁疇區(qū)，其磁化方向與外磁場(chǎng)方向也不完全一致。只有當(dāng)外磁場(chǎng)強(qiáng)度增加到一定程度時(shí)，所有磁疇中磁矩的磁化方向才能全部與外磁場(chǎng)方向取向完全一致。此時(shí)，鐵磁體就達(dá)到磁飽和狀態(tài)，即成飽和磁化。一旦達(dá)到飽和磁化后，即使磁場(chǎng)減小到零，磁矩也不會(huì)回到零，殘留下一些磁化效應(yīng)。這種殘留磁化值稱為殘余磁感應(yīng)強(qiáng)度（以符號(hào)Br表示）。飽和磁化值稱為飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度（Bs）。若加上反向磁場(chǎng)，使剩余磁感應(yīng)強(qiáng)度回到零，則此時(shí)的磁場(chǎng)強(qiáng)度稱為矯頑磁場(chǎng)強(qiáng)度或矯頑力（Hc）。

從物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)來(lái)看，鐵磁質(zhì)內(nèi)電子間因自旋引起的相互作用是非常強(qiáng)烈的，在這種作用下，鐵磁質(zhì)內(nèi)部形成了一些微小的自發(fā)磁化區(qū)域，叫做磁疇。每一個(gè)磁疇中，各個(gè)電子的自旋磁矩排列的很整齊，因此它具有很強(qiáng)的磁性。磁疇的體積約為10^-12m³～10^-9m³，內(nèi)含約10¹⁷～10²⁰ 個(gè)原子。在沒(méi)有外磁場(chǎng)時(shí)，鐵磁質(zhì)內(nèi)各個(gè)磁疇的排列方向是無(wú)序的，所以鐵磁質(zhì)對(duì)外不顯磁性。當(dāng)鐵磁質(zhì)處于外磁場(chǎng)中時(shí)，各個(gè)磁疇的磁矩在外磁場(chǎng)的作用下都趨向于沿外磁場(chǎng)中的磁化程度非常大，它所建立的附加磁場(chǎng)強(qiáng)度B'比外磁場(chǎng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度B在數(shù)值上一般要大幾十倍到數(shù)千倍，甚至達(dá)數(shù)萬(wàn)倍。

電流頻率低時(shí)，主要借由有形的導(dǎo)電體才能發(fā)射電磁波并傳遞。原因是在低頻的電振蕩中，磁電之間的相互變化比較緩慢，其能量幾乎全部返回原電路而沒(méi)有能量輻射出去；電流頻率高時(shí)即可以電磁波的形式在自由空間內(nèi)傳遞，也可以束縛在有形的導(dǎo)電體內(nèi)傳遞。在自由空間內(nèi)傳遞的原因是在高頻率的電振蕩中，磁電互變甚快，能量不可能全部返回原振蕩電路，于是電能、磁能隨著電場(chǎng)與磁場(chǎng)的周期變化以電磁波的形式向空間傳播出去，不需要介質(zhì)也能向外傳遞能量，這就是一種輻射。舉例來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)與地球之間的距離非常遙遠(yuǎn)，但在戶外時(shí)，我們?nèi)匀荒芨惺艿胶挽汴?yáng)光的光與熱，這就好比是“電磁輻射借由輻射現(xiàn)象傳遞能量”的原理一樣。

電磁波可以被金屬物質(zhì)阻擋并反射。金屬板可以阻擋并反射頻率低于X射線以下的電磁波，頻率大于等于X射線時(shí)，電磁波能量較高，會(huì)直接穿透過(guò)去。金屬網(wǎng)也可以阻擋并反射電磁波，但只能針對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波。對(duì)于波長(zhǎng)較長(zhǎng)的電磁波，當(dāng)金屬網(wǎng)孔徑小于波長(zhǎng)的1/4時(shí)（d<λ/4），就可以起到阻擋電磁波的效果，比如金屬網(wǎng)可以屏蔽微波爐的輻射，電梯的金屬板可以屏蔽移動(dòng)信號(hào)等。對(duì)于波長(zhǎng)較短但頻率不大于紫外線的電磁波（這里的波長(zhǎng)較短指的是波長(zhǎng)尺度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于物體孔隙尺度，一般在微米級(jí)別或微米級(jí)別以下），比如紅外線、可見(jiàn)光和紫外線，此時(shí)電磁波能通過(guò)網(wǎng)孔（網(wǎng)孔的尺度較波長(zhǎng)大），但是仍然會(huì)被金屬板所阻擋并反射，這就解釋了為什么所有金屬物質(zhì)都能強(qiáng)烈地反射可見(jiàn)光，這也是金屬物質(zhì)帶有光澤的根本原因，比如光可以通過(guò)鐵絲網(wǎng)，但不能通過(guò)鐵板，此外鐵板具有優(yōu)良的反光能力。對(duì)于波長(zhǎng)更短的電磁波，則無(wú)法被金屬板所阻擋，如X射線和伽馬射線，這是由于其頻率（能量）過(guò)高，粒子性顯著，導(dǎo)致其穿透力極強(qiáng)，所以可以無(wú)視金屬物質(zhì)，直接穿透過(guò)去。

電磁波為橫波。電磁波的磁場(chǎng)、電場(chǎng)及其行進(jìn)方向三者互相垂直。振幅沿傳播方向的垂直方向作周期性交變，其強(qiáng)度與距離的平方成反比，波本身帶動(dòng)能量，任何位置之能量功率與振幅的平方成正比。其速度等于光速c（299792458m/s≈3×10⁸m/s）。在空間傳播的電磁波，距離最近的電場(chǎng)（磁場(chǎng)）強(qiáng)度方向相同，其量值最大兩點(diǎn)之間的距離，就是電磁波的波長(zhǎng)λ，電磁每秒鐘變動(dòng)的次數(shù)便是頻率f。三者之間的關(guān)系可通過(guò)公式c=λf。

電磁波的傳播不需要介質(zhì)，同頻率的電磁波，在不同介質(zhì)中的速度不同。不同頻率的電磁波，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)，頻率越大折射率越大，速度越小。且電磁波只有在同種均勻介質(zhì)中才能沿直線傳播，若同一種介質(zhì)是不均勻的，電磁波在其中的折射率是不一樣的，在這樣的介質(zhì)中是沿曲線傳播的。通過(guò)不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生折射、反射、衍射、散射及吸收等等。電磁波的傳播有沿地面?zhèn)鞑サ牡孛娌ǎ€有從空中傳播的空中波以及天波。波長(zhǎng)越長(zhǎng)其衰減也越少，電磁波的波長(zhǎng)越長(zhǎng)也越容易繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播。機(jī)械波、電磁波與引力波都能發(fā)生折射、反射、衍射、干涉，因?yàn)樗械牟ǘ季哂胁▌?dòng)性。衍射、折射、反射、干涉都屬于波動(dòng)性。

電磁波的電場(chǎng)(或磁場(chǎng))隨時(shí)間變化，具有周期性。在一個(gè)振蕩周期中傳播的距離叫波長(zhǎng)。振蕩周期的倒數(shù)，即每秒鐘振動(dòng)(變化)的次數(shù)稱頻率。

波長(zhǎng)與頻率的乘積就是每秒鐘傳播的距離，即波速。令波長(zhǎng)為λ，頻率為f，速度為V，得：λ=V/f波長(zhǎng)入的單位是米(m)，速度的單位是米/秒(m/sec)，頻率的單位為赫茲(Hertz，Hz)。整個(gè)電磁頻譜，包含從極低頻無(wú)線電波到極高頻伽馬宇宙射線的各種波、光、和射線的集合。不同頻率段落分別命名為極長(zhǎng)波電磁波(3KHz以下的無(wú)線電波)、無(wú)線電波(3KHz—300GHz)、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線、X射線、γ射線(伽馬射線)和宇宙射線(超高能伽馬射線)。

鐵棒和鋼棒本來(lái)不能吸引鋼鐵，當(dāng)磁鐵靠近它或與它接觸時(shí)，它便有了吸引鋼鐵的性質(zhì)，也就是被磁化了。軟鐵磁化后，磁性很容易消失，稱為軟磁性材料。而鋼鐵等物質(zhì)在磁化后，磁性能夠保持，稱為硬磁性材料。硬磁性材料可做成永磁體，還可以用來(lái)記錄信息。磁帶上就附有一層硬磁性材料制成的小顆粒。